一種基于色度溢出處理的藍(lán)屏摳像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于色度溢出處理的藍(lán)屏摳像方法，特別是一種藍(lán)屏摳像處理中 基于采樣的色度溢出處理方法，屬于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 藍(lán)屏摳像是指從具有已知的單色背景的圖像中精確地分離出前景目標(biāo)，再與其它 圖像合成，從而得到所需特殊效果的技術(shù)。藍(lán)屏摳像中，待摳像的圖像稱為前景圖像；用于 與其合成的圖像稱為背景圖像；前景圖像中的已知的單色背景顏色稱為前景圖像關(guān)鍵色。 早期的藍(lán)屏摳像通常要求前景圖像關(guān)鍵色是藍(lán)色，因此該技術(shù)被命名為藍(lán)屏摳像。隨著摳 像技術(shù)的發(fā)展，對(duì)前景圖像的拍攝要求越來越小，前景圖像關(guān)鍵色的選取可根據(jù)拍攝環(huán)境 條件決定，綠色、甚至是紅色等顏色均可作為前景圖像關(guān)鍵色。藍(lán)屏摳像技術(shù)是影視制作中 一項(xiàng)非常重要且廣泛使用的技術(shù)。
[0003] 在藍(lán)屏摳像處理過程中，存在一種色度溢出現(xiàn)象，即：在合成圖像中，前景目標(biāo)與 合成的背景之間有一條單色的邊，例如：前景圖像關(guān)鍵色為藍(lán)色時(shí)，前景目標(biāo)提取后，邊緣 會(huì)有一圈藍(lán)色的邊。其實(shí)，色度溢出現(xiàn)象在未進(jìn)行摳像處理的前景圖像中就已經(jīng)存在。發(fā) 生色度溢出的像素點(diǎn)的顏色由光源顏色、物體反射光、單色背景反射光共同決定，因此，每 個(gè)色度溢出點(diǎn)的顏色不同，且都與前景圖像關(guān)鍵色類似。
[0004] 拍攝條件是影響色度溢出現(xiàn)象的主要因素，通過提高拍攝設(shè)備的分辨率和更有效 地配合使用多光源等方式，可在某種程度上改善色度溢出程度，但需要較大的投資。當(dāng)設(shè)備 分辨率和布光等拍攝條件稍差時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的色度溢出，嚴(yán)重影響了合成圖像的 真實(shí)感。另一個(gè)解決色度溢出問題的方法，也是最為直接的方法，就是在拍攝后進(jìn)行人工處 理。例如，現(xiàn)今比較流行的摳像處理軟件After Effect等，都需要在拍攝后，進(jìn)行復(fù)雜的人 工操作，才能獲得滿意的效果。這種人工的處理方式無法滿足實(shí)時(shí)性的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有摳像方法中需要大量的用戶交互和色度溢出現(xiàn)象處理不佳的問題，本 發(fā)明目的在于提供一種基于色度溢出處理的藍(lán)屏摳像方法，該方法僅需要在拍攝前進(jìn)行簡 單的輸入，即可自動(dòng)地完成摳像和色度溢出處理，即使對(duì)于色度溢出現(xiàn)象較為嚴(yán)重的圖像， 也能獲得較為滿意的效果。
[0006] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于色度溢出處理的 藍(lán)屏摳像方法，其特征在于具體步驟如下： 1、將待摳像的前景圖像劃分為不透明區(qū)域、半透明區(qū)域、全透明區(qū)域，并顯示區(qū)域劃分 結(jié)果。本步驟包括如下子步驟： 101、 加載并顯示前景圖像，圖像中每一個(gè)像素點(diǎn)的色彩空間為RGB空間； 102、 將前景圖像中已知的單色背景顏色稱為前景圖像關(guān)鍵色，用戶通過畫刷工具在前 景圖像關(guān)鍵色區(qū)域選擇關(guān)鍵色像素點(diǎn)集ftjji 5 11,前景圖像關(guān)鍵色區(qū)域中所畫的黑色粗 線條即為用戶選擇的關(guān)鍵色像素點(diǎn)集； 103、 根據(jù)用戶選擇的像素點(diǎn)計(jì)算前景圖像關(guān)鍵色平均值^5 ;前景圖像關(guān)鍵色平均值 6 = (RE, Ge, Bs),其中，Re、Gs、Be分別為g的RGB三個(gè)顏色分量值； 按照下面公式計(jì)算1? ;
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于色度溢出處理的藍(lán)屏摳像方法，其特征在于具體步驟如下： 1) 、將待摳像的前景圖像劃分為不透明區(qū)域、半透明區(qū)域、全透明區(qū)域，并顯示區(qū)域劃 分結(jié)果，本步驟包括如下子步驟： 101、 加載并顯示前景圖像，圖像中每一個(gè)像素點(diǎn)的色彩空間為RGB空間； 102、 將前景圖像中已知的單色背景顏色稱為前景圖像關(guān)鍵色，用戶通過畫刷工具在前 景圖像關(guān)鍵色區(qū)域選擇關(guān)鍵色像素點(diǎn)集ft)# 2 i丨，前景圖像關(guān)鍵色區(qū)域中所畫的黑色粗 線條即為用戶選擇的關(guān)鍵色像素點(diǎn)集； 103、 根據(jù)用戶選擇的像素點(diǎn)計(jì)算前景圖像關(guān)鍵色平均值fi ;前景圖像關(guān)鍵色平均值
分別為6的RGB三個(gè)顏色分量值； 按照下面公式計(jì)算R1 ;
公式中，η為用戶選擇的像素點(diǎn)的總數(shù)，k為關(guān)鍵色像素點(diǎn)集中的點(diǎn)Pi WR顏色分量 值；Gs、Be的計(jì)算方法與此相同； 104、 對(duì)于關(guān)鍵色像素點(diǎn)集中的每一個(gè)點(diǎn)Ρ:，按照下面公式計(jì)算其與前景圖像關(guān)鍵色平 均值s的顏色距離Dfp i，并記錄最大值；
105、 設(shè)置區(qū)域劃分參數(shù)匕、k2的初值分別為Dlmax、2 * Dlraax ; 106、 對(duì)于前景圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)p，計(jì)算它與前景圖像關(guān)鍵色平均值B的顏色距 離D (p，5),當(dāng)D (p，6)〈1^時(shí)，點(diǎn)p屬于全透明區(qū)域；當(dāng)d(p, b)>k 2時(shí)，點(diǎn)p屬于不透明 區(qū)域；否則，點(diǎn)P屬于半透明區(qū)域；其中，顏色距離最大值，記為IMnwt ; 107、 定義一個(gè)區(qū)域劃分結(jié)果圖像，其大小與前景圖像相同；將區(qū)域劃分結(jié)果圖像中與 前景圖像的全透明區(qū)域?qū)?yīng)的像素點(diǎn)的RGB顏色值置為（0, 0, 0)，將區(qū)域劃分結(jié)果圖像中 與前景圖像的不透明區(qū)域像素點(diǎn)的RGB顏色值置為（255, 255, 255)，將區(qū)域劃分結(jié)果圖像 中與前景圖像的半透明區(qū)域像素點(diǎn)的RGB顏色值置為（128, 128, 128);顯示區(qū)域劃分結(jié)果 圖像； 108、 將參數(shù)h、1^2分別以滾動(dòng)條的方式進(jìn)行顯示，每一個(gè)滾動(dòng)條最小值為Dinwx ,最大 值為D2max ,調(diào)節(jié)步長為CD2mes - Di_J/M0 ; 109、 用戶調(diào)整kp 1^2參數(shù)直至圖像中前景目標(biāo)區(qū)域?yàn)榘咨?，前景圖像關(guān)鍵色區(qū)域?yàn)楹?色，前景目標(biāo)和關(guān)鍵色區(qū)域的交接處為灰色，隨著h、k 2參數(shù)的調(diào)整，重復(fù)步驟106和步驟 107進(jìn)行區(qū)域劃分并實(shí)時(shí)顯示區(qū)域劃分結(jié)果圖像； 2) 、基于采樣的Alpha值計(jì)算； 計(jì)算前景圖像每一個(gè)點(diǎn)的Alpha值，其中，不透明區(qū)域像素點(diǎn)的Alpha值為1 ;全透明 區(qū)域像素點(diǎn)Alpha值為O ;以下采用一種基于采樣的方法計(jì)算半透明區(qū)域像素點(diǎn)的Alpha 值，具體包括如下子步驟： 201、 尋找樣本點(diǎn)； 將半透明區(qū)域劃分成一些3*3的小塊，將每個(gè)3*3小塊的9個(gè)像素點(diǎn)編號(hào){0, 1，2, 3， 4, 5, 6, 7,8};對(duì)于3*3小塊中的每個(gè)像素點(diǎn)Pi，ie [0,8]，以該點(diǎn)為中心，分別向其周圍四 個(gè)方向?qū)ふ覙颖军c(diǎn)，四個(gè)方向相互垂直；定義方向角0為方向線與水平方向的夾角；像素 點(diǎn)Pi的方向角Θ = h 用矩形表示3*3小塊中的像素點(diǎn)，用四條箭頭線表示樣本尋 找方向；3*3小塊中的9個(gè)像素點(diǎn)的方向角如圖所示；在像素點(diǎn)Pi的每一個(gè)樣本尋找方向 上遇到的第一個(gè)不透明區(qū)域的點(diǎn)別記做樣本點(diǎn)F 1,則像素點(diǎn)Ps可找到的樣本點(diǎn)集表示為 (FJie [0.4]}； 202、 對(duì)于每一個(gè)樣本點(diǎn)進(jìn)行Alpha值估計(jì)； 對(duì)于半透明區(qū)域的每一個(gè)像素點(diǎn)P的每一個(gè)樣本點(diǎn)匕，按照下面公式分別計(jì)算Alpha 值；
為P點(diǎn)的根據(jù)1樣本點(diǎn)估計(jì)的Alpha值，?為p點(diǎn)的顏色值，s為前景圖像關(guān)鍵色平 均值； 203、 確定最佳樣本點(diǎn)，得到像素點(diǎn)的Alpha值； 針對(duì)每一個(gè)像素點(diǎn)P的每一個(gè)樣本點(diǎn)卩;，按下面公式計(jì)算C^i的值；
對(duì)于一個(gè)點(diǎn)q，Mf表示該點(diǎn)的顏色值與根據(jù)計(jì)算得到的顏色值的差異；表示以P 點(diǎn)為中心的3*3的區(qū)域；||ρ. _ ρ||和yg _ ρ||4·分別表不ρ點(diǎn)到ρ.點(diǎn)和g點(diǎn)的空間距尚因子， 將令值最小的樣本點(diǎn)稱為P點(diǎn)的最佳樣本點(diǎn)Fp ;則，P點(diǎn)的Alpha值ap = Ci^p ; 204、 計(jì)算半透明區(qū)域中所有點(diǎn)的Alpha值；在半透明區(qū)域中可能存在一些特殊的像素 點(diǎn)P，按照步驟201中的方法無法找到任何樣本點(diǎn)，對(duì)于這類點(diǎn)p，首先，確定以p點(diǎn)為中心 的5*5的矩形區(qū)域，計(jì)算該區(qū)域中的每一個(gè)點(diǎn)q的最佳樣本點(diǎn)對(duì)應(yīng)的exp值，值最小的 三個(gè)點(diǎn)分別記為％、七、％;按照步驟1〇3中的公式，分別計(jì)算％、％點(diǎn)的顏色平均 值、以及最佳樣本點(diǎn)gg的顏色平均值,分別記為^、巧;最后，按照步驟202中的 公式，計(jì)算P點(diǎn)的Alpha值sp,令公式中巧=5, Cp = G,則《ρ= < ; 3) 、加載用于與前景圖像合成的背景圖像，將前景圖像與背景圖像合成，按照下面公式 分別計(jì)算合成圖像每一個(gè)像素點(diǎn)的RGB顏色值；
Cp為合成圖像中像素點(diǎn)p的顏色值，F(xiàn)0PBp分別為前景圖像和背景圖像中與p點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的點(diǎn)的顏色值，《Ρ為步驟2中計(jì)算得到的透明度Alpha值； 4) 、色度溢出處理； 對(duì)于合成圖像的每一個(gè)像素點(diǎn)，下面以關(guān)鍵色為藍(lán)色的前景圖像為例，闡述色度溢出 處理步驟包括的子步驟： 401、 根據(jù)步驟1中得到的前景圖像關(guān)鍵色平均值i,按下面公式計(jì)算參數(shù)k3 ;
Be和Ge分別為￡的藍(lán)色和綠色顏色分量； 402、 對(duì)于合成圖像中的每一個(gè)點(diǎn)p，其RGB顏色分量值分別記為Rp、Gp、:Bp ;當(dāng)Bp -Gp 和Bp - Rp的值均大于〇. 6* ,并且Gp ￡ Rp時(shí),則，點(diǎn)ρ為色度溢出點(diǎn),令Bp = Gp。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于色度溢出處理的藍(lán)屏摳像方法，其特征在于具體步驟如下：將待摳像的前景圖像劃分為不透明區(qū)域、半透明區(qū)域、全透明區(qū)域，并顯示區(qū)域劃分結(jié)果，基于采樣的Alpha值計(jì)算；計(jì)算前景圖像每一個(gè)點(diǎn)的Alpha值。加載用于與前景圖像合成的背景圖像，將前景圖像與背景圖像合成，計(jì)算合成圖像每一個(gè)像素點(diǎn)的RGB顏色值；對(duì)于合成圖像的每一個(gè)像素點(diǎn)闡述色度溢出處理；該方法僅需要在拍攝前進(jìn)行簡單的輸入，即可自動(dòng)地完成摳像和色度溢出處理，即使對(duì)于色度溢出現(xiàn)象較為嚴(yán)重的圖像，也能獲得較為滿意的效果。
【IPC分類】G06T7-00, H04N9-04, G06T3-00
【公開號(hào)】CN104680518
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510054488
【發(fā)明人】權(quán)巍, 薛耀紅, 韓成, 蔣振剛, 范靜濤, 楊華民, 馮欣
【申請(qǐng)人】長春理工大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日