[發明專利]一種視頻場景的虛實光照融合方法

有效

• 申請號: 201210362556.6
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102930513A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 陳小武;趙沁平;楊夢夏;王珂;金鑫
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

1.一種視頻場景的虛實光照融合方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S100，從視頻中按照相等的時間間隔抽取視頻關鍵幀，然后分別以視頻關鍵幀圖像中的天空、地面以及垂直表面作為線索，估計出每個線索計算推斷得到的太陽所在位置的概率分布圖，并聯合由視頻天空、地面及垂直表面得到的太陽位置概率推斷出視頻關鍵幀場景中太陽位置的概率分布圖，生成視頻場景關鍵幀的稀疏輻射度圖；

步驟S200，通過光照參數濾波算法，利用視頻關鍵幀的光照估計結果，修正視頻非關鍵幀的光照估計結果，實現視頻場景的虛實光照融合。

2.根據權利要求1所述的視頻場景的虛實光照融合方法，其特征在于，所述步驟S100包括如下步驟：

步驟S110，首先將輸入視頻，按照預設的時間間隔分為多段等時間間隔的視頻區間，對每一個視頻區間從中抽取關鍵幀；

步驟S120，利用圖像分割的方法，分割出關鍵幀中天空、地面以及垂直建筑物部分；

步驟S130，將分割出關鍵幀圖像中的天空部分，建立概率模型，由天空的明暗程度推斷出太陽所在位置的概率分布圖；

將分割出關鍵幀圖像中的地面部分，并提取出地面部分的陰影輪廓線，建立概率模型，由地面陰影線的走向推斷出太陽所在位置的概率分布圖；

將分割出關鍵幀圖像中的垂直建筑物部分，建立概率模型，由建筑物表面受太陽光照的明暗程度推斷出太陽所在位置的概率分布圖；

步驟S140，聯合由視頻天空、地面及垂直表面得到的太陽位置概率推斷出視頻關鍵幀場景中太陽位置的概率分布圖，生成視頻場景關鍵幀的稀疏輻射度圖。

3.根據權利要求2所述的視頻場景的虛實光照融合方法，其特征在于，所述步驟S130包括如下步驟：

通過視頻圖像中的主體部分：天空像素S、地面像素G和垂直表面像素V來推斷出太陽位置的概率分布；

視頻場景的光照情況I可以通過兩個參數來表示：其中θ_s表示太陽的天頂角，表示太陽相對于相機的方位角；

1)對于天空區域，天空像素s_i的明暗程度可以推斷出太陽在天空區域可能出現的位置；

天空像素s_i符合以下產生式模型：

其中g(·)代表天空模型；代表均值為μ、方差為σ²的正態分布；k為尺度因子；

建立如下概率模型來計算推斷出太陽位置的概率分布

2)對于地面區域，利用陰影檢測的方法，提取出地面區域中陰影部分的輪廓線；

對地面區域檢測出的每一條陰影線l_i，根據相機參數估計出其相對的方向α_i，建立地面區域陰影線的朝向與太陽方位角之間的關系

聯合每一條陰影線對太陽方位的推斷，得到太陽位置的概率分布

其中，表示正態分布的均方誤差參數，∝表示該符號前一項與后一項成正比；

3)對于垂直建筑物部分，設場景中大部分垂直物體的表面都具有近似的反射率，利用垂直建筑物的正面、左側表面和右側表面三個表面的明暗程度來推斷太陽位置的概率分布；

對于一個明亮的表面w_i，太陽最有可能的位置應該位于該表面的法向量方向β_i，建立每一個表面與太陽方位角的關系

其中為所對應表面的光照強度，聯合三個表面對太陽方位的推斷，得到太陽位置的概率分布

4.根據權利要求1所述的視頻場景的虛實光照融合方法，其特征在于，所述光照參數濾波算法為卡爾曼濾波算法；

設在一個足夠短的時間間隔內光照為常數，采用卡爾曼濾波利用光照的連續性平滑幀與幀之間的光影變化，由視頻關鍵幀的稀疏輻射度圖作為濾波輸入，來修正非關鍵幀的稀疏輻射度圖，得到視頻每一幀的稀疏輻射度圖，最后繪制視頻每一幀的虛實融合場景，實現視頻場景的虛實光照融合繪制。