[發明專利]基于粒子紋理的流體視頻合成方法

無效

• 申請號: 200910310619.1
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN101710945A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 趙語濤;劉允才
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04N5/262
• 分類號: H04N5/262
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種圖像處理技術領域的方法，具體是一種基于粒子紋理的流體視頻合成方法。

背景技術

流體主要是指自然界里的水流、瀑布、煙霧等現象，流體視頻合成是目前計算機視覺領域中的一個研究熱點，在數字游戲，電影特效等領域都有很廣闊的應用前景。真實世界中拍攝的流體圖像，具有那些合成的圖像無法攀比的細膩和美感。近些年來，盡管隨著仿真，渲染，圖像處理的技術進步，視頻合成的水平有所提高，但是合成的視頻還是無法做到像自然世界中的景象那樣真實。但是自然世界中得到的真實視頻畢竟是時間上有限的并且受到了場景物理因素的限制。因此，一方面為了得到任意時間長度的流體視頻，另一方面為了使得用戶可以方便地按照需要編輯視頻，研究者們提出了一些基于視頻紋理的研究方法，但是這些方法都是以較高的計算復雜度為代價，并且一般局限于某一種特定類型的流體運動，如煙，水流或者火焰等。

經過對現有技術的文獻檢索發現，Doretto等人在《International?Journal?ofComputer?Vision(計算機視覺期刊)》(2003年第91-109頁)上發表了題為“DynamicTexture(動態紋理)”的文章，該文使用自回歸過濾法對視頻序列中流體的復雜運動進行建模和編輯。對于特定的處理過程，該方法可成功合成任意長的紋理序列，從而得到任意長度的流體視頻。但是該技術只能對整幅圖片或者視頻進行合成，而不能靈活的根據用戶的需要進行合成，合成速度慢且效果欠佳。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題和不足，提出了一種基于粒子紋理的流體視頻合成方法。本發明在輸入視頻片段的基礎上進行任意長度的視頻幀序列，并可以根據用戶的需求對視頻中流體的運動進行編輯，計算量小，應用方便，通用性強。

本發明是通過以下技術方案實現的，包括以下步驟：

第一步，根據輸入視頻中的流體運動部分，畫出表征流體運動軌跡和運動趨勢的流線。

第二步，在輸入視頻的每一幀，沿著流體的流線，在若干個固定位置點處選擇并存儲紋理片，確定流體運動區域的紋理結構。

第三步，根據每個固定位置點處的紋理片信息，按照紋理片排布規則進行紋理圖的排布，并利用重疊區域像素融合方法對重疊區域的紋理片結構進行像素融合處理。

所述的紋理片排布規則是：當輸入視頻有N幀圖像時，在第一個固定位置點處，將第一個紋理片放置在第一幀，第二個紋理片放置在第二幀，以此類推，將第N個紋理片放在第N幀；在第二個固定位置點處，將第一個紋理片放在第二幀，第二個紋理片放在第三幀，以此類推，第N-1個紋理片放在第N幀，第N個紋理片放在第一幀；在第三個固定位置點處，將第一個紋理片放在第三幀，第二個紋理片放在第四幀，以此類推，第N-2個紋理片放在第N幀，第N-1個紋理片放在第一幀，第N個紋理片放在第二幀；以此類推，在第N個固定位置點處，第一個紋理片放在N幀，第二個紋理片放在第一幀，以此類推，第N個紋理片放在第N-1幀。

所述的重疊區域像素融合方法是：對于紋理片K和紋理片K+1重疊區域的像素點的合成像素顏色R，由下式確定：

R＝R_k×d_k/d+R_k+1×(d-d_k)/d

其中，R_k表示紋理片K的像素顏色，R_k+1表示紋理片K+1的像素顏色，d_k表示重疊區域像素到紋理片K與重疊區域交線的距離，d表示紋理片K和紋理片K+1重疊區域的寬度。

第四步，對紋理片重疊區域內像素值不連續的圖片進行插值和濾波處理，進而將得到的像素連續的圖片按時間順序連接成視頻。

第五步，基于法線信息保留法對得到的視頻中的流體運動部分進行編輯。

所述的法線信息保留法是：將已知流體運動軌跡的法線方向上的信息經過變化映射到用戶畫定的軌跡法線上的對應位置，使得兩條軌跡的法線信息得到保留。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：采用紋理片調整的方式來生成無限長視頻，合成的速度更快；且可以輸入流線，根據流體紋理特征生成新的視頻，合成的效果更豐富。

附圖說明

圖1為實施例輸入的圖片；

圖2為實施例經第一步處理后的圖片；

圖3為實施例經第二步處理后的圖片；

圖4為實施例經第四步處理后的圖片；

圖5為實施例經第五步處理后的圖片。

具體實施方式