[发明专利]一种计算光照的运动场景图像捕获方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算摄像学中的新型采集机制技术领域，特别涉及一种计算光照的运动场景图像捕获方法及装置。

背景技术

目前，针对高速运动场景采集，计算摄像学领域相关的研究正如火如荼的展开，国际上一些顶级实验室和研究机构已经设计并实现了多个采集系统和对应算法。

为此，早在2005年，斯坦福大学的Bennett实现了一个由52个紧密排列的低速相机间插采集以虚拟单视角高速相机的采集系统，若每个低速相机的帧率为20帧每秒，那么该采集系统的采集帧率可以达到52*20＝1040帧每秒。但该系统利用大规模相机阵列仅实现单视角高速视频采集，并且每一帧采集都是短曝光，间插的相机越多，虚拟帧率越高曝光时间越短，采集图像的信噪比越低。2006年，麻省理工大学的Raskar等人设计并实现了编码曝光采集系统，通过在一次图像采集内，按照特定规则开闭快门，获取频谱无零点的卷积核函数。但是，该系统只能对匀速直线运动和简单背景的场景进行采集。2009年Raskar等人又提出了连续变曝光的运动去模糊算法，该方法只需要采集视频的连续帧之间曝光时间发生变化，使得联合频谱无零点即可，但是，该方法针对单视角，并且只对直线运动等简单场景有效。2009年Sellent等人提出了交替长短曝光的采集方法实现单视角高速场景采集和场景运动信息估计，但是该方法受限于“短一长一短”的采集模式，对高速场景在时间域上的信息捕获不连续，信息丢失较大。

目前对视频图像的采集有着单视角采集的局限性，并且对于需要拍摄物体的运动方式也存在着制约。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为达到上述目的，本发明一方提出一种计算光照的运动场景图像捕获方法及装置，本发明的计算光照的运动场景图像捕获方法能够通过多视角对视频图像进行采集，并且能够采集高速运动的场景图像。其中，该方法包括以下步骤：根据预先设置的光照编码模式控制光源的发光与熄灭，并根据所述光照编码模式利用采集装置同步采集运动场景图像；分割所述运动场景图像的前景图像和背景图像，以提取目标运动场景图像；根据所述目标运动场景图像的曝光时间采用解耦方法对所述目标运动场景图像进行时间范围上的解耦，以得到所述目标运动场景图像在多个时间点上的解耦反投影轮廓；以及根据预先保存的所述目标运动场景图像的精确初始模型对所述多个时间点上的解耦反投影轮廓进行捕捉，以得到所述目标运动场景在当前时间的精确图像。

在本发明的一个实施例中，所述光照编码模式为由数字0和数字1组合而成的二进制序列，当判断所述二进制序列对应位为1时对应光源发光，当判断所述二进制序列对应位为0时对应光源熄灭。

在本发明的一个实施例中，所述光源为多个高频LED光源组合而成，所述多个高频LED光源分别按照所述光照编码模式进行亮灭。

在本发明的一个实施例中，所述采集装置为多个低速相机，所述多个低速相机处于长曝光状态，当所述光源亮时所述多个低速相机分别采集所述运动场景图像，当所述光源熄灭时所述多个低速相机停止采集。

在本发明的一个实施例中，所述光照编码模式控制所述光源在不同时间亮灭，并控制空间分布不同的光源亮灭，所述多个低速相机根据所述光源的亮灭同步采集所述运动场景图像，且根据不同的所述光源亮灭，多个低速相机采集所述运动场景图像不同。

在本发明的一个实施例中，所述不同光照编码模式控制时间和空间上分布不同的光源的亮灭，所述多个低速相机分别在不同光源发光时以多视角采集所述运动场景图像。

本发明的另一方面还提出了一种计算光照的运动场景图像捕获装置，包括：光源设备；控制装置，所述控制装置用于根据预先设置的光照编码模式控制光源设备的发光与熄灭；采集装置，所述采集装置用于根据所述光照编码模式采集所述运动场景图像；以及附属设备，其中，所述光源设备、采集装置和控制装置设置在所述附属设备内。

在本发明的一个实施例中，所述光照编码模式为数字0和数字1组合而成的二进制序列，当判断所述二进制序列对应位为1时对应光源发光，当判断所述二进制序列对应位为0时对应光源熄灭。

在本发明的一个实施例中，所述光源设备的分布、亮度和角度根据不同的需要而变化，其中，所述光源设备为所述多个可精确控制的高频LED光源。

在本发明的一个实施例中，所述采集装置的个数和空间分布按照不同的需要而变化，其中，所述采集设备为多个低速相机，且所述多个低速相机处于长曝光状态，当所述光源设备发光时所述多个低速相机分别采集所述运动场景图像，当所述光源设备熄灭时所述多个低速相机停止采集。