[發(fā)明專利]向視頻圖像中添加雨的系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2010-06-17
• 公開（公告）號: CN101860651A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董慧穎
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: H04N1/21
• 分類號: H04N1/21;G06T1/00
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 李樞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于戶外攝像后期處理技術(shù)，特別涉及一種向視頻圖像中添加雨的系統(tǒng)，對電影或視頻中攝取的圖像進行添加雨處理，增加雨效果。

背景技術(shù)

在視頻和電影中，經(jīng)常用到各種天氣條件下的場景，例如：霧天、雪天、風沙天氣，尤其雨天氣情況居多，而在無雨的天氣下進行拍攝時往往采用人工降雨的形式，這樣導致拍攝成本大大增加。如果采用在電影和視頻的后期制作中添加雨，就會降低成本，因此對于視頻中各種天氣場景的仿真研究具有重要的意義。按照粒子系統(tǒng)的觀點來看雨是由大量雨滴粒子組成的粒子集合。每個粒子都具有自己的屬性，如位置、顏色、形狀、大小、速度和生存周期等。雨滴粒子在各自的生存周期內(nèi)會根據(jù)特定的物理模型不斷改變自己的屬性。例如雨滴位置會受到重力和風速的影響，從而制作出逼真的雨景效果。采用粒子系統(tǒng)模擬雨景的優(yōu)點是可以較精確地控制每一個雨滴的運動及變化過程。但是采用粒子系統(tǒng)來模擬雨景也有一定的局限性。因為粒子系統(tǒng)中每一個粒子是相互獨立的。因此記錄它們的屬性需要占用大量的內(nèi)存空間，另外粒子系統(tǒng)還要對粒子的屬性進行計算，從而確定下一時刻粒子的狀態(tài)，當粒子數(shù)量巨大時系統(tǒng)的計算量也隨之增大事實上在大多數(shù)視景仿真中人們關(guān)心的并不是一個雨滴的特性，而是雨景的整體效果。

針對遇到的這一問題，需要設(shè)計一種向視頻圖像添加雨的系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)該在晴天進行戶外攝像時能給視頻圖像增加雨景。尤其在電影和電視劇拍攝的過程中，在無雨天氣條件下，該攝像系統(tǒng)能夠通過添加雨模塊，在視頻圖像中加入比較真實的雨場景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對戶外攝像時存在的天氣問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、效果較好、使用方便、成本低的添加雨的攝像系統(tǒng)，適用于電影和電視劇戶外拍攝時，無雨的情況下拍攝雨景的環(huán)境。

本發(fā)明包括攝像機、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、通訊接口、計算機、添加雨模塊、圖像存儲器、圖像顯示器，攝像機將攝到的模擬圖像送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將數(shù)字圖像信號經(jīng)通訊接口輸入給計算機，然后經(jīng)過添加雨模塊將原視頻圖像信號添加雨輸送給存儲器，在存儲器中儲存，同時顯示添加雨的圖像。

本發(fā)明向視頻圖像中添加雨的系統(tǒng)的工作流程，其工作步驟為：

(1)初始化，對攝像系統(tǒng)的各個部分進行初始化；

(2)采集圖像，攝像機拍攝的圖像首先經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)化器處理，將攝像機拍設(shè)的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字圖像序列，然后通過圖像采集器采集圖像，通過數(shù)據(jù)接口將圖像輸入計算機；

(3)計算單幀雨滴掩模參數(shù)和圖像亮度參數(shù)；

(4)為圖像添加雨；

(5)存儲圖像，對添加雨后的圖像進行存儲。

(6)顯示圖像，添加雨的圖像經(jīng)過顯示器顯示。

本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、添加雨效果好、添加雨后圖像仿真度高、使用方便、成本低等優(yōu)點，使用于電影和視頻拍攝的后期制作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖；

圖中：1攝像機、2模數(shù)轉(zhuǎn)換器、3圖像采集器、4通訊接口、5計算機、6添加雨模塊、7圖像存儲器、8圖像顯示器。

具體實施方式

結(jié)合實例進一步說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方案和工作過程。

如圖1所示，一種向視頻圖像中添加雨的系統(tǒng)，包括攝像機1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、圖像采集器3、通訊接口4、計算機5、添加雨模塊6、圖像存儲器7、圖像顯示器8。

攝像機1將拍攝圖像信號輸送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器2，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2將模擬圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)圖像采集器3采集后通過通訊接口4輸送給計算機5計算單幀雨滴掩模的參數(shù)和圖像的亮度參數(shù)，再輸送給添加雨模塊6、添加雨模塊6根據(jù)計算機5計算的單幀掩模的參數(shù)和圖像的亮度參數(shù)在視頻圖像中加入雨景，最后在圖像存儲器7、圖像顯示器8中存儲和顯示添加雨的圖像。

如圖2所示，本發(fā)明的工作流程是：

(1)初始化，對攝像系統(tǒng)的各個部分進行初始化，包括對攝像機參數(shù)的設(shè)定，對采樣周期的設(shè)定和對圖像顯示器的初始化。

(2)采集圖像，攝像機拍攝的圖像首先經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)化器處理，將攝像機拍設(shè)的圖像轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字圖像序列，然后通過圖像采集器采集圖像，通過數(shù)據(jù)接口將圖像輸入計算機。

(3)計算單幀雨滴掩模參數(shù)和圖像亮度參數(shù)，模型采用被產(chǎn)生的雨滴噪聲的一個“掩膜”，即在一黑色背景獲得一有鱗狀斑點的不同尺寸的條形雨的圖像，因此，這里雨滴掩模的參數(shù)主要是圖像中雨滴的密度、長度、寬度。雨滴的密度由公式：