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提出了一种频域极坐标处理与空域高斯-牛顿最小化法相结合的运动估计算法。首先使用频域极坐标处理粗估计出两帧图像间的偏移量,将此偏移量作为高斯-牛顿最小化法的初始值,再使用高斯-牛顿最小化法精确估计图像间的偏移量,并补偿图像得到稳定的图像序列。最后,为使算法能够实时运行,针对TMS320C6416数字信号处理器的运行环境优化了算法实现代码。实验结果表明,优化后的算法能够实时、高精度地稳定大运动偏移图像序列。