[发明专利]图像的背景替换方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种图像的背景替换方法及 装置。

背景技术

图像的背景替换技术所研究的是将视频或图片中的前景信息和背景信 息分离开来，并将分离的前景合成到另外一幅背景中的问题。该类问题是数 字图像处理与数字图像编辑领域中的一类经典问题，并广泛应用于视频编辑 与视频分割领域中。对于背景替换前景信息的分离，是采用绿幕背景下的视 频抠图技术(也称为：绿幕抠图或绿幕扣像)，吸取画面中的绿色分量颜色 作为透明色，将其他颜色分量从画面中抠去，从而使背景透出来，形成二层 画面的叠加合成。这样在室内拍摄的人物经抠像后与各种景物叠加在一起， 形成神奇的艺术效果。

然而，室内光线由于受到环境光的干扰，会带来至少以下两个问题：

(1)抠图边界不够平滑

产生该问题的原因，是光线不均匀。在抠图过程中，如果环境光比较柔 和，则在边缘过度时，会很平滑，不会产生突变。然而，现实中的室内光线， 由于光线角度的问题，导致在前景边缘部分不够平滑，突变也成不规则性， 所以在图像合成时，会使图像显得比较假，不够自然。

(2)环境光产生溢色问题

在通过绿幕进行前景信息分离时，前景会整体偏绿色，称之为图像溢色。

发明内容

本发明提供一种图像的背景替换方法及装置，用于解决现有技术抠图边 界不平滑、图像溢色的问题。

一种图像的背景替换方法，包括：

基于图像当前帧的RGB分量，计算出绿色差值，并基于所述绿色差值 得到初始阿尔法通道图像，所述初始阿尔法通道图像包括初始背景图像和初 始前景图像；

利用所述绿色差值对所述初始阿尔法通道图像进行柔化处理，得到第一 阿尔法通道图像；

基于环境光因子对所述第一阿尔法通道图像进行环境光去除处理，得到 最终阿尔法通道图像，所述最终阿尔法通道图像包括待合成的背景图像和经 处理的前景图像；

对所述最终阿尔法通道图像、待合成的背景图像和经处理的前景图像进 行合成。

优选的，所述利用所述绿色差值对所述初始阿尔法通道图像进行柔化处 理，得到第一阿尔法通道图像，包括：

基于所述初始阿尔法通道图像，分析所述初始阿尔法通道图像中的前景 图像；

根据图像柔化算法，基于所述绿色差值对所述初始阿尔法通道图像的前 景图像的边缘进行柔化处理，得到所述第一阿尔法通道图像。

优选的，所述基于环境光因子对所述第一阿尔法通道图像进行环境光去 除处理，得到最终阿尔法通道图像，包括：

确定环境光因子；

推导环境光因子与真实阿尔法通道图像的关系；

计算出去环境光后的最终阿尔法通道图像。

优选的，所述确定环境光因子包括：

确定存在环境光情况下环境光因子与合成图像的关系：无环境光的原合 成图，通过环境光影响因子，与环境光经过线性叠加得到合成图像。

优选的，上述方法还包括：生成一张纯色的绿色背景图像，具体的，利 用图像修复技术，对第一阿尔法通道图像的绿色背景区域的缺失部分进行填 充，从而生成纯色的绿色背景图像，作为所述待合成的背景图像的参考。

优选的，所述基于所述绿色差值得到初始阿尔法通道图像，包括：

基于最大类间方差法，得到分割阈值；

基于所述分割阈值，对所述绿色差值进行分析，生成初始阿尔法通道图 像。

一种图像的背景替换装置，包括：

初始图像获取单元，用于基于图像当前帧的RGB分量，计算出绿色差 值，并基于所述绿色差值得到初始阿尔法通道图像，所述初始阿尔法通道图 像包括初始背景图像和初始前景图像；

柔化处理单元，用于利用所述绿色差值对所述初始阿尔法通道图像进行 柔化处理，得到第一阿尔法通道图像；

环境光去除单元，用于基于环境光因子对所述第一阿尔法通道图像进行 环境光去除处理，得到最终阿尔法通道图像，所述最终阿尔法通道图像包括 待合成的背景图像和经处理的前景图像；

图像合成单元，用于对所述最终阿尔法通道图像、待合成的背景图像和 经处理的前景图像进行合成。