专利名称：在数码相机中相对于背景场景定位对象的方法
技术领域：
本发明涉及静止数码相机中多幅图像的预先定位，用于随后将这些 图像合成到背景场景的图像上。
背景技术：
蓝屏成像合成技术使得生成多种特殊的视频效果成为可能，例如信
以为真的巨人，或者例如电影"Honey I Shrunk The Kid"中缩小的人。 另一有用的效果使用了多个图像层。对对象分别摄影，并且每次合
成一个对象，以使之成为一个多层合成图像。本处理使得一个演员能够
在同一场景中饰演多个角色。
并非所有的对象都必须是人。如果多层合成图像中的对象之一是一
道火墙，那么之前合成的对象将被看到在火墙的后面，而随后合成的对
象将被看到在相机侧。为了有效果，在火后面的对象应被制作得小一点，
而火的相机侧的对象则被放大，以提供距离感。
尽管蓝屏图像合成处理是为电影和电视产品开发的，但它对于静止
图像同样非常有效。另一种合成技术采用了亮度级检测，但是不像蓝屏
处理那么成功。甚至在静态摄影中采用了二次膝光以产生合成图像，来
达到艺术效果。
数码相机问世以来，它的许多用户希望不需要拥有图像处理专家的 技术，就能他们自己实现某些此类特殊效果。
发明内容
本发明允许静止数码相机的操作者在相机而不是计算机中相对于背 景场景图像定位对象的高分辨率图像。该对象和背景场景的低分辨率的 合成图像，允许操作者相对于背景场景物理定位对象，而在相机的观看 屏幕上观察合成图像。
该图是示出了数码相机预览和生成多层合成图像的层所需的功能的图。
具体实施例方式
通过下面的实施例和附图来解释对象的图像的定位。假设某人希望 拍七个朋友的团体在某个外国地方的照片。他发现交通费太过昂贵而不 容许，并且把朋友们同时聚集在一起也不太实际。他对于这个问题的解
决方式就是，使用一个数码相机(4),在每个朋友有空的时候将他们分别 拍摄下来。使用现有技术，随后将图像下载到计算机，以合成到背景场 景上。
然而，多层合成图像需要所有的对象图像相对于彼此并相对于该背 景场景适当定位。如果在计算机中定位对象，就需要诸如Adobe Photoshop⑧的图像编辑程序，或者类似的程序。为了避免这种复杂的操 作，当相机配备了使用例如色度键技术的简单合成程序时，就可以在数 码相机中预先定位对象。创建用于当前一代数码相机中的这样的、简单 合成程序完全在本领域技术人员的能力之内。
第一步就是拍摄下国外的背景场景，或者从诸如计算机(1)等外部源 向该相机传输合适的背景场景。第二步是选择衬景(2)来放到对象的后 面。尽管可以使用几乎任意色颜的无图案的背景墙，但是如果背景墙的 色颜在对象的衣服色颜中没有出现，并且符合相机所使用的合成程序的 要求，就很容易提取衬边(matte)。衬边是对象以光亮场景为背景的黑 色轮廓，它允许对象置于背景场景上，而不必进行二次爆光。为了避免 在相机观看屏幕上观看的合成图像被位于图像框架内的照明装置、门以 及家具等干扰，使用了合成程序内的窗口特征，来覆盖掉或者删除这些 对象。窗口的四个边缘均可以被定位，以避免所观看的图像中出现不想 要的对象，从而可以有效地将衬景延伸到图像框架的边缘。该窗口功能 允许使用相对较小的衬景，该衬景仅延伸超过对象一小段距离。例如， 现代数码相机通常包括一个四工位开关，该开关带有一个选择键。使用 该四工位开关可以将矩形轮廓的窗口进行上/下和左/右移动。 一旦该窗 口位于所希望的位置，通常会包围对象，但将图像的其他部分排除在外， 就可以按下键以将窗口固定在所希望的位置。如果窗口太小或者太大，
也可以使用该四工位开关来重设窗口尺寸，使得该窗口包括前景对象， 并且排除了其他所有。当前景对象被捕获到的时刻，每个窗口的位置和 尺寸都作为对象图像数据的一部分被记录下来。当对象的各层在计算机 1中被合成时，该窗口放置与尺寸数据定义了该窗口。拥有该预先定位 的对象的窗口尺寸、放置数据以及层数，就可以付出很少或没有人为干 预而进行图像合成。
第三步是拍摄第一对象(3)。相机(4)中的合成程序将对象的图像合 成到背景场景的图像上，从而在相机观看屏幕(5)上形成了合成图像。
相机中的合成程序并不需要实际合成对象和背景场景的高分辨率图 像。组成相机观看屏幕上的图像的像素数量是组成在相机中高分辨率数 码图像的像素数量的一小部分。在对象定位过程中被合成的是从高分辨 率图像中提取的低分辨率复制品，具有相机观看屏幕所要求的分辨率。
这些组成了观看屏幕上的图像的相对较少数目的像素以及简单的合 成程序允许在对象位置被改变时将合成图像迅速替换以保持合成图像为 最新。
当操作者观察相机的观看屏幕(5)的时候，背景场景就被固定在该相 机的观看屏幕上，但是第一对象的图像可以自由跟随相机的移动。瞄准 相机是最简单的相对于背景图像向上、向下、向左或者向右定位对象的 方式。对象的尺寸通过将其物理移动到靠近或远离相机的新位置来调整。 在其限制范围内，尺寸变化也能够通过调整该相机的变焦镜头来进行。
相对于该背景场景适当地定位了该对象之后，该操作者按下相机上 的"拍摄，，键。在此瞬间，相机观看屏幕上的合成图像被捕获。在相机 观看屏幕上的合成图像现在包括位于背景场景上的第一对象。该图像被 存储下来，因其将成为拍摄第二对象时的背景场景。
同时，捕获并且存储对照原先衬景预先定位的该第一对象的高分辨 率图像。它被编码为对象层#1。
当第二对象可获得时，对照衬景放置他。第一对象和背景的合成图 像被从存储器中调出，并且成为该第二对象的背景场景。相机操作者将 第二对象定位，将他的图像放在第一对象的图像旁，记着给其余五个对 象留出空间。
满足适当放置第二对象的条件时，按下"拍摄"键。此时，第二对
象也成为了背景场景的一部分，并被存储。它将成为第三对象的背景场 景。同时，对照衬景预先定位的第二对象的高分辨率图像被存储于相机
的存储器中，并且被编码为对象层#2。在第二对象以及随后的对象的后 面使用的衬景不必须是对象#1所采用的相同衬景。衬景通常是基于其颜 色不匹配于对象衣服的任何颜色的标准来选择，从而保证能够提取良好 的衬边。
对每个对象重复进行上述处理，直到所有七个对象都被定位并且拍 摄下来。这七个高分辨率的预先定位的对象，每个都位于所选衬景的前 面，它们被下载到计算机，用于与所选背景场景合成。如果背景场景源 于该相机内，那么最初的高分辨率的背景场景也被下栽到该计算机。在 此，这七个对象的低分辨率的合成图像就可以丢弃了。
在相机而不是计算机中定位多层合成图像的层的额外优点是所有层
相对于彼此具有统一的分辨率。当在计算机中进行尺寸调整时，那些被 放大的图像将比未放大的图像具有更低的分辨率。
如果图像已被预先定位，许多图像合成程序将合成一个或多个图像 层，而不用操作者干预。诸如ULTIMATTE "Knock0ut，，(专利 No. 6， 134， 346 )的合成程序将可以以所提供图像的分辨率生成无瑕的高 质量合成图像。实质上对多层合成图像中的层数没有限制。如果需要， 可以合成单一层或者一百层甚至更多层。
将对象在相机中进行定位，也能够在相机中制造高分辨率的合成图 像。然而，以当前包含在小型数码相机中的有限的处理能力，在背景场 景上合成高分辨率的图像需要耗费相当量的时间进行数据处理。然而， 随着存储器价格降低以及处理能力增加，由于已经存在必需的技术，所 以在相机中执行高分辨率合成图像就成为可能了 。
本发明的所有要素，包括数字图像合成，对于在为电影、电视产品 以及图像艺术生成视觉特效的领域内人员是公知的。美国专利 6， 134， 346是数字软件图像合成程序的示例。有至少十二个厂商在制作 图像合成设备，或者其等同的软件。如果已经选择了合适的衬景并且同 样地照明，许多这样的程序都能够提取合适的衬边。
使用诸如色度键技术的简单数码合成程序，因为其需要最少的处理 要求而可以被纳入几乎任何尺寸的数码相机的设计中，包括蜂窝电话、
个人袖珍数码相机以及较大的专业数码相机。相机上的模式开关允许相 机功能键在定位对象图像的时候用作合成功能键。合成程序和相机控制 功能可以放在普通的数字数据处理和图像存储芯片中。
权利要求
1.一种用于在数码相机中将置于所选的衬景之前的对象的图像相对于背景场景的图像定位到所希望的位置的方法，该方法包括a)观察所述相机观看屏幕上的合成图像，此时对所述对象与所述相机至少之一进行物理定位，以相对于所述背景场景的图像将所述对象的图像置于所述所希望的位置，b)将所述定位在所述所选衬景前面的对象的图像捕获在所述相机中。
2. 根据权利要求1的方法，其中所述数码相机包括程序，该程序用 于在为了在所述相机观看屏幕上显示而将所述对象与所述背景场景图像 进行合成之前，将该对象从其衬景中提取出来。
3. 根据权利要求l的方法，其中当所述对象图像位于所述所希望的 图像位置时，所述合成图像被捕获在所述相机中。
4. 根据权利要求1的方法，其中当定位当前对象时，可以相对于所 述背景场景定位多个对象图像，以通过将之前定位的对象的合成图像用 作背景场景形成多层合成图像。
5. 根据权利要求1的方法，其中在所述所选衬景之前的所述对象的 每个所述被捕获的图像，相对于其在所述序列中的位置被赋予一序列号。
6. 根据权利要求1的方法，其中在所述所选择的衬景区域之外且在 所述相机观看范围内的区域被覆盖。
7. 根据权利要求6的方法，其中当所述对象以其完整分辨率被合成 时，包括所述覆盖的窗口的位置被记录，以便随后使用。
8. 根据权利要求l的方法，其中所述合成图像是一系列合成图像， 以在相对于所述背景场景将所述对象定位到所希望的位置的过程中，允 许所述观看屏幕的观察者看到物理移动所述对象和数码相机之一的结 果。
9. 根据权利要求1的方法，其中如在所述相机观看屏幕上看到的所 述合成图像，是由包括一合成图像的两个组件组成的，每个组件在合成 之前都以所述观看屏幕的分辨率。
10. 根据权利要求2的方法，其中在所述相机中形成的所述合成图 像的质量受所述相机的合成程序的对象提取能力限制。
11. 根据权利要求l的方法，其中所述相机和所述对象中的至少一 个被物理重新定位，彼此接近或远离以调整所述对象的图像尺寸。
12. 根据权利要求1的方法，其中可以改变所述相机的焦距，以调 整所述对象图像尺寸。
13. 根据权利要求1的方法，其中所述数码相机配置有模式开关， 以允许该相机的控制键用于所述图像定位。
14. 根据权利要求2的方法，其中所述程序使用所述相机的数据处 理和图像存储芯片。
15. 根据权利要求1的方法，其中所述合成图像是使用用于获得二 次曝光的装置来创建的。
全文摘要
一种使用数码相机将置于所选衬景之前的对象的图像相对于出现在相机观看屏幕上的背景场景的图像定位在希望位置的方法。在相机的观看屏幕上观察图像，对所述对象与所述相机至少之一进行物理定位，以相对于所述背景场景的图像将所述对象的图像置于所述所希望的位置。将该定位在所述背景场景的前面的对象的图像捕获在相机中。然后形成该对象和背景场景的合成图像。使用前面的合成图像作为每个增加的对象的背景场景可以捕获并合成附加的对象。
文档编号H04N5/262GK101171834SQ200680014837
公开日2008年4月30日 申请日期2006年2月23日 优先权日2005年3月7日
发明者P·乌拉霍斯 申请人:伊马特公司