专利名称：使用区域限制的清除信号来桥接蓝屏和邻接的无用信息遮罩之间的信号电平错配的制作方法
使用区域限制的清除信号来 桥接蓝屏和邻接的无用信息遮罩之间的信号电平错配
背景技术：
目前使用用于运动图像和电视的合成照相技术的趋势是虚拟演播室，所 述虚拟演播室代替计算机显示真实场景。
大的弯曲的蓝色背衬(backing)允许演员在该背衬前进行布景。大的蓝 色背衬允许演员大范围的运动。由于相机跟随演员的运动，所述计算机中的 任何背景布景都必须以相反的方向被移动或背景布景对于图像框来说是固 定不动的。相机架上的传感器和相机提供计算机需要的信息从而适当地移动 背景布景图像。其他方法使用屏幕上的非常小的标记来向计算机提供相机移 动。
由于词语"背衬"和"背景"很相似，术语"蓝屏"用于指照相期间在 对象后面的平坦的彩色的背衬。术语"背景布景"用于描述代替蓝屏的图像。 通常选择蓝屏，因为该颜色容易在服装中避免。然而，如果在服装中需要浅 蓝或深蓝， 一个简单的方法是切换到绿屏。
有很多次相机图像框超过蓝屏和并暴露出舞台的内部的一部分。该超出 的一个示例是当演员需要在相当长一段距离上出现时。相机从演员和蓝屏移 动到后面，以及镜头被设置成较短的焦距。现在演员在图像框中显得远了并 且小多了。
比蓝屏大的图像框暴露出舞台天花板的一部分、侧墙和地面，还有所有 的无用信息，所述无用信息包括电缆、接线盒、灯座、椅子、便携更衣室、 人和诸如垃圾桶的各种各样的其他物品。诸如可以从UWmatte公司得到的 Ultimattell (—种抠图软件)的合成装置或者等效的计算机生成无用信息遮 罩(garbage matte)。每个这种遮罩可以从图像框的边线产生直到蓝屏的边线，从而掩盖所有的无用信息。当遮罩达到蓝屏区域的所有四个边线时，遮罩创 建了窗口框，框住蓝屏。这可能是术语窗口和无用信息遮罩的由来。这里的 术语"遮罩"指无用信息遮罩。
在被遮罩覆盖的图像区域中，给遮罩区域分配1.0的信号电平以将背景
布景开启到全电平。蓝屏也生成控制信号Ec，其中Ec:B-f(G，R)， R、 G和 B是红、绿和蓝信号电平，f(G,R)是G和R的函数，诸如G和R的最大值。 目的是在不模糊的蓝屏区域内将背景布景开启到全电平，以及将背景布景的 信号电平与对象的不透明度成比例降低。对于不透明的对象，Ec为零。由 蓝屏亮度生成的Ec信号电平一般不能足够均衡以匹配无用信息遮罩的固定 的1.0的信号电平。所述两个信号电平之间百分之一那么少的错配(在所述 遮罩接合蓝屏处)在大多数背景布景中清晰可见。
通过软化或羽化所述无用信息遮罩和将该无用信息遮罩延伸一段短的 距离到蓝屏区域可以充分降低该错配的可视性。"S"形状的斜坡形式的模糊 边线(soft edge)将两个电平连起来。该实践的缺点是无论对象存在还是不 存在，背景都被无用信息遮罩开启。当在该模糊边线区域中存在对象时，背 景仍开启并使对象是透明的。需要演员避免该过渡区域，从而减少了可用的 蓝屏区域。
下面所述的本发明是一种方法，该方法用于在不引入对象透明度或减少 可用屏幕区域的情况下来降低或消除蓝屏和邻接的遮罩之间的边线错配的 可视性。
发明内容
由遮罩信号电平和蓝色背衬信号电平之间的信号电平错配引起的背景 布景中的可视亮度阶梯被模糊边线过渡区域显著降低，所述模糊边线过渡区 域通过使用被限制到过渡区域的清除信号将蓝色背衬信号电平提升到无用信息遮罩的信号电平。由清除信号形成的模糊边线不使对象透明，并且演员 可以在损失很少的图像质量的情况下进入该区。
图1示出了在所有的四边上超过蓝屏的尺寸的图像框，其中无用信息遮 罩覆盖所述蓝屏和所有四边上的图像框之间的空间。
图2示出了无用信息遮罩的信号电平和由蓝屏提供的信号电平之间的信 号电平错配，并显示了接合这两个信号电平的过渡区域。
具体实施例方式
图l显示了图像框l，其中前景对象5站在蓝屏区域2中，所述蓝屏区 域2没有延伸到图像框的边线。无用信息遮罩3覆盖图像框的非蓝屏部分并 叠加到由矩形3a表示的蓝屏上，从而遮盖舞台内部的视图和蓝屏的一部分。 由于该叠加通常不能将蓝屏的每个边线与无用信息遮罩的每个边线精确匹 配，所以该叠加是必要的。阴影区域4表示蓝屏2和无用信息遮罩3的叠加 部分之间的过渡区域的一边。
图2表示图1的截面12处的归一化信号电平。参考标记6表示在无用 信息遮罩3中的归一化信号电平。参考标记11表示在蓝屏区域2中的归一 化信号电平。过渡区域9表示蓝屏2和无用信息遮罩3之间的过渡区域中的 归一化信号电平。
对信号电平错配的几乎完美的解决方法是使用被限制的清除信号。应用 到合成图像的清除信号是移除合成图像中由蓝色地板上的脚印和灰尘引起 的图像缺陷和支撑布景中的运动对象的细线，以及改善蓝屏上的不均匀光亮 的方式。
美国专利No.4，344,085提供了清除信号的详细解释。在现有技术中，清除信号用于整个图像框。在背景和前景布景之间平衡清除信号的使用以产生 最佳合成图像。在不进行折衷对于伪影的移除而调整的清除信号的情况下， 该清除信号不能用于校正蓝屏和无用信息遮罩之间的实质上的错配。
被限制到过渡区域9的第二清除信号不与第一清除信号接口，该第二清 除信号提供从蓝色背衬的信号电平11到无用信息遮罩的信号电平6的平稳 过渡。
Ec控制信号维持零信号电平以用于蓝屏的所有区域上(包括过渡区域 9)的不透明的对象，诸如人。因此，不透明的对象当进入过渡区域9时保 持不透明。除了损失一些隔离的狭小空白(hair)和稍微损失阴影密度之外， 对于使用被限制的清除信号来将蓝屏信号提升到过渡区域9没有其他损失 (penalty )。
当使用被限制的清除信号来用于校正蓝屏到遮罩边线的信号电平错配 时，没有损失有效的屏幕区域。上面所述的过程可以被应用到所有的四个窗 口 (无用信息遮罩)边线。该无用信息遮罩可以是内部生成的，或者可以作 为外部信号从另一个源(例如计算机)输入。无用信息遮罩可以具有任意随 机形式，而不限制于矩形形式。过渡区域可以是内部生成的，或者可以是外 部遮罩信号的一部分。当显示了S形状的过渡区域时，过渡区域可以使用平 坦的斜坡或其他形状。为了在背景布景中移除过渡区域的可视性的等同效 果，S形状比其他形状的过渡区域需要延伸更小的距离到蓝屏区域，所以优
选s形状。
过渡区域9应该尽可能短，并且可以是长度(像素数)和信号电平错配 的简单比率，信号电平错配被图2中参考标记7和参考标记10之间的阶梯 所示出。当背景布景很亮时，该比率最重要，当背景布景是很暗的布景时， 该比率不太重要。在开始布景之前通过观察容易地设定合适的比率。
不用注意在接合无用信息遮罩的点处的所述蓝屏区域的信号电平可能大于无用信息遮罩的信号电平。该问题不存在，因为蓝屏控制信号电平Ec 通过剪切方式被限制到1.0。 实施
在蓝屏接合无用信息遮罩处和蓝屏在低电平处的任何点，信号电平中的 差异定义了参考标记7和参考标记10之间的阶梯的深度。该深度也以像素 方式确定清除信号到蓝屏延伸的距离。该两个数字的比率可以作为可以在背 景布景中接受的剩余效应的函数被选择。
第二清除信号可以被生成以用于将信号电平添加到S形状的过渡区域 中的蓝屏Ec信号电平中。被添加到蓝屏Ec信号的清除信号的量是Ec信号 电平和过渡区域的信号电平恒值线定义的信号电平之间的差值。
对于蓝屏区域中的每个像素，Ec是已知的，因为Ec是开启背景布景的 信号。无用信息遮罩的信号电平是固定的1.0。 S形状的过渡区域的地址和 信号电平是错配阶梯的深度的函数。
诸如Ec控制信号、无用信息遮罩、清除信号和S形状的过渡区域羽化 的所有函数是已知的，并且已被使用多年。本发明的重点是生成被限制到过 渡区域中的第二清除信号，从而与覆盖剩余图像框的清除信号进行接口。因 为这里所述的单个功能都是图像合成领域公知的，所以不需要另外说明。
权利要求
1.一种方法，该方法用于当蓝屏控制信号Ec小于邻接的无用信息遮罩的信号电平时降低合成图像的背景布景中的蓝屏和所述无用信息遮罩之间的信号差异的可视性并且当紧密接近所述无用信息遮罩的边线时所述可视性的降低不使对象变得半透明，该方法包括a)从接合所述蓝屏的所述无用信息遮罩的所述边线生成过渡区域，其中所述过渡区域在所述蓝屏上延伸一段预定距离；b)识别形成所述过渡区域的周线的每个像素的信号电平；c)生成清除信号，该清除信号将Ec控制信号的电平提升到定义所述过渡区域的每个像素的信号电平，从而提供从所述蓝屏到所述无用信息遮罩边线的模糊边线过渡。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡区域是S形状。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡区域是内部生成的。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡区域是外部无用信息遮 罩的一部分。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡区域延伸到所述蓝屏的 距离与所述蓝屏接合所述无用信息遮罩处的信号电平的差异成比例。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡区域的形状使得所述蓝 屏的背景布景对遮罩信号电平错配的影响最小化。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述清除信号被限制到所述蓝屏 和所述无用信息遮罩的所述过渡区域。
8. —种方法，该方法用于当蓝屏控制信号Ec小于邻接的无用信息遮罩的信号电平时降低合成图像的背景布景中的蓝屏和所述无用信息遮罩之间 的信号差异的可视性并且当紧密接近所述无用信息遮罩的边线时所述可视性的降低不使对象变得半透明，该方法包括a) 定义所述无用信息遮罩的过渡区域；b) 调整清除信号的电平以与定义所述过渡区域的每个像素的电平成比 例，从而在不影响所述图像的剩余部分的情况下提供从所述蓝屏生成的Ec 控制信号的电平的逐渐过渡和所述无用信息遮罩边线。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述过渡区域是S形状。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中所述过渡区域是内部生成的。
11. 根据权利要求8所述的方法，其中所述过渡区域是外部无用信息遮 罩的一部分。
12. 根据权利要求8所述的方法，其中所述过渡区域延伸到所述蓝屏的 距离与所述蓝屏接合所述无用信息遮罩处的信号电平的差异成比例。
13. 根据权利要求8所述的方法，其中所述过渡区域的形状使得所述蓝 屏的背景布景对遮罩信号电平错配的影响最小化。
14. 根据权利要求8所述的方法，其中所述清除信号被限制到所述蓝屏 和所述无用信息遮罩的所述过渡区域。
全文摘要
由遮罩信号电平和蓝色背衬信号电平之间的信号电平错配引起的背景布景中的可视亮度阶梯，可以由模糊边线过渡区域显著降低，所述模糊边线过渡区域通过使用被限制到过渡区域的清除信号将蓝色背衬信号电平提升到无用信息遮罩的信号电平。由清除信号形成的模糊边线不使对象透明，并且演员可以在图像质量损失很少的情况下进入该区。
文档编号H04N9/74GK101682791SQ200880016641
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月6日 优先权日2007年3月26日
发明者R·翁格曼 申请人:奥提迈特公司