[發(fā)明專利]一種計算光照的運動場景圖像捕獲方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110031942.2
• 申請日: 2011-01-28
• 公開（公告）號: CN102104735A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴瓊海;武迪;索津莉
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;G06T7/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算攝像學(xué)中的新型采集機制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種計算光照的運動場景圖像捕獲方法及裝置。

背景技術(shù)

目前，針對高速運動場景采集，計算攝像學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的研究正如火如荼的展開，國際上一些頂級實驗室和研究機構(gòu)已經(jīng)設(shè)計并實現(xiàn)了多個采集系統(tǒng)和對應(yīng)算法。

為此，早在2005年，斯坦福大學(xué)的Bennett實現(xiàn)了一個由52個緊密排列的低速相機間插采集以虛擬單視角高速相機的采集系統(tǒng)，若每個低速相機的幀率為20幀每秒，那么該采集系統(tǒng)的采集幀率可以達到52*20＝1040幀每秒。但該系統(tǒng)利用大規(guī)模相機陣列僅實現(xiàn)單視角高速視頻采集，并且每一幀采集都是短曝光，間插的相機越多，虛擬幀率越高曝光時間越短，采集圖像的信噪比越低。2006年，麻省理工大學(xué)的Raskar等人設(shè)計并實現(xiàn)了編碼曝光采集系統(tǒng)，通過在一次圖像采集內(nèi)，按照特定規(guī)則開閉快門，獲取頻譜無零點的卷積核函數(shù)。但是，該系統(tǒng)只能對勻速直線運動和簡單背景的場景進行采集。2009年Raskar等人又提出了連續(xù)變曝光的運動去模糊算法，該方法只需要采集視頻的連續(xù)幀之間曝光時間發(fā)生變化，使得聯(lián)合頻譜無零點即可，但是，該方法針對單視角，并且只對直線運動等簡單場景有效。2009年Sellent等人提出了交替長短曝光的采集方法實現(xiàn)單視角高速場景采集和場景運動信息估計，但是該方法受限于“短一長一短”的采集模式，對高速場景在時間域上的信息捕獲不連續(xù)，信息丟失較大。

目前對視頻圖像的采集有著單視角采集的局限性，并且對于需要拍攝物體的運動方式也存在著制約。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。

為達到上述目的，本發(fā)明一方提出一種計算光照的運動場景圖像捕獲方法及裝置，本發(fā)明的計算光照的運動場景圖像捕獲方法能夠通過多視角對視頻圖像進行采集，并且能夠采集高速運動的場景圖像。其中，該方法包括以下步驟：根據(jù)預(yù)先設(shè)置的光照編碼模式控制光源的發(fā)光與熄滅，并根據(jù)所述光照編碼模式利用采集裝置同步采集運動場景圖像；分割所述運動場景圖像的前景圖像和背景圖像，以提取目標(biāo)運動場景圖像；根據(jù)所述目標(biāo)運動場景圖像的曝光時間采用解耦方法對所述目標(biāo)運動場景圖像進行時間范圍上的解耦，以得到所述目標(biāo)運動場景圖像在多個時間點上的解耦反投影輪廓；以及根據(jù)預(yù)先保存的所述目標(biāo)運動場景圖像的精確初始模型對所述多個時間點上的解耦反投影輪廓進行捕捉，以得到所述目標(biāo)運動場景在當(dāng)前時間的精確圖像。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述光照編碼模式為由數(shù)字0和數(shù)字1組合而成的二進制序列，當(dāng)判斷所述二進制序列對應(yīng)位為1時對應(yīng)光源發(fā)光，當(dāng)判斷所述二進制序列對應(yīng)位為0時對應(yīng)光源熄滅。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述光源為多個高頻LED光源組合而成，所述多個高頻LED光源分別按照所述光照編碼模式進行亮滅。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述采集裝置為多個低速相機，所述多個低速相機處于長曝光狀態(tài)，當(dāng)所述光源亮?xí)r所述多個低速相機分別采集所述運動場景圖像，當(dāng)所述光源熄滅時所述多個低速相機停止采集。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述光照編碼模式控制所述光源在不同時間亮滅，并控制空間分布不同的光源亮滅，所述多個低速相機根據(jù)所述光源的亮滅同步采集所述運動場景圖像，且根據(jù)不同的所述光源亮滅，多個低速相機采集所述運動場景圖像不同。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述不同光照編碼模式控制時間和空間上分布不同的光源的亮滅，所述多個低速相機分別在不同光源發(fā)光時以多視角采集所述運動場景圖像。

本發(fā)明的另一方面還提出了一種計算光照的運動場景圖像捕獲裝置，包括：光源設(shè)備；控制裝置，所述控制裝置用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的光照編碼模式控制光源設(shè)備的發(fā)光與熄滅；采集裝置，所述采集裝置用于根據(jù)所述光照編碼模式采集所述運動場景圖像；以及附屬設(shè)備，其中，所述光源設(shè)備、采集裝置和控制裝置設(shè)置在所述附屬設(shè)備內(nèi)。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述光照編碼模式為數(shù)字0和數(shù)字1組合而成的二進制序列，當(dāng)判斷所述二進制序列對應(yīng)位為1時對應(yīng)光源發(fā)光，當(dāng)判斷所述二進制序列對應(yīng)位為0時對應(yīng)光源熄滅。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述光源設(shè)備的分布、亮度和角度根據(jù)不同的需要而變化，其中，所述光源設(shè)備為所述多個可精確控制的高頻LED光源。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述采集裝置的個數(shù)和空間分布按照不同的需要而變化，其中，所述采集設(shè)備為多個低速相機，且所述多個低速相機處于長曝光狀態(tài)，當(dāng)所述光源設(shè)備發(fā)光時所述多個低速相機分別采集所述運動場景圖像，當(dāng)所述光源設(shè)備熄滅時所述多個低速相機停止采集。