專利名稱：使用區(qū)域限制的清除信號(hào)來橋接藍(lán)屏和鄰接的無用信息遮罩之間的信號(hào)電平錯(cuò)配的制作方法
使用區(qū)域限制的清除信號(hào)來 橋接藍(lán)屏和鄰接的無用信息遮罩之間的信號(hào)電平錯(cuò)配
背景技術(shù)：
目前使用用于運(yùn)動(dòng)圖像和電視的合成照相技術(shù)的趨勢(shì)是虛擬演播室，所 述虛擬演播室代替計(jì)算機(jī)顯示真實(shí)場(chǎng)景。
大的彎曲的藍(lán)色背襯(backing)允許演員在該背襯前進(jìn)行布景。大的藍(lán) 色背襯允許演員大范圍的運(yùn)動(dòng)。由于相機(jī)跟隨演員的運(yùn)動(dòng)，所述計(jì)算機(jī)中的 任何背景布景都必須以相反的方向被移動(dòng)或背景布景對(duì)于圖像框來說是固 定不動(dòng)的。相機(jī)架上的傳感器和相機(jī)提供計(jì)算機(jī)需要的信息從而適當(dāng)?shù)匾苿?dòng) 背景布景圖像。其他方法使用屏幕上的非常小的標(biāo)記來向計(jì)算機(jī)提供相機(jī)移 動(dòng)。
由于詞語"背襯"和"背景"很相似，術(shù)語"藍(lán)屏"用于指照相期間在 對(duì)象后面的平坦的彩色的背襯。術(shù)語"背景布景"用于描述代替藍(lán)屏的圖像。 通常選擇藍(lán)屏，因?yàn)樵擃伾菀自诜b中避免。然而，如果在服裝中需要淺 藍(lán)或深藍(lán)， 一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是切換到綠屏。
有很多次相機(jī)圖像框超過藍(lán)屏和并暴露出舞臺(tái)的內(nèi)部的一部分。該超出 的一個(gè)示例是當(dāng)演員需要在相當(dāng)長一段距離上出現(xiàn)時(shí)。相機(jī)從演員和藍(lán)屏移 動(dòng)到后面，以及鏡頭被設(shè)置成較短的焦距?，F(xiàn)在演員在圖像框中顯得遠(yuǎn)了并 且小多了。
比藍(lán)屏大的圖像框暴露出舞臺(tái)天花板的一部分、側(cè)墻和地面，還有所有 的無用信息，所述無用信息包括電纜、接線盒、燈座、椅子、便攜更衣室、 人和諸如垃圾桶的各種各樣的其他物品。諸如可以從UWmatte公司得到的 Ultimattell (—種摳圖軟件)的合成裝置或者等效的計(jì)算機(jī)生成無用信息遮 罩(garbage matte)。每個(gè)這種遮罩可以從圖像框的邊線產(chǎn)生直到藍(lán)屏的邊線，從而掩蓋所有的無用信息。當(dāng)遮罩達(dá)到藍(lán)屏區(qū)域的所有四個(gè)邊線時(shí)，遮罩創(chuàng) 建了窗口框，框住藍(lán)屏。這可能是術(shù)語窗口和無用信息遮罩的由來。這里的 術(shù)語"遮罩"指無用信息遮罩。
在被遮罩覆蓋的圖像區(qū)域中，給遮罩區(qū)域分配1.0的信號(hào)電平以將背景
布景開啟到全電平。藍(lán)屏也生成控制信號(hào)Ec，其中Ec:B-f(G，R)， R、 G和 B是紅、綠和藍(lán)信號(hào)電平，f(G,R)是G和R的函數(shù)，諸如G和R的最大值。 目的是在不模糊的藍(lán)屏區(qū)域內(nèi)將背景布景開啟到全電平，以及將背景布景的 信號(hào)電平與對(duì)象的不透明度成比例降低。對(duì)于不透明的對(duì)象，Ec為零。由 藍(lán)屏亮度生成的Ec信號(hào)電平一般不能足夠均衡以匹配無用信息遮罩的固定 的1.0的信號(hào)電平。所述兩個(gè)信號(hào)電平之間百分之一那么少的錯(cuò)配(在所述 遮罩接合藍(lán)屏處)在大多數(shù)背景布景中清晰可見。
通過軟化或羽化所述無用信息遮罩和將該無用信息遮罩延伸一段短的 距離到藍(lán)屏區(qū)域可以充分降低該錯(cuò)配的可視性。"S"形狀的斜坡形式的模糊 邊線(soft edge)將兩個(gè)電平連起來。該實(shí)踐的缺點(diǎn)是無論對(duì)象存在還是不 存在，背景都被無用信息遮罩開啟。當(dāng)在該模糊邊線區(qū)域中存在對(duì)象時(shí)，背 景仍開啟并使對(duì)象是透明的。需要演員避免該過渡區(qū)域，從而減少了可用的 藍(lán)屏區(qū)域。
下面所述的本發(fā)明是一種方法，該方法用于在不引入對(duì)象透明度或減少 可用屏幕區(qū)域的情況下來降低或消除藍(lán)屏和鄰接的遮罩之間的邊線錯(cuò)配的 可視性。

發(fā)明內(nèi)容
由遮罩信號(hào)電平和藍(lán)色背襯信號(hào)電平之間的信號(hào)電平錯(cuò)配引起的背景 布景中的可視亮度階梯被模糊邊線過渡區(qū)域顯著降低，所述模糊邊線過渡區(qū) 域通過使用被限制到過渡區(qū)域的清除信號(hào)將藍(lán)色背襯信號(hào)電平提升到無用信息遮罩的信號(hào)電平。由清除信號(hào)形成的模糊邊線不使對(duì)象透明，并且演員 可以在損失很少的圖像質(zhì)量的情況下進(jìn)入該區(qū)。


圖1示出了在所有的四邊上超過藍(lán)屏的尺寸的圖像框，其中無用信息遮 罩覆蓋所述藍(lán)屏和所有四邊上的圖像框之間的空間。
圖2示出了無用信息遮罩的信號(hào)電平和由藍(lán)屏提供的信號(hào)電平之間的信 號(hào)電平錯(cuò)配，并顯示了接合這兩個(gè)信號(hào)電平的過渡區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
圖l顯示了圖像框l，其中前景對(duì)象5站在藍(lán)屏區(qū)域2中，所述藍(lán)屏區(qū) 域2沒有延伸到圖像框的邊線。無用信息遮罩3覆蓋圖像框的非藍(lán)屏部分并 疊加到由矩形3a表示的藍(lán)屏上，從而遮蓋舞臺(tái)內(nèi)部的視圖和藍(lán)屏的一部分。 由于該疊加通常不能將藍(lán)屏的每個(gè)邊線與無用信息遮罩的每個(gè)邊線精確匹 配，所以該疊加是必要的。陰影區(qū)域4表示藍(lán)屏2和無用信息遮罩3的疊加 部分之間的過渡區(qū)域的一邊。
圖2表示圖1的截面12處的歸一化信號(hào)電平。參考標(biāo)記6表示在無用 信息遮罩3中的歸一化信號(hào)電平。參考標(biāo)記11表示在藍(lán)屏區(qū)域2中的歸一 化信號(hào)電平。過渡區(qū)域9表示藍(lán)屏2和無用信息遮罩3之間的過渡區(qū)域中的 歸一化信號(hào)電平。
對(duì)信號(hào)電平錯(cuò)配的幾乎完美的解決方法是使用被限制的清除信號(hào)。應(yīng)用 到合成圖像的清除信號(hào)是移除合成圖像中由藍(lán)色地板上的腳印和灰塵引起 的圖像缺陷和支撐布景中的運(yùn)動(dòng)對(duì)象的細(xì)線，以及改善藍(lán)屏上的不均勻光亮 的方式。
美國專利No.4，344,085提供了清除信號(hào)的詳細(xì)解釋。在現(xiàn)有技術(shù)中，清除信號(hào)用于整個(gè)圖像框。在背景和前景布景之間平衡清除信號(hào)的使用以產(chǎn)生 最佳合成圖像。在不進(jìn)行折衷對(duì)于偽影的移除而調(diào)整的清除信號(hào)的情況下， 該清除信號(hào)不能用于校正藍(lán)屏和無用信息遮罩之間的實(shí)質(zhì)上的錯(cuò)配。
被限制到過渡區(qū)域9的第二清除信號(hào)不與第一清除信號(hào)接口，該第二清 除信號(hào)提供從藍(lán)色背襯的信號(hào)電平11到無用信息遮罩的信號(hào)電平6的平穩(wěn) 過渡。
Ec控制信號(hào)維持零信號(hào)電平以用于藍(lán)屏的所有區(qū)域上(包括過渡區(qū)域 9)的不透明的對(duì)象，諸如人。因此，不透明的對(duì)象當(dāng)進(jìn)入過渡區(qū)域9時(shí)保 持不透明。除了損失一些隔離的狹小空白(hair)和稍微損失陰影密度之外， 對(duì)于使用被限制的清除信號(hào)來將藍(lán)屏信號(hào)提升到過渡區(qū)域9沒有其他損失 (penalty )。
當(dāng)使用被限制的清除信號(hào)來用于校正藍(lán)屏到遮罩邊線的信號(hào)電平錯(cuò)配 時(shí)，沒有損失有效的屏幕區(qū)域。上面所述的過程可以被應(yīng)用到所有的四個(gè)窗 口 (無用信息遮罩)邊線。該無用信息遮罩可以是內(nèi)部生成的，或者可以作 為外部信號(hào)從另一個(gè)源(例如計(jì)算機(jī))輸入。無用信息遮罩可以具有任意隨 機(jī)形式，而不限制于矩形形式。過渡區(qū)域可以是內(nèi)部生成的，或者可以是外 部遮罩信號(hào)的一部分。當(dāng)顯示了S形狀的過渡區(qū)域時(shí)，過渡區(qū)域可以使用平 坦的斜坡或其他形狀。為了在背景布景中移除過渡區(qū)域的可視性的等同效 果，S形狀比其他形狀的過渡區(qū)域需要延伸更小的距離到藍(lán)屏區(qū)域，所以優(yōu)
選s形狀。
過渡區(qū)域9應(yīng)該盡可能短，并且可以是長度(像素?cái)?shù))和信號(hào)電平錯(cuò)配 的簡(jiǎn)單比率，信號(hào)電平錯(cuò)配被圖2中參考標(biāo)記7和參考標(biāo)記10之間的階梯 所示出。當(dāng)背景布景很亮?xí)r，該比率最重要，當(dāng)背景布景是很暗的布景時(shí)， 該比率不太重要。在開始布景之前通過觀察容易地設(shè)定合適的比率。
不用注意在接合無用信息遮罩的點(diǎn)處的所述藍(lán)屏區(qū)域的信號(hào)電平可能大于無用信息遮罩的信號(hào)電平。該問題不存在，因?yàn)樗{(lán)屏控制信號(hào)電平Ec 通過剪切方式被限制到1.0。 實(shí)施
在藍(lán)屏接合無用信息遮罩處和藍(lán)屏在低電平處的任何點(diǎn)，信號(hào)電平中的 差異定義了參考標(biāo)記7和參考標(biāo)記10之間的階梯的深度。該深度也以像素 方式確定清除信號(hào)到藍(lán)屏延伸的距離。該兩個(gè)數(shù)字的比率可以作為可以在背 景布景中接受的剩余效應(yīng)的函數(shù)被選擇。
第二清除信號(hào)可以被生成以用于將信號(hào)電平添加到S形狀的過渡區(qū)域 中的藍(lán)屏Ec信號(hào)電平中。被添加到藍(lán)屏Ec信號(hào)的清除信號(hào)的量是Ec信號(hào) 電平和過渡區(qū)域的信號(hào)電平恒值線定義的信號(hào)電平之間的差值。
對(duì)于藍(lán)屏區(qū)域中的每個(gè)像素，Ec是已知的，因?yàn)镋c是開啟背景布景的 信號(hào)。無用信息遮罩的信號(hào)電平是固定的1.0。 S形狀的過渡區(qū)域的地址和 信號(hào)電平是錯(cuò)配階梯的深度的函數(shù)。
諸如Ec控制信號(hào)、無用信息遮罩、清除信號(hào)和S形狀的過渡區(qū)域羽化 的所有函數(shù)是已知的，并且已被使用多年。本發(fā)明的重點(diǎn)是生成被限制到過 渡區(qū)域中的第二清除信號(hào)，從而與覆蓋剩余圖像框的清除信號(hào)進(jìn)行接口。因 為這里所述的單個(gè)功能都是圖像合成領(lǐng)域公知的，所以不需要另外說明。
權(quán)利要求
1.一種方法，該方法用于當(dāng)藍(lán)屏控制信號(hào)Ec小于鄰接的無用信息遮罩的信號(hào)電平時(shí)降低合成圖像的背景布景中的藍(lán)屏和所述無用信息遮罩之間的信號(hào)差異的可視性并且當(dāng)緊密接近所述無用信息遮罩的邊線時(shí)所述可視性的降低不使對(duì)象變得半透明，該方法包括a)從接合所述藍(lán)屏的所述無用信息遮罩的所述邊線生成過渡區(qū)域，其中所述過渡區(qū)域在所述藍(lán)屏上延伸一段預(yù)定距離；b)識(shí)別形成所述過渡區(qū)域的周線的每個(gè)像素的信號(hào)電平；c)生成清除信號(hào)，該清除信號(hào)將Ec控制信號(hào)的電平提升到定義所述過渡區(qū)域的每個(gè)像素的信號(hào)電平，從而提供從所述藍(lán)屏到所述無用信息遮罩邊線的模糊邊線過渡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述過渡區(qū)域是S形狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述過渡區(qū)域是內(nèi)部生成的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述過渡區(qū)域是外部無用信息遮 罩的一部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述過渡區(qū)域延伸到所述藍(lán)屏的 距離與所述藍(lán)屏接合所述無用信息遮罩處的信號(hào)電平的差異成比例。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述過渡區(qū)域的形狀使得所述藍(lán) 屏的背景布景對(duì)遮罩信號(hào)電平錯(cuò)配的影響最小化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述清除信號(hào)被限制到所述藍(lán)屏 和所述無用信息遮罩的所述過渡區(qū)域。
8. —種方法，該方法用于當(dāng)藍(lán)屏控制信號(hào)Ec小于鄰接的無用信息遮罩的信號(hào)電平時(shí)降低合成圖像的背景布景中的藍(lán)屏和所述無用信息遮罩之間 的信號(hào)差異的可視性并且當(dāng)緊密接近所述無用信息遮罩的邊線時(shí)所述可視性的降低不使對(duì)象變得半透明，該方法包括a) 定義所述無用信息遮罩的過渡區(qū)域；b) 調(diào)整清除信號(hào)的電平以與定義所述過渡區(qū)域的每個(gè)像素的電平成比 例，從而在不影響所述圖像的剩余部分的情況下提供從所述藍(lán)屏生成的Ec 控制信號(hào)的電平的逐漸過渡和所述無用信息遮罩邊線。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述過渡區(qū)域是S形狀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述過渡區(qū)域是內(nèi)部生成的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述過渡區(qū)域是外部無用信息遮 罩的一部分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述過渡區(qū)域延伸到所述藍(lán)屏的 距離與所述藍(lán)屏接合所述無用信息遮罩處的信號(hào)電平的差異成比例。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述過渡區(qū)域的形狀使得所述藍(lán) 屏的背景布景對(duì)遮罩信號(hào)電平錯(cuò)配的影響最小化。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述清除信號(hào)被限制到所述藍(lán)屏 和所述無用信息遮罩的所述過渡區(qū)域。
全文摘要
由遮罩信號(hào)電平和藍(lán)色背襯信號(hào)電平之間的信號(hào)電平錯(cuò)配引起的背景布景中的可視亮度階梯，可以由模糊邊線過渡區(qū)域顯著降低，所述模糊邊線過渡區(qū)域通過使用被限制到過渡區(qū)域的清除信號(hào)將藍(lán)色背襯信號(hào)電平提升到無用信息遮罩的信號(hào)電平。由清除信號(hào)形成的模糊邊線不使對(duì)象透明，并且演員可以在圖像質(zhì)量損失很少的情況下進(jìn)入該區(qū)。
文檔編號(hào)H04N9/74GK101682791SQ200880016641
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月26日
發(fā)明者R·翁格曼 申請(qǐng)人:奧提邁特公司