[發明專利]一種全自動精細摳像裝置及精細摳像方法

在審

• 申請號: 201410133927.2
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103955918A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王瑩;李文輝;趙瑞霖
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;H04N5/232
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所 44268
• 代理人: 楊宏

技術領域

本發明涉及一種全自動精細摳像裝置及精細摳像方法。

背景技術

摳像技術廣泛應用于電影后期處理、二維圖形藝術、電視、廣告、視頻后期制作等領域。最典型的，在電影制作的過程中，導演利用摳像與合成技術，將不同時間，不同地點拍攝到的影像合成到同一場景中，實現特殊的藝術效果。目前影視后期處理中靜態圖像的摳像技術，多采用單色背景，背景必須為某種固定的已知顏色，例如藍色或者綠色，在攝影棚比較均勻的光照環境中進行樣片拍攝，然后通過摳像算法獲得前景和其對應的Alpha通道。

帶Alpha通道計算的摳像技術，需要將數字圖像中的像素當作是前景（即待摳出人像）和背景像素值的融合結果，融合方程為：

C＝αF+(1-α)B

其中C∈R^3×1表示圖像中當前像素的顏色，F∈R^3×1代表C對應位置的前景像素顏色，B∈R^3×1代表C對應位置的背景顏色，α∈R^1×1為不透明度，即Alpha通道值，范圍在0到1之間，α=0時表示完全透明，α=1時表示完全不透明。摳像技術主要是利用C的信息估計前景色F和透明度α，這里的F即是要提取的前景，α是前景的透明度信息。

由于已知量C數量小于待求解數量F和α，因此摳像算法的計算過程是一個求解不定方程的過程，需要增加約束條件。Trimap是一種最常用的約束。將原始圖像劃分為確定的前景區域（區域中所有像素點的α=1）、確定的背景區域（區域中所有像素點的α=0）和未知區域（區域中所有像素點的α待求），劃分的結果圖像稱為Trimap。

Knockout是基于Trimap劃分的經典透明度估計方法，其在計算未知區域Unknown上某一位置點的α時，通過在前景區域Foreground和背景區域Background采樣，估計當前點的前景顏色值和背景顏色值。樣采樣方法如下，對于當前點，將已知前景區域Foreground邊界上的采樣像素進行加權求和得到前景色估計值，權重大小根據采樣像素與當前像素之間的距離設定，距離越近權重越大，距離越遠權重越小。用同樣的方法可以得到當前點的背景色估計值。最后根據融合方程計算出透明度α。Knockout方法的特點在于模型簡單、處理速度快。但由于其隨機選擇采樣點對，并根據距離設定采樣點權重，所以僅對于光滑圖像具有較好的摳像效果。并且，為了提高摳像效果、降低算法計算復雜度，應盡可能將前景和背景的點排除在Unknown外。所以Trimap劃分的準確與否對結果精度有很大影響。通常情況下，獲得Trimap需要人工交互，影響了摳像的準確性。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種全自動精細摳像裝置及精細摳像方法，以提高摳像質量與摳像效率。

本發明的技術方案如下：

一種基于采樣點優化選擇的單色背景的全自動精細摳像裝置，其包括一單反相機，其中，所述單方相機與一數據接口相連接，所述數據接口分別與拍攝環境單元、控制中心相連接，所述控制中心包括背景識別模塊、快速摳像模塊、自動計算模塊、基于聚類的采樣點優化選擇模塊、精細摳像模塊與圖像存儲器，所述背景識別模塊與所述快速摳像模塊相連接，所述快速摳像模塊與所述自動計算模塊相連接，所述自動計算模塊相連接與所述采樣點優化選擇模塊，所述采樣點優化選擇模塊與所述精細摳像模塊相連接，所述精細摳像模塊與所述圖像存儲器相連接；所述背景識別模塊用于獲取當前圖像背景色，所述快速摳像模塊用于根據當前圖像背景色對目標快速粗略摳像，所述自動計算模塊用于獲得當前圖像對應的Trimap，所述采樣點優化選擇模塊用于根據當前圖像對應的Trimap篩選出對應的前景采樣點和背景采樣點，所述精細摳像模塊用于精細摳圖生成帶有Alpha通道的摳像結果，所述圖像存儲器用于存儲對應摳像結果。

所述的全自動精細摳像裝置，其中，所述拍攝環境單元包括補光燈、反光板、單色背景布與攝影背景架。

所述的全自動精細摳像裝置，其中，所述控制中心還包括一顯示屏，所述顯示屏與所述圖像存儲器相連接，所述顯示屏用于顯示當前圖像。

一種使用所述全自動精細摳像裝置的精細摳像方法，其包括以下步驟：

單反相機將拍攝到的當前圖像背景色通過數據接口輸入給控制中心，然后經過背景識別模塊自動獲取當前圖像背景色；

快速摳像模塊根據當前圖像背景色對目標快速粗略摳像；然后所述自動計算模塊根據快速粗略摳像，獲得當前圖像對應的Trimap；