專利名稱：在數(shù)碼相機(jī)中相對(duì)于背景場景定位對(duì)象的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜止數(shù)碼相機(jī)中多幅圖像的預(yù)先定位，用于隨后將這些 圖像合成到背景場景的圖像上。
背景技術(shù)：
藍(lán)屏成像合成技術(shù)使得生成多種特殊的視頻效果成為可能，例如信
以為真的巨人，或者例如電影"Honey I Shrunk The Kid"中縮小的人。 另一有用的效果使用了多個(gè)圖像層。對(duì)對(duì)象分別攝影，并且每次合
成一個(gè)對(duì)象，以使之成為一個(gè)多層合成圖像。本處理使得一個(gè)演員能夠
在同一場景中飾演多個(gè)角色。
并非所有的對(duì)象都必須是人。如果多層合成圖像中的對(duì)象之一是一
道火墻，那么之前合成的對(duì)象將被看到在火墻的后面，而隨后合成的對(duì)
象將被看到在相機(jī)側(cè)。為了有效果，在火后面的對(duì)象應(yīng)被制作得小一點(diǎn)，
而火的相機(jī)側(cè)的對(duì)象則被放大，以提供距離感。
盡管藍(lán)屏圖像合成處理是為電影和電視產(chǎn)品開發(fā)的，但它對(duì)于靜止
圖像同樣非常有效。另一種合成技術(shù)采用了亮度級(jí)檢測，但是不像藍(lán)屏
處理那么成功。甚至在靜態(tài)攝影中采用了二次膝光以產(chǎn)生合成圖像，來
達(dá)到藝術(shù)效果。
數(shù)碼相機(jī)問世以來，它的許多用戶希望不需要擁有圖像處理專家的 技術(shù)，就能他們自己實(shí)現(xiàn)某些此類特殊效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明允許靜止數(shù)碼相機(jī)的操作者在相機(jī)而不是計(jì)算機(jī)中相對(duì)于背 景場景圖像定位對(duì)象的高分辨率圖像。該對(duì)象和背景場景的低分辨率的 合成圖像，允許操作者相對(duì)于背景場景物理定位對(duì)象，而在相機(jī)的觀看 屏幕上觀察合成圖像。


該圖是示出了數(shù)碼相機(jī)預(yù)覽和生成多層合成圖像的層所需的功能的圖。
具體實(shí)施例方式
通過下面的實(shí)施例和附圖來解釋對(duì)象的圖像的定位。假設(shè)某人希望 拍七個(gè)朋友的團(tuán)體在某個(gè)外國地方的照片。他發(fā)現(xiàn)交通費(fèi)太過昂貴而不 容許，并且把朋友們同時(shí)聚集在一起也不太實(shí)際。他對(duì)于這個(gè)問題的解
決方式就是，使用一個(gè)數(shù)碼相機(jī)(4),在每個(gè)朋友有空的時(shí)候?qū)⑺麄兎謩e 拍攝下來。使用現(xiàn)有技術(shù)，隨后將圖像下載到計(jì)算機(jī)，以合成到背景場 景上。
然而，多層合成圖像需要所有的對(duì)象圖像相對(duì)于彼此并相對(duì)于該背 景場景適當(dāng)定位。如果在計(jì)算機(jī)中定位對(duì)象，就需要諸如Adobe Photoshop⑧的圖像編輯程序，或者類似的程序。為了避免這種復(fù)雜的操 作，當(dāng)相機(jī)配備了使用例如色度鍵技術(shù)的簡單合成程序時(shí)，就可以在數(shù) 碼相機(jī)中預(yù)先定位對(duì)象。創(chuàng)建用于當(dāng)前一代數(shù)碼相機(jī)中的這樣的、簡單 合成程序完全在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力之內(nèi)。
第一步就是拍攝下國外的背景場景，或者從諸如計(jì)算機(jī)(1)等外部源 向該相機(jī)傳輸合適的背景場景。第二步是選擇襯景(2)來放到對(duì)象的后 面。盡管可以使用幾乎任意色顏的無圖案的背景墻，但是如果背景墻的 色顏在對(duì)象的衣服色顏中沒有出現(xiàn)，并且符合相機(jī)所使用的合成程序的 要求，就很容易提取襯邊(matte)。襯邊是對(duì)象以光亮場景為背景的黑 色輪廓，它允許對(duì)象置于背景場景上，而不必進(jìn)行二次爆光。為了避免 在相機(jī)觀看屏幕上觀看的合成圖像被位于圖像框架內(nèi)的照明裝置、門以 及家具等干擾，使用了合成程序內(nèi)的窗口特征，來覆蓋掉或者刪除這些 對(duì)象。窗口的四個(gè)邊緣均可以被定位，以避免所觀看的圖像中出現(xiàn)不想 要的對(duì)象，從而可以有效地將襯景延伸到圖像框架的邊緣。該窗口功能 允許使用相對(duì)較小的襯景，該襯景僅延伸超過對(duì)象一小段距離。例如， 現(xiàn)代數(shù)碼相機(jī)通常包括一個(gè)四工位開關(guān)，該開關(guān)帶有一個(gè)選擇鍵。使用 該四工位開關(guān)可以將矩形輪廓的窗口進(jìn)行上/下和左/右移動(dòng)。 一旦該窗 口位于所希望的位置，通常會(huì)包圍對(duì)象，但將圖像的其他部分排除在外， 就可以按下鍵以將窗口固定在所希望的位置。如果窗口太小或者太大，
也可以使用該四工位開關(guān)來重設(shè)窗口尺寸，使得該窗口包括前景對(duì)象， 并且排除了其他所有。當(dāng)前景對(duì)象被捕獲到的時(shí)刻，每個(gè)窗口的位置和 尺寸都作為對(duì)象圖像數(shù)據(jù)的一部分被記錄下來。當(dāng)對(duì)象的各層在計(jì)算機(jī) 1中被合成時(shí)，該窗口放置與尺寸數(shù)據(jù)定義了該窗口。擁有該預(yù)先定位 的對(duì)象的窗口尺寸、放置數(shù)據(jù)以及層數(shù)，就可以付出很少或沒有人為干 預(yù)而進(jìn)行圖像合成。
第三步是拍攝第一對(duì)象(3)。相機(jī)(4)中的合成程序?qū)?duì)象的圖像合 成到背景場景的圖像上，從而在相機(jī)觀看屏幕(5)上形成了合成圖像。
相機(jī)中的合成程序并不需要實(shí)際合成對(duì)象和背景場景的高分辨率圖 像。組成相機(jī)觀看屏幕上的圖像的像素?cái)?shù)量是組成在相機(jī)中高分辨率數(shù) 碼圖像的像素?cái)?shù)量的一小部分。在對(duì)象定位過程中被合成的是從高分辨 率圖像中提取的低分辨率復(fù)制品，具有相機(jī)觀看屏幕所要求的分辨率。
這些組成了觀看屏幕上的圖像的相對(duì)較少數(shù)目的像素以及簡單的合 成程序允許在對(duì)象位置被改變時(shí)將合成圖像迅速替換以保持合成圖像為 最新。
當(dāng)操作者觀察相機(jī)的觀看屏幕(5)的時(shí)候，背景場景就被固定在該相 機(jī)的觀看屏幕上，但是第一對(duì)象的圖像可以自由跟隨相機(jī)的移動(dòng)。瞄準(zhǔn) 相機(jī)是最簡單的相對(duì)于背景圖像向上、向下、向左或者向右定位對(duì)象的 方式。對(duì)象的尺寸通過將其物理移動(dòng)到靠近或遠(yuǎn)離相機(jī)的新位置來調(diào)整。 在其限制范圍內(nèi)，尺寸變化也能夠通過調(diào)整該相機(jī)的變焦鏡頭來進(jìn)行。
相對(duì)于該背景場景適當(dāng)?shù)囟ㄎ涣嗽搶?duì)象之后，該操作者按下相機(jī)上 的"拍攝，，鍵。在此瞬間，相機(jī)觀看屏幕上的合成圖像被捕獲。在相機(jī) 觀看屏幕上的合成圖像現(xiàn)在包括位于背景場景上的第一對(duì)象。該圖像被 存儲(chǔ)下來，因其將成為拍攝第二對(duì)象時(shí)的背景場景。
同時(shí)，捕獲并且存儲(chǔ)對(duì)照原先襯景預(yù)先定位的該第一對(duì)象的高分辨 率圖像。它被編碼為對(duì)象層#1。
當(dāng)?shù)诙?duì)象可獲得時(shí)，對(duì)照襯景放置他。第一對(duì)象和背景的合成圖 像被從存儲(chǔ)器中調(diào)出，并且成為該第二對(duì)象的背景場景。相機(jī)操作者將 第二對(duì)象定位，將他的圖像放在第一對(duì)象的圖像旁，記著給其余五個(gè)對(duì) 象留出空間。
滿足適當(dāng)放置第二對(duì)象的條件時(shí)，按下"拍攝"鍵。此時(shí)，第二對(duì)
象也成為了背景場景的一部分，并被存儲(chǔ)。它將成為第三對(duì)象的背景場 景。同時(shí)，對(duì)照襯景預(yù)先定位的第二對(duì)象的高分辨率圖像被存儲(chǔ)于相機(jī)
的存儲(chǔ)器中，并且被編碼為對(duì)象層#2。在第二對(duì)象以及隨后的對(duì)象的后 面使用的襯景不必須是對(duì)象#1所采用的相同襯景。襯景通常是基于其顏 色不匹配于對(duì)象衣服的任何顏色的標(biāo)準(zhǔn)來選擇，從而保證能夠提取良好 的襯邊。
對(duì)每個(gè)對(duì)象重復(fù)進(jìn)行上述處理，直到所有七個(gè)對(duì)象都被定位并且拍 攝下來。這七個(gè)高分辨率的預(yù)先定位的對(duì)象，每個(gè)都位于所選襯景的前 面，它們被下載到計(jì)算機(jī)，用于與所選背景場景合成。如果背景場景源 于該相機(jī)內(nèi)，那么最初的高分辨率的背景場景也被下栽到該計(jì)算機(jī)。在 此，這七個(gè)對(duì)象的低分辨率的合成圖像就可以丟棄了。
在相機(jī)而不是計(jì)算機(jī)中定位多層合成圖像的層的額外優(yōu)點(diǎn)是所有層
相對(duì)于彼此具有統(tǒng)一的分辨率。當(dāng)在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行尺寸調(diào)整時(shí)，那些被 放大的圖像將比未放大的圖像具有更低的分辨率。
如果圖像已被預(yù)先定位，許多圖像合成程序?qū)⒑铣梢粋€(gè)或多個(gè)圖像 層，而不用操作者干預(yù)。諸如ULTIMATTE "Knock0ut，，(專利 No. 6， 134， 346 )的合成程序?qū)⒖梢砸运峁﹫D像的分辨率生成無瑕的高 質(zhì)量合成圖像。實(shí)質(zhì)上對(duì)多層合成圖像中的層數(shù)沒有限制。如果需要， 可以合成單一層或者一百層甚至更多層。
將對(duì)象在相機(jī)中進(jìn)行定位，也能夠在相機(jī)中制造高分辨率的合成圖 像。然而，以當(dāng)前包含在小型數(shù)碼相機(jī)中的有限的處理能力，在背景場 景上合成高分辨率的圖像需要耗費(fèi)相當(dāng)量的時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。然而， 隨著存儲(chǔ)器價(jià)格降低以及處理能力增加，由于已經(jīng)存在必需的技術(shù)，所 以在相機(jī)中執(zhí)行高分辨率合成圖像就成為可能了 。
本發(fā)明的所有要素，包括數(shù)字圖像合成，對(duì)于在為電影、電視產(chǎn)品 以及圖像藝術(shù)生成視覺特效的領(lǐng)域內(nèi)人員是公知的。美國專利 6， 134， 346是數(shù)字軟件圖像合成程序的示例。有至少十二個(gè)廠商在制作 圖像合成設(shè)備，或者其等同的軟件。如果已經(jīng)選擇了合適的襯景并且同 樣地照明，許多這樣的程序都能夠提取合適的襯邊。
使用諸如色度鍵技術(shù)的簡單數(shù)碼合成程序，因?yàn)槠湫枰钌俚奶幚?要求而可以被納入幾乎任何尺寸的數(shù)碼相機(jī)的設(shè)計(jì)中，包括蜂窩電話、
個(gè)人袖珍數(shù)碼相機(jī)以及較大的專業(yè)數(shù)碼相機(jī)。相機(jī)上的模式開關(guān)允許相 機(jī)功能鍵在定位對(duì)象圖像的時(shí)候用作合成功能鍵。合成程序和相機(jī)控制 功能可以放在普通的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理和圖像存儲(chǔ)芯片中。
權(quán)利要求
1.一種用于在數(shù)碼相機(jī)中將置于所選的襯景之前的對(duì)象的圖像相對(duì)于背景場景的圖像定位到所希望的位置的方法，該方法包括a)觀察所述相機(jī)觀看屏幕上的合成圖像，此時(shí)對(duì)所述對(duì)象與所述相機(jī)至少之一進(jìn)行物理定位，以相對(duì)于所述背景場景的圖像將所述對(duì)象的圖像置于所述所希望的位置，b)將所述定位在所述所選襯景前面的對(duì)象的圖像捕獲在所述相機(jī)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述數(shù)碼相機(jī)包括程序，該程序用 于在為了在所述相機(jī)觀看屏幕上顯示而將所述對(duì)象與所述背景場景圖像 進(jìn)行合成之前，將該對(duì)象從其襯景中提取出來。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中當(dāng)所述對(duì)象圖像位于所述所希望的 圖像位置時(shí)，所述合成圖像被捕獲在所述相機(jī)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中當(dāng)定位當(dāng)前對(duì)象時(shí)，可以相對(duì)于所 述背景場景定位多個(gè)對(duì)象圖像，以通過將之前定位的對(duì)象的合成圖像用 作背景場景形成多層合成圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述所選襯景之前的所述對(duì)象的 每個(gè)所述被捕獲的圖像，相對(duì)于其在所述序列中的位置被賦予一序列號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述所選擇的襯景區(qū)域之外且在 所述相機(jī)觀看范圍內(nèi)的區(qū)域被覆蓋。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中當(dāng)所述對(duì)象以其完整分辨率被合成 時(shí)，包括所述覆蓋的窗口的位置被記錄，以便隨后使用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述合成圖像是一系列合成圖像， 以在相對(duì)于所述背景場景將所述對(duì)象定位到所希望的位置的過程中，允 許所述觀看屏幕的觀察者看到物理移動(dòng)所述對(duì)象和數(shù)碼相機(jī)之一的結(jié) 果。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中如在所述相機(jī)觀看屏幕上看到的所 述合成圖像，是由包括一合成圖像的兩個(gè)組件組成的，每個(gè)組件在合成 之前都以所述觀看屏幕的分辨率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中在所述相機(jī)中形成的所述合成圖 像的質(zhì)量受所述相機(jī)的合成程序的對(duì)象提取能力限制。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中所述相機(jī)和所述對(duì)象中的至少一 個(gè)被物理重新定位，彼此接近或遠(yuǎn)離以調(diào)整所述對(duì)象的圖像尺寸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中可以改變所述相機(jī)的焦距，以調(diào) 整所述對(duì)象圖像尺寸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述數(shù)碼相機(jī)配置有模式開關(guān)， 以允許該相機(jī)的控制鍵用于所述圖像定位。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述程序使用所述相機(jī)的數(shù)據(jù)處 理和圖像存儲(chǔ)芯片。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述合成圖像是使用用于獲得二 次曝光的裝置來創(chuàng)建的。
全文摘要
一種使用數(shù)碼相機(jī)將置于所選襯景之前的對(duì)象的圖像相對(duì)于出現(xiàn)在相機(jī)觀看屏幕上的背景場景的圖像定位在希望位置的方法。在相機(jī)的觀看屏幕上觀察圖像，對(duì)所述對(duì)象與所述相機(jī)至少之一進(jìn)行物理定位，以相對(duì)于所述背景場景的圖像將所述對(duì)象的圖像置于所述所希望的位置。將該定位在所述背景場景的前面的對(duì)象的圖像捕獲在相機(jī)中。然后形成該對(duì)象和背景場景的合成圖像。使用前面的合成圖像作為每個(gè)增加的對(duì)象的背景場景可以捕獲并合成附加的對(duì)象。
文檔編號(hào)H04N5/262GK101171834SQ200680014837
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者P·烏拉霍斯 申請(qǐng)人:伊馬特公司