[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)淺景深效果的多攝像頭拍攝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410195050.X
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103945210A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李凌霄;譚德寶;李青云;林莉;張煜;張穗
• 申請（專利權(quán)）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00;G03B35/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務(wù)所 42113
• 代理人: 孔敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種影像處理方法，具體是一種實現(xiàn)淺景深效果的多攝像頭拍攝方法。

背景技術(shù)

景深指相機鏡頭能夠?qū)ξ矬w成清晰像的物距范圍，在該物距范圍之外(包括前景和背景)，相機鏡頭對物體成模糊像。通過對景深的控制，攝影者可以對畫面主體及背景環(huán)境的清晰度進行控制，從而更好地表現(xiàn)畫面主題，這種畫面虛化效果深受人們的喜愛。

拍攝時，影響景深的因素有三點——鏡頭的光圈大小，鏡頭的物理焦距長短以及相機與被攝對象的對焦距離遠近。理論上，在其他因素一定的前提下，光圈越大、焦距越長、對焦距越近，則景深越淺，即前景和背景更模糊，虛化效果更強。然而，在實際拍攝中，虛化的效果和攝影設(shè)備本身的規(guī)格有很大關(guān)系。

由于不同攝影設(shè)備的感光元件尺寸大小不同，其各自配套的鏡頭的規(guī)格也不同。這種差異主要體現(xiàn)在鏡頭的物理尺寸和物理焦距上。一般來說，為大尺寸感光元件設(shè)計的鏡頭的體積會比為小尺寸感光元件設(shè)計的類似鏡頭的體積更龐大；并且即使兩支鏡頭具有相同的等效焦距(視場角)，為大尺寸感光元件設(shè)計的鏡頭的物理焦距也要比為小尺寸感光元件設(shè)計的鏡頭的物理焦距更長。這樣一來，即使兩臺相機在拍攝時使用相同視場角的鏡頭、光圈大小和對焦距，大尺寸感光元件相機獲得的景深也要比小尺寸感光元件相機更淺。

目前，市面上出售的可用于拍照片的便攜式移動設(shè)備有卡片式相機、智能手機、平板電腦等，由于其感光元件尺寸很小，且鏡頭的物理焦距很短，很難拍攝出淺景深的畫面效果，這樣，人們對背景虛化效果的需求無法通過現(xiàn)有的便攜式移動設(shè)備實現(xiàn)。

雖然現(xiàn)在的圖像處理軟件可以通過一定的模糊算法對圖片進行處理，實現(xiàn)類似鏡頭虛化的模糊效果，但是由于軟件無法得知畫面中哪些區(qū)域需要進行模糊處理以凸顯拍攝主題，因此無法通過自動處理得到理想的虛化效果，此時只能靠人工選擇畫面區(qū)域來進行處理，十分地繁瑣費時。

而且，這種模擬虛化和真實的鏡頭虛化效果相比有很大的差異。這種差異主要體現(xiàn)在：

一、真實的虛化效果是嚴格與物距相關(guān)的，在景深范圍之外的物體一定會出現(xiàn)不同程度的模糊。但是由于軟件無法得知照片中物體的物距信息，因此無法判定照片內(nèi)的物體到底是在景深內(nèi)還是景深外，所以無法對物體進行區(qū)別對待的虛化處理——最終自動處理的結(jié)果，很可能本應模糊的物體反而清晰，本應清晰的物體反而模糊；

二、真實的虛化效果是隨著對焦點前后物體物距的變化而平滑漸變的——畫面中的物體的物距和鏡頭對焦距相差越大，則虛化程度越高。但現(xiàn)有軟件的效果往往是籠統(tǒng)的一抹了之地進行均勻模糊處理，無法體現(xiàn)出這種漸變；

三、現(xiàn)有的軟件一般是通過卷積算法對圖像進行模糊處理，模糊形式往往十分簡單且固定，無法很好地體現(xiàn)出不同型號鏡頭的虛化效果的差異。

現(xiàn)有的利用立體攝像系統(tǒng)生成淺景深效果的專利，例如中國專利“產(chǎn)生淺景深影像的方法及裝置(申請?zhí)朇N201110031413.2)”，僅采用了雙攝像頭拍攝系統(tǒng)，對于復雜場景的識別能力不高，特別是對于圖像中的水平邊緣無法很好地進行識別匹配；并且其模糊圖像的方法未考慮近景對遠景的遮蔽問題，會產(chǎn)生所謂的“強度滲漏”現(xiàn)象，即本應被遮蔽的物體的散景圖像反而覆蓋了前景的現(xiàn)象。

中國專利“一種移動終端中實現(xiàn)景深效果的方法及移動終端(申請?zhí)朇N201310039752.4)”中，所述的“移動終端”不能獲取圖像的深度信息，因此圖像的模糊區(qū)域不能由軟件計算自動確定，而要由用戶指定非模糊區(qū)域并由軟件進行聯(lián)想和排除后才能得到模糊區(qū)域，這種模糊區(qū)域與真實相機產(chǎn)生的焦外模糊區(qū)域并不一致。隨后進行的模糊處理也未用到深度信息，因此這種模糊是一種均一的模糊，所以該景深繪制效果并不能很好地模擬真實相機的景深效果。

中國專利“產(chǎn)生淺景深圖像的方法及裝置(中國專利申請?zhí)朇N102811309A)”中的裝置也不能獲取圖像的深度信息，而是通過使用不同的光圈大小先后對物體進行成像，其后通過分析和處理將兩幅圖像進行融合，從而達到獲取淺景深圖像的目的。這一方法能夠達到較自然的效果，但是需要前后兩次曝光限制了其適用范圍。特別是在拍攝運動物體時，前后兩次曝光獲得照片不可能完全一致，這會在很大程度上影響兩幅圖像的比對分析過程，甚至得出不自然的、錯誤的景深模擬效果。