# 运动相机地平线增稳算法

**Repository Path**: ibst/horizon

## Basic Information

- **Project Name**: 运动相机地平线增稳算法
- **Description**: 运动相机地平线增稳算法
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: MIT
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-01-08
- **Last Updated**: 2026-01-14

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: 地平线, 增稳, 相机, IMU, 算法

## README



# 运动相机地平线增稳画面裁切工具

本工具是一个基于 Python 和 Tkinter 的桌面应用程序，用于演示运动相机在处理地平线增稳（Horizon Steady）时的数学计算逻辑与画面演变过程。

## 🚀 核心功能

* **实时旋转补偿**：模拟相机 Roll 角（翻滚角）变化，展示画面如何通过反向旋转保持地平线水平。
* **动态放大算法**：演示如何通过动态调整缩放倍数（Scale）来消除因旋转产生的边缘黑边。
* **参数实时调节**：支持手动干预算法的核心参数（基础放大、补偿系数、裁切指数），观察其对画质和画幅的影响。
* **计算过程拆解**：实时输出从输入角度到最终有效画面比例的完整计算步骤。
* **图像处理与保存**：支持加载自定义图片，处理后保存为文件。

## 🧮 算法逻辑说明

该演示工具的核心算法分为以下六个关键步骤：

### 1. 旋转补偿 (Rotation)
```
旋转角度 = -θ
```
通过反向旋转画面来抵消相机的物理 Roll 角抖动。

### 2. 动态放大 (Zoom)
```
放大倍数 = BaseZoom + |θ| × AngleCoeff
```
* **BaseZoom (基础放大)**：初始预留的缓冲空间，确保小角度下无黑边。
* **AngleCoeff (补偿系数)**：每度旋转额外增加的放大倍数，确保高角度下的画面完整性。

### 3. 智能裁切 (Cropping)
```
裁切比例 = min((|θ|/90)^exp × 100, 100)
```
利用非线性指数函数（exp）计算旋转后超出 4:3 比例边界的画面损失比例。

## 🛠️ 技术实现

* **图形界面**：使用 Python 标准库 Tkinter 构建跨平台桌面应用。
* **图像处理**：利用 PIL (Pillow) 库进行图像旋转、缩放和裁切。
* **算法核心**：纯原生 Python 实现实时数学运算与图像处理。
* **自适应设计**：支持自定义图片尺寸和输出格式。

## 📦 安装与运行

### 环境要求

* Python 3.6+
* Pillow 库

### 安装步骤

1. 确保已安装 Python 3.6 或更高版本
2. 安装 Pillow 库：
```bash
pip install Pillow
```

### 运行程序

```bash
python horizon.py
```

## 🎮 使用指南

### 1. 基础操作

* **Roll角滑块**：手动调整倾斜角度（-90° 至 +90°）
* **实时预览**：拖动滑块即可实时查看画面变化
* **图片加载**：点击"选择图片"按钮加载自定义图片
* **生成测试图**：点击"生成测试图"创建模拟画面

### 2. 参数预设模式

| 模式 | 特点 | 参数建议 (base, coeff, exp) |
| :--- | :--- | :--- |
| **默认模式** | 适合大多数场景，平衡画质与稳定性 | 1.30, 0.006, 1.5 |
| **激进模式** | 适合剧烈运动，确保无黑边，但画质损失较大 | 1.50, 0.012, 2.0 |
| **保守模式** | 优先保留画质，适合轻微抖动场景 | 1.20, 0.003, 1.2 |

### 3. 保存结果

* 选择保存路径
* 点击"保存图片"按钮处理并保存当前画面

## 📚 API 参考

### HorizonStabilizer 类

提供静态方法用于计算裁切比例和生成测试图像。

#### calculate_shrink_ratio

```python
@staticmethod
def calculate_shrink_ratio(roll_angle, original_width, original_height):
    """
    计算画面收缩比例
    
    参数:
        roll_angle: 翻滚角度（度）
        original_width: 原始图像宽度
        original_height: 原始图像高度
    
    返回:
        收缩后的图像尺寸
    """
```

#### generate_test_image

```python
@staticmethod
def generate_test_image(width=800, height=600, pattern="landscape"):
    """
    生成测试用图像
    
    参数:
        width: 图像宽度（默认800）
        height: 图像高度（默认600）
        pattern: 图案类型（默认"landscape"）
    
    返回:
        PIL Image 对象
    """
```

### StabilizerApp 类

图形界面应用程序类，包含完整的 GUI 功能和图像处理逻辑。

主要方法：
* `create_widgets()`: 创建界面组件
* `update_params()`: 更新参数设置
* `process_image()`: 处理图像
* `display_image()`: 显示图像
* `save_image()`: 保存图像

## 🤝 贡献指南

欢迎提交 Issue 和 Pull Request 来改进本项目。

## 📄 许可证

本项目遵循 MIT 许可证。

---

**实验建议**：尝试提高"基础放大倍数"到 1.50，观察低角度下的画质变化；或降低"角度系数"至 0.003，观察高角度旋转时是否会出现黑边。