[发明专利]一种实时视频抠像系统

说明书

本发明涉及一种实时视频抠像系统，包括在NTSC标准或PAL标准下视频抠图的闪动处理和蓝溢处理。本发明的有益效果：提高了蓝、绿背景下视频抠像的质量，在加入大数据处理后视频播放保持30帧/秒（NTSC标准或25帧/秒（PAL标准）的速度不变，同时保证了前景图像边缘稳定，减少了蓝溢现象。本抠像算法是在GPU上运行算法，本系统分别用opencl与Cuda两种GPU语言编写(本文不写GPU实现方法。因为这些是opencl或Cuda的规范）。

技术领域

本发明涉及蓝、绿背景视频抠像领域，具体来说，涉及一种实时视频抠像系统。

背景技术

一个经典的成像问题-抠像问题-是将非矩形前景图像与(通常)矩形背景图像分离-例如，在电影帧中，从背景场景中提取演员以允许替换不同的背景。将所需前景图像从恒定或几乎恒定的背景色背景中分离出来的特殊情况。这种背景色经常是蓝色的，所有问题，及其解决办法，一直被称为蓝屏抠像。然而，其他背景色，如绿色，也已被使用，所以我们经常概括为不变的颜色抠像。对于任意背景抠像我们称为自然抠像对于自然抠像虽然人工智能深度挖掘技术都应用,但是对应于数学模型,依然是不可解得。蓝屏抠像虽然容易做到,但是高质量抠像也是个难题。

蓝屏抠像有三大技术难点，第一个是视频速度，我们知道视频必须达到每秒30帧（NTSC标准）或25帧（PAL标准）。当加入大数据处理后，视频播放速度保持不变是一个难点；第二个是前景图像边缘稳定问题，我们可以通过调整α值，来达到前景图像边缘与背景之间平缓过渡，术语就是对锐化问题的钝化解决。但是因为是对每一帧图的抠像处理，连续播放会出现新的问题，就是边缘闪烁（或者叫闪抖）。尤其是前景人物不断运动过程中，这个问题更加突出。第三个是蓝色溢出问题，由于蓝背景反光等原因，会把蓝光投射到前景物体的上（绿背景就是绿光，但是约定俗称蓝溢）。抠像的基本公式是:

I=αF+(1-α)B

这里I是混合图像，F是前景，B是背景。在现在蓝幕抠像系统中，基本都引用F.vanden Bergh , V. Lalioti[1]的文章中提到的公式：2B-R-G(绿箱就是2G-R-B)，这个方法抠像速度快，简单实用，但是前景边缘锐化严重。扣出前景有一种不稳定的跳动。

Alvy Ray Smith and James F. Blinn[2]证明了一个独特的，通用的解决方案确实存在，但是他们的方法要求拍摄对象要面对两种不同的背景，当演员参与时,这是不可行的方法。

vlahos[3]提出公式：a_o = 1–a₁(B_f– a₂G_f)

在该公式中a1,a2是调优调解常量。这个调解交给使用者来完成。vlahos提出的方法通常硬件来完成，同时对使用者专业水平提出很高要求，调试难度很高。

在蓝幕抠像条件下，在F.van den Bergh , V. Lalioti[1]的文章中BR和Bg时计算d=2B-R-G;通过d小于阈值a,来判断绝对前景，d大于阈值b,来判断绝对背景。 a取值0.3 B^d, b取值 0.8B^d, B^d为蓝背景的蓝色差值。这样处理下，单帧图片没有问题，一但视频连续播放前景边界锐化严重，并且前景的边界快速地闪抖。