專利名稱：改進(jìn)的色度鍵控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括色度鍵控的演播室成象的方法和設(shè)備。
在制作電視和錄象中，廣泛采用了背景色度鍵控圖板，以便于將虛擬的背景形象配在一起。前景形象是在色度鍵控圖板背景上成象的，色度鍵控圖板背景的已知顏色檢測(cè)出來(lái)后用虛擬背景來(lái)代替。與這種制作有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是，由于攝象機(jī)的移動(dòng)、搖動(dòng)、傾斜和變焦距而引起的前景圖象的改變，沒(méi)有被自動(dòng)加到背景景象上。
為了解決該問(wèn)題而設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)，是尤提梅特(Ultimatte)開(kāi)發(fā)的“虛擬演播室”。這種“虛擬演播室”需要專用的存儲(chǔ)頭支座，該支座直接從攝象機(jī)支架測(cè)量攝象機(jī)的搖動(dòng)和傾斜角。這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)，是為了獲得背景圖象的完全透視轉(zhuǎn)換，必須讀取透鏡的變焦距狀態(tài)，還必須確定攝象機(jī)的瞬時(shí)位置。另外，這種方法要求用存儲(chǔ)頭支座取代每一個(gè)攝象機(jī)支架，這在采用大量的攝象機(jī)時(shí)使系統(tǒng)非常不經(jīng)濟(jì)，而且操作復(fù)雜。另外，對(duì)于無(wú)接縫前景/背景合并來(lái)說(shuō)，這種方法的準(zhǔn)確性也是不夠的。
在以下出版物中描述了基于平滑和求方向?qū)?shù)的傳統(tǒng)邊緣檢測(cè)方法，該出版物在這里被引作參考文獻(xiàn)健尼，J.，“邊緣檢測(cè)的運(yùn)算方法”，IEEE Trans.on PAMI，PAMI-8，No.6，1986，679-697。
在以下出版物中涉及了基于休斯(Hough)變換的傳統(tǒng)邊緣檢測(cè)方法，該出版物在此被引作參考文獻(xiàn)J.依林吾斯和J.凱樂(lè)“休斯變換研究”，CVGIP，4，1988，87-116。
圖BA-1是現(xiàn)有技術(shù)色度鍵控系統(tǒng)的間化框圖。
本發(fā)明的目的，是提供改進(jìn)的色度鍵控方法和設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，提供了一種與具有顏色鍵控譜的色度鍵控系統(tǒng)結(jié)合使用的色度鍵控圖板，該圖板包括載有顏色鍵控譜中的第一顏色的多個(gè)第一區(qū)域， 以及載有顏色鍵控譜中的第二顏色的多個(gè)第二區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，第一顏色和第二顏色具有相同的色調(diào)和不同的強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，還提供了一種色度鍵控系統(tǒng)，它包括一個(gè)用于抓取前景圖象中的包括至少一個(gè)具有已知圖形的非均勻色度鍵控圖板和一個(gè)對(duì)象的幀抓取器，；一個(gè)透視變換計(jì)算單元，用于通過(guò)將所獲得的圖板的至少一個(gè)部分的圖象與已知的圖形相比較，來(lái)計(jì)算透視變換；以及，一個(gè)背景發(fā)生單元，用于接收背景圖象，對(duì)接收的背景圖象進(jìn)行所算出的透視變換，再用經(jīng)變換的背景來(lái)取代所獲得的至少一個(gè)圖板的那部分，從而產(chǎn)生合成的圖象。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括一個(gè)三維背景圖象源，用于向背景發(fā)生單元提供三維表示的背景景象。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括一個(gè)背景圖象序列源，用于向背景發(fā)生單元提供背景景象的時(shí)間序列，而其中透視變換計(jì)算單元按該時(shí)間序列的節(jié)奏實(shí)時(shí)地進(jìn)行操作。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該背景圖象序列源包括一個(gè)圖象剪取源，且其中透視變換計(jì)算單元與圖象同步實(shí)時(shí)進(jìn)行操作。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括一個(gè)圖形動(dòng)畫(huà)背景圖象源，用于向背景發(fā)生單元提供圖形動(dòng)畫(huà)背景景象。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括照相背景圖象源，用于向背景發(fā)生單元提供照相背景景象。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括與 背景發(fā)生單元通信的用戶接口，用于對(duì)背景圖象中的各個(gè)虛擬景物的區(qū)域判定該虛擬景物區(qū)域是處于對(duì)象的之前還是處于對(duì)象之后，而其中背景發(fā)生單元用于將對(duì)象重疊在背后的虛擬景物區(qū)域上，并將前面的虛擬景物區(qū)域重疊在對(duì)象上。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，各個(gè)單獨(dú)的虛擬景物區(qū)域包括背景圖象中的單個(gè)象素。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括與使至少一個(gè)色度鍵控圖板和對(duì)象成象的攝象機(jī)對(duì)準(zhǔn)的測(cè)距器，用于測(cè)量攝象機(jī)視場(chǎng)中的多個(gè)區(qū)域的距離，而其中背景發(fā)生單元用于將重疊的背景圖象區(qū)域和對(duì)象區(qū)域合在一起，使具有較小的距離的重疊區(qū)域的景象包括在合成圖象中。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該系統(tǒng)還包括使至少一個(gè)色度鍵控圖板和對(duì)象成象的多個(gè)攝象機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該至少一個(gè)色度鍵控圖板包括多個(gè)色度鍵控圖板。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，該背景發(fā)生單元還用來(lái)在攝象機(jī)的瞬時(shí)視場(chǎng)大于色度鍵控圖板的視場(chǎng)時(shí)用經(jīng)變換的背景來(lái)取代色度鍵控圖板象素。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，還提供了與具有顏色鍵控譜的色度鍵控系統(tǒng)結(jié)合使用的色度鍵控方法，該方法包括提供色度鍵控圖板，該色度鍵控圖板包括帶有處于顏色鍵控譜內(nèi)的第一顏色的多個(gè)第一區(qū)域和帶有處于顏色鍵控譜內(nèi)的第二顏色的多個(gè)第二區(qū)域；以及，形成包括該圖板和對(duì)象的前景圖象。
根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，還提供了一種色度鍵控方法，包括抓取一個(gè)前景圖象中的包括具有已知圖形的至少一個(gè)非均勻色度鍵控圖板和對(duì)象的圖象；通過(guò)將至少一個(gè)圖板的圖象與已知的圖案相比較來(lái)計(jì)算透視變換；以及，接收背景圖象，對(duì)接收的背景圖象進(jìn)行所算出的透視變換，再用變換過(guò)的背景來(lái)取代至少一個(gè)圖板，從而產(chǎn)生合成圖象。
下面將結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖BA-1是現(xiàn)有技術(shù)色度鍵控系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖；

圖1是根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例構(gòu)成和運(yùn)行的色度鍵控系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖；圖2是圖1的透視變換計(jì)算單元、透視變換單元和色度鍵控單元的最佳操作方法的簡(jiǎn)化流程圖；圖3是多攝象機(jī)演播室中采用圖1的設(shè)備的簡(jiǎn)化框圖；圖4是圖1的設(shè)備的改進(jìn)，其中采用了與攝象機(jī)對(duì)準(zhǔn)的、具有空間分辨能力的測(cè)距器，以獲得前景物體的距離數(shù)據(jù)；圖5是根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例構(gòu)成并操作的色度鍵控圖板的圖形的一部分；圖6顯示了攝象機(jī)位移對(duì)圖5的圖板部分的影響；圖7顯示了變焦距對(duì)圖5的圖板部分的影響。
圖8顯示了滾動(dòng)對(duì)圖5的圖板部分的影響；圖9顯示了攝象機(jī)的傾斜和位移的結(jié)合對(duì)圖5的圖板部分的影響；圖10顯示了攝象機(jī)搖動(dòng)和位移的結(jié)合對(duì)圖5的圖板部分的影響。
圖BA-1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的色度鍵控系統(tǒng)，它包括色度鍵控器250和背景圖象存儲(chǔ)系統(tǒng)260。該現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)260包括用于產(chǎn)生“虛擬”背景的背景數(shù)據(jù)庫(kù)。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖1，其中顯示了改進(jìn)的色度鍵控系統(tǒng)，它根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例構(gòu)成和工作。圖1的設(shè)備包括安裝在傳統(tǒng)支座14上的傳統(tǒng)的攝象機(jī)10。攝象機(jī)10將色度鍵控圖板20成象，該色度鍵控圖板20是諸如人象的對(duì)象或前景物30的背景。色度鍵控圖板通常包括具有以下特征的彩色圖案40a.該圖案包括兩種或更多種陰影，這些陰影都落在設(shè)備的色度鍵控譜中，b.該圖案允許所成象的圖案對(duì)于已知的實(shí)際圖案是變了形的，c.該圖案使得所要檢測(cè)和加到虛擬背景上的實(shí)際圖案在成象期間能夠由于攝象機(jī)10的變焦距、線性位移和角位移而產(chǎn)生透視失真。
具有以上特征的樣品圖形將在以后結(jié)合圖5進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。圖1的設(shè)備還包括色度鍵控器50和背景發(fā)生器60。色度鍵控器50用來(lái)標(biāo)明攝象機(jī)輸出圖象中與色度鍵控圖板相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，并用背景發(fā)生器60提供的虛擬背景來(lái)取代這些區(qū)域。
本發(fā)明的一個(gè)具體特征，是背景發(fā)生器60提供的背景與攝象機(jī)的現(xiàn)行取向成透視關(guān)系，并且最好還具有前景圖象的其他特征，諸如模糊、陰影和光照的非均勻性。
背景發(fā)生器60包括傳統(tǒng)幀抓取器70，幀抓取器70抓取從攝象機(jī)10輸出的前景圖象并將其送進(jìn)到透視變換計(jì)算單元80。透視變換計(jì)算單元80通過(guò)與已知的色度鍵控圖板圖案進(jìn)行比較，來(lái)分析抓取的前景圖象中的色度鍵控圖板圖案的透視變換。最好還分析影響圖案的其他成象特征，諸如模糊、陰影和光照非均勻性。
透視變換計(jì)算單元80將變換參數(shù)送到透視變換單元90，后者將該透視變換加到所希望的虛擬背景圖象上。該虛擬背景可以由任何適宜的源提供，諸如硬盤(pán)100、與幀抓取器126聯(lián)系的模擬錄相機(jī)110(盤(pán)、盒或磁帶)或動(dòng)畫(huà)計(jì)算機(jī)132。
系統(tǒng)的輸出是圖象142，它可以得到播放或以其他方式顯示給觀眾，且它包括具有前景圖象透視和其他實(shí)際效果(諸如模糊、陰影和光照非均勻性)的虛擬背景。應(yīng)該注意的是，圖象142中的透視效果和模糊和光照效果，與原來(lái)的前景圖象中相同的效果隨時(shí)間的變化準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)地隨著時(shí)間變化。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2，其中顯示了圖1的透視變換計(jì)算單元、透視變換單元和色度鍵控單元的最佳操作方法的簡(jiǎn)化流程圖。
圖2的方法最好包括以下步驟步驟120幀抓取器抓取并量化攝象機(jī)的輸出，每次一個(gè)場(chǎng)或每次一個(gè)幀。由于攝象機(jī)的角運(yùn)動(dòng)，最好是一個(gè)場(chǎng)一個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行處理。
步驟122如果當(dāng)前抓取的場(chǎng)屬于這鏡頭(session)的第一個(gè)幀，則進(jìn)到步驟140。否則進(jìn)到步驟124，即如果當(dāng)前抓取的場(chǎng)是這鏡頭隨后的幀的話。
步驟124在圍繞前一個(gè)場(chǎng)的對(duì)應(yīng)位置的一個(gè)窗口，尋找在前一個(gè)場(chǎng)中分析的圖案部分?；蛘撸搶ふ铱梢栽趪@一個(gè)新位置的窗口中進(jìn)行，該新位置與前一個(gè)場(chǎng)中的位置的距離是通過(guò)根據(jù)最后幾個(gè)相繼的場(chǎng)中檢測(cè)到的圖案位置預(yù)測(cè)攝象機(jī)的角速度來(lái)確定的。
為了檢測(cè)圖案的邊緣，可以采用傳統(tǒng)的邊緣檢測(cè)方法，諸如以下的方法健尼，J.，“邊緣檢測(cè)的運(yùn)算方法”，IEEE Trans.on PAMI，PAMI-8，No.6，1986，679-697。
J.依林吾斯和J.凱樂(lè)“休斯變換研究”，CVGIP，4，1988，87-116。
步驟130決定目前的場(chǎng)是屬于一個(gè)“新”，幀，即它直接跟著攝象機(jī)已經(jīng)轉(zhuǎn)換的一個(gè)新的剪切，還是目前的場(chǎng)是一個(gè)相繼的幀，即從與前一個(gè)幀相同的攝象機(jī)位置得到的另一個(gè)幀。步驟130之后的處理是一個(gè)場(chǎng)一個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行的。
如果幀是新的幀，則步驟140通過(guò)其顏色落在色度鍵控譜內(nèi)的象素的區(qū)域，找到攝象機(jī)輸出圖象內(nèi)的圖板。圖案邊緣檢測(cè)隨后可以由此開(kāi)始，而不是從任意直點(diǎn)開(kāi)始。
步驟150利用傳統(tǒng)的邊緣檢測(cè)方法，諸如在上述健尼和依林吾斯文章中描述的方法，在獲取的圖板部分上進(jìn)行邊緣檢測(cè)，最好以單象素或亞象素的精度進(jìn)行。隨后用檢測(cè)到的邊緣構(gòu)成圖案的線。邊緣檢測(cè)普通沿著水平和垂直方向分別進(jìn)行，至少直到沿著這些方向之一找到兩個(gè)邊緣且沿著另一個(gè)方向找到三個(gè)邊緣，且總共確定了五條線。找到一個(gè)方向的兩條線和另一個(gè)方向找到三個(gè)邊緣，且總共確定了五條線。找到一個(gè)方向的兩條線和另一方向的三條線，產(chǎn)生了六個(gè)將這些線連接起來(lái)的頂點(diǎn)，而這些頂點(diǎn)隨后將與已知的圖板圖案匹配，如在下面結(jié)合步驟160所描述的。
步驟154在檢測(cè)到的邊緣內(nèi)，區(qū)分圖案與非圖案特征；這些非圖案特征使圖案模糊，諸如陰影、透鏡失真、以及光照非均勻性。例如，這些圖案特征可從它們的直線段來(lái)區(qū)分，象在圖5的圖案中那樣，因?yàn)榉菆D案特征通常具有彎曲的邊緣。另外，沿著與攝象機(jī)運(yùn)動(dòng)的方向垂直的方向非圖案邊緣，諸如由于光照非均勻性產(chǎn)生的邊緣，經(jīng)常是平滑的，而圖案邊緣則是銳利的。非圖案邊緣的位置得到存儲(chǔ)，以例能夠進(jìn)行隨后的虛擬背景圖象校正。這些非圖案邊緣在隨后的分析中被忽視。
存儲(chǔ)的還有陰影邊緣內(nèi)的或光照非均勻性輪廓線內(nèi)的或隔離透鏡象差(如闌暈)區(qū)的任何輪廓內(nèi)的顏色強(qiáng)度圖的指示。
步驟158(可選)，對(duì)在場(chǎng)成象時(shí)間中借助攝象機(jī)的掃描而引入圖案的模糊進(jìn)行量化。在圖象中的多個(gè)位置和的模糊電平被存儲(chǔ)起來(lái)，從而能夠?qū)⑾嗤哪：娖綄?shí)際加到虛擬背景上。通常，模糊電平是以“圖”的形式存儲(chǔ)的，它表示了位于檢測(cè)的線上的象素網(wǎng)點(diǎn)有關(guān)的模糊電平。在其他象點(diǎn)處的模糊電平可從該圖插值得到。
步驟160對(duì)于成象圖板部分中的至少四個(gè)位置(通常是頂點(diǎn))，找到原來(lái)圖板圖案中的相同數(shù)目的匹配位置(頂點(diǎn))。例如，位置可以根據(jù)線段之間的唯一比例來(lái)匹配，如在下面結(jié)合圖5所詳細(xì)描述的。為了進(jìn)行定位，沿著一個(gè)方向通常需要兩條線段，所以沿著垂直的方向通常需要三條檢測(cè)到的線段。
通常至少使四個(gè)成象圖板位置(xi，yi)與相應(yīng)數(shù)目的原來(lái)圖板圖案位置(Xi，Yi)相匹配。
步驟164利用成對(duì)的位置來(lái)計(jì)算成象攝象機(jī)相對(duì)于前一取向或相對(duì)于原來(lái)攝象機(jī)取向的線性位移、角位移和變焦距改變。
計(jì)算可以按照以下用于透視變換的公式1-7，其中X0，Y0，Z0＝成象攝象機(jī)的線位移；角位移參數(shù)是α(搖動(dòng))、β(傾斜)和γ(滾動(dòng))；f＝成象攝象機(jī)的焦距；Rx(α)＝繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；Ry(β)＝繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；Rz(γ)＝繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；Eq.1 Eq.2 Eq.3 Eq.4R＝Ry(β)Rx(α)Rz(γ)Eq.5 Eq.6 Eq.7
步驟170從圖1的幀抓取器70或硬盤(pán)100或動(dòng)畫(huà)計(jì)算機(jī)132接收背景圖象，并對(duì)該背景圖象進(jìn)行變換，從而再現(xiàn)成象攝象機(jī)的線位移、角位移和焦距改變。利用公式(1-7)，將其中心位于座標(biāo)(Xi，Yi)的每一個(gè)背景象素i變換成位置(xi，yi)。通常，這種操作是以反向進(jìn)行的對(duì)于其中心處于(xi，yi)的各個(gè)目標(biāo)象素i，利用公式6和7的逆來(lái)計(jì)算源位置(Xi，Yi)。隨后通過(guò)對(duì)鄰近源的象素用最鄰近雙線性近似或三線性近似進(jìn)行加權(quán)，來(lái)計(jì)算目標(biāo)象素值。
步驟174(可選)對(duì)變換的圖象進(jìn)行校正，以將存儲(chǔ)的模糊、陰影和光照非均勻性數(shù)據(jù)加到經(jīng)變換的圖象上，從而在背景中仿真出與在前景中發(fā)生的相同的效果。
步驟180通過(guò)用經(jīng)變換并校正過(guò)的背景圖象的相應(yīng)象素來(lái)取代前景圖象中的色度鍵控圖板象素，產(chǎn)生出合成圖象。
圖3是在多攝象機(jī)演播室中應(yīng)用圖1的設(shè)備的簡(jiǎn)化框圖，該演播室包括n個(gè)攝象機(jī)10的陣列和切換器150，該切換器150使制作者能夠從一個(gè)攝象機(jī)切換到另一個(gè)。應(yīng)該注意的是，攝象機(jī)10的陣列只需要一個(gè)背景發(fā)生器60。
圖4是圖1的設(shè)備的修正，它產(chǎn)生透視變換的三維背景。提供了存儲(chǔ)介質(zhì)260，諸如計(jì)算機(jī)硬盤(pán)陣列，以存儲(chǔ)虛擬三維背景。具有一定空間分辨率的測(cè)距器270(通常是脈沖激光發(fā)送器/檢測(cè)器模塊)與成象攝象機(jī)對(duì)準(zhǔn)，掃描攝象機(jī)的視場(chǎng)，以利用脈沖的“飛行時(shí)間”測(cè)量至各個(gè)可見(jiàn)的象素或象素組的距離。測(cè)距器270與攝象機(jī)10和支座14相聯(lián)系，檢測(cè)至獲取的圖象中可見(jiàn)的各個(gè)象素或象素組的距離。一個(gè)激光控制器和檢測(cè)器信號(hào)處理器274與測(cè)距器270相連，用來(lái)控制激光器脈沖時(shí)序和從接收的回波中提取瞬時(shí)距離。
色度鍵控器50被色度鍵控器280所取代，后者增加了遮擋分析功能。色度鍵控圖板象素被經(jīng)變換且最好校正過(guò)的虛擬背景所取代，對(duì)于每一個(gè)背景象素，都將測(cè)距器所測(cè)量到的距離與對(duì)應(yīng)的背景象素的Z值相比較。如果該Z值小于該距離，色度鍵控器顯示該背景象素。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖5，它顯示了根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例構(gòu)成和工作的色度鍵控圖板的圖案的一部分。
圖5的圖案部分通常包括不等的四邊形核對(duì)板，它具有色度鍵控譜中的兩個(gè)交替的陰影。四邊形的邊緣沿著兩個(gè)方向，這兩個(gè)方向可以是垂直的，例如水平和垂直方向，但不一定是這樣。圖5的圖案部分沿著每個(gè)方向d最好具有以下特征對(duì)于每一個(gè)頂點(diǎn)610，沿著方向d在其一側(cè)的線段620的長(zhǎng)度與沿著方向d在其另一側(cè)的線段630之間的比值，是唯一的。換言之，沒(méi)有其他的頂點(diǎn)的沿著方向d或者沿著兩個(gè)方向的相鄰線段之間會(huì)有相同的比值。這種特征使得頂點(diǎn)在檢測(cè)時(shí)能夠通過(guò)計(jì)算上述比值并將其與同各個(gè)頂點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的已知比值相比較，而得到定位。
例如，在所示的實(shí)施例中，線段620與630之間的比值是2，而圖5中除頂點(diǎn)610以外的所有頂點(diǎn)都沒(méi)有這一比值。
該圖案最好還具有以下這對(duì)特征a.在攝象機(jī)的最小視場(chǎng)(最大放大率)中包括沿著一個(gè)方向的至少兩個(gè)圖案頂點(diǎn)和沿著另一方向的三個(gè)頂點(diǎn)，b.在攝象機(jī)的最大視場(chǎng)(最小放大率)中，成象攝象機(jī)的分辨率使得采用傳統(tǒng)的邊緣檢測(cè)方法足以分離相鄰的邊緣。
適合的圖板可以是3m×3m尺寸的，并可以具有不均勻的核對(duì)板圖案，使得沿著一個(gè)或每一個(gè)方向的相鄰線段之間的比值的序列是以下數(shù)的排列1.01，1.03，1.05，1.07，1.09，1.11，1.13，1.15，1.17，1.19，……最大的線段可以通過(guò)計(jì)算確定，使至少六個(gè)圖案頂點(diǎn)被包括在攝象機(jī)的最小視場(chǎng)(最大放大率)。上述序列的排列最好是這樣的，即使得小的比值與大的比值相鄰。例如，開(kāi)始的6個(gè)數(shù)可以是1.01，1.19，1.03，1.17，1.05，1.15等等。
如果需要，攝象機(jī)的視場(chǎng)可以超過(guò)色度鍵控圖板的尺寸。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖6-10，其中分別顯示了攝象機(jī)位移、變焦距、滾動(dòng)、傾斜與位移的結(jié)合、以及搖動(dòng)與位移的結(jié)合在圖5的圖板部分上的效果。在本說(shuō)明書(shū)中，滾動(dòng)、傾斜和搖動(dòng)分別是繞Z、X和Y軸的角位移，而圖板平面是X-Y平面。
在圖9中，攝象機(jī)先傾斜然后與圖板平面平行地位移，以獲取相同的圖板部分。在圖10中，攝象機(jī)先搖動(dòng)隨后與圖板平面平行地位移，以獲取相同的圖板部分。
縮寫(xiě)FG和BG分別代表“前景”和“背景”。“前景”指的是對(duì)象(例如相聲中的主角)和作為背景的色度鍵控圖板。“背景”指的是取代色度鍵控圖板的圖象，諸如戶外場(chǎng)景的圖象。
應(yīng)該注意的是，如果希望的話，本發(fā)明的軟件部分可以以ROM(只讀存儲(chǔ)器)的形式實(shí)施。通常，這些軟件部分，如果希望的話，可以采用傳統(tǒng)的技術(shù)以硬件的形式實(shí)施。
應(yīng)該注意的是，為了明確起見(jiàn)而在各實(shí)施例中分別描述的本發(fā)明的各種特征，可以被結(jié)合在一個(gè)實(shí)施例中。相反地，為了簡(jiǎn)明而描述在單個(gè)的實(shí)施例中的各種本發(fā)明的特征，可以分別地提供或是以較小的組合的形式提供。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)該注意的是，本發(fā)明并不局限于以上具體顯示和描述的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種與具有顏色鍵控譜的色度鍵控系統(tǒng)結(jié)合使用的色度鍵控圖板，該圖板包括多個(gè)第一區(qū)域，這些第一區(qū)域都具有顏色鍵控譜中的第一顏色；多個(gè)第二區(qū)域，這些第二區(qū)域都具有顏色鍵控譜中的第二顏色。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖板，其中第一顏色和第二顏色具有相同的色調(diào)和不同的強(qiáng)度。
3.一種色度鍵控系統(tǒng)，包括幀抓取器，用于抓取前景圖象中的包括至少一個(gè)具有已知圖形的非均勻色度鍵控圖板和對(duì)象的圖象；透視變換計(jì)算單元，用于通過(guò)將至少一個(gè)圖板與已知的圖案相計(jì)算，來(lái)計(jì)算透視變換；背景發(fā)生單元，用于接收背景圖象，對(duì)接收的背景圖象進(jìn)行所算出的透視變換，并用經(jīng)變換的背景來(lái)取代至少一個(gè)圖板，從而產(chǎn)生合成圖象。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，還包括三維背景圖象源，該三維背景圖象源用于給背景發(fā)生單元提供背景景象的三維表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的系統(tǒng)，還包括背景圖象序列源，該背景圖象序列源用于給背景發(fā)生單元提供背景景象的時(shí)間序列，而其中透視變換計(jì)算單元用于按時(shí)間序列節(jié)奏實(shí)時(shí)地進(jìn)行操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中背景圖象序列源包括圖象剪取源，而其中透視變換計(jì)算單元與圖象同步實(shí)時(shí)地進(jìn)行操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任何一項(xiàng)的系統(tǒng)，還包括圖形動(dòng)畫(huà)背景圖象源，用于給背景發(fā)生單元提供圖形動(dòng)畫(huà)背景景象。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任何一項(xiàng)的系統(tǒng)，還包括照相背景圖象源，用于給背景發(fā)生單元提供照相背景景象。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任何一項(xiàng)的系統(tǒng)，還包括與背景發(fā)生單元通信的用戶接口，用于為背景圖象中的各個(gè)虛擬景物位置確定該虛擬景物位置是處于對(duì)象之前還是處于對(duì)象之后，其中背景發(fā)生單元用于將對(duì)象重疊在后面的虛擬景物上而將前面的虛擬景物重疊在對(duì)象上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中各個(gè)虛擬景物位置包括背景圖象中的單個(gè)象素。
11.根據(jù)權(quán)利要求3-10中任何一項(xiàng)的系統(tǒng)，還包括與使至少一個(gè)色度鍵控圖板和對(duì)象成象的攝象機(jī)對(duì)準(zhǔn)的測(cè)距器，用于測(cè)量攝象機(jī)的視場(chǎng)中的多個(gè)位置的距離，而其中背景發(fā)生單元用于將重疊的背景圖象位置與對(duì)象位置合并在一起，使具有較小的距離的重疊位置被包括在合成圖象中。
12.根據(jù)權(quán)利要求3-12中任何一項(xiàng)的系統(tǒng)，還包括多個(gè)使至少一個(gè)色度鍵控圖板和對(duì)象成象的攝象機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求3-12中任何一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)色度鍵控圖板包括多個(gè)色度鍵控圖板。
14.根據(jù)權(quán)利要求3-13中任何一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中背景發(fā)生單元在整個(gè)色度鍵控圖板被包括在攝象機(jī)的當(dāng)前視場(chǎng)之內(nèi)的情況下，還用于用經(jīng)變換的背景取代色度鍵控圖板。
15.與具有顏色鍵控譜的色度鍵控系統(tǒng)結(jié)合使用的色度鍵控方法，該方法包括提供色度鍵控圖板，該色度鍵控圖板包括多個(gè)第一區(qū)域和多個(gè)第二區(qū)域，這些第一區(qū)域都具有顏色鍵控譜中的第一顏色而這些第二區(qū)域都具有顏色鍵控譜中的第二顏色；形成包括所述圖板和對(duì)象的前景圖象。
16.一種色度鍵控方法，包括抓取前景圖象中的包括至少一個(gè)具有已知圖形的非均勻色度鍵控圖板和對(duì)象的圖象；通過(guò)將這至少一個(gè)圖板的圖象與已知的圖案相比較，計(jì)算透視變換；接收背景圖象，對(duì)接收的背景圖象進(jìn)行所算出的透視變換，再用經(jīng)變換的背景取代這至少一個(gè)圖板，從而產(chǎn)生合成圖象。
全文摘要
一種與色度鍵控系統(tǒng)(10，14，50，60)結(jié)合使用的色度鍵控圖板(20)。該圖板(20)包括彩色圖案(40)，該圖案具有多個(gè)具有顏色鍵控譜中的第一顏色的第一區(qū)域和多個(gè)具有顏色鍵控譜中的第二顏色的第二區(qū)域。
文檔編號(hào)H04N9/75GK1147324SQ95192839
公開(kāi)日1997年4月9日 申請(qǐng)日期1995年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月29日
發(fā)明者邁克爾·塔米里, 阿維·沙拉 申請(qǐng)人:Orad有限公司