一种用于抑制LED影视背景屏拍摄摩尔纹的方法

本发明涉及一种用于抑制led影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，属于图像采集及成像的模拟领域。

背景技术：

1、当感光元件像素的空间频率与影像中条纹的空间频率接近时，可能产生一种新的波浪形的干扰图案，即所谓的摩尔纹。现有的摩尔纹抑制，多使用后期去除的方法，例如借助深度学习技术判断并去除画面中的摩尔纹，或通过频域分析过滤摩尔纹。在现场拍摄时，摄影师常借助虚焦等经验手法去规避摩尔纹。利用光栅叠加干涉和欠采样方法对摩尔纹进行分析和计算，可以在拍摄阶段根据计算结果采取对应的操作从而更有效地抑制摩尔纹。

2、后期去除的方法，对于高技术规格影视画面会带来较多的信息损失和计算成本，存在一定的局限性。现场拍摄时借助虚焦等经验手法，其效果对经验和熟练度的依赖程度较高，且仍不能排除虚焦情况下依然常见的摩尔纹现象。光栅叠加干涉和欠采样等现有的计算方法无法对摩尔纹进行定量的模拟计算，因而只能对拍摄实践提供粗略的指导。例如，对于光栅叠加干涉方法，理想正弦波的叠加难以准确模拟倾斜拍摄和不同屏幕开口率情况下摩尔纹的形态；对于欠采样方法，无法兼容led背景屏虚焦拍摄本身具有的欠采样特征。

技术实现思路

1、针对现有的摩尔纹模拟分析方法因模型参数与实拍过程无法对应而难以有效指导在拍摄实践中抑制摩尔纹的问题，本发明的主要目的是提出一种用于抑制led影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，通过对led影视背景屏拍摄的成像和图像采集过程进行建模，将计算模拟的拍摄摩尔纹图案效果与拍摄过程中led屏幕和摄影机的各项参数建立联系，提高抑制led影视背景屏现场拍摄摩尔纹的准确度和效率。

2、本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

3、本发明公开的一种用于抑制led影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，包括以下步骤：

4、s1、根据单个led灯珠的真实微距照片，设置符合真实开口率的模拟led灯珠点阵。

5、1.1、由于led灯珠点阵虚焦成像的像素与传感器像素并非一一对应，在传感器采集过程中涉及将成像画面的一小块区域映射到传感器的一个像素上，因此与卷积运算配合，需要将模拟的led灯珠点阵尺寸扩大到最终图像的20～40倍。

6、1.2、将实际led屏显示的图像逐点映射加载到模拟的led灯珠点阵上，以获得与实际led屏一致的画面效果。

7、s2、根据真实摄影机拍摄画面中led背景屏幕的透视情况，对步骤1所模拟led灯珠点阵进行对应的仿射变换，模拟实拍画面的投影关系。

8、2.1、根据真实摄影机拍摄画面中led背景屏幕的角点像素坐标，计算对模拟led灯珠点阵进行仿射变换的仿射矩阵。

9、2.2、对模拟led灯珠点阵进行仿射变换，模拟实拍画面的投影关系。

10、s3、对经过仿射变换的模拟led灯珠点阵进行均值滤波，模拟实拍过程中的虚焦效果。

11、3.1、在模拟计算中，均值滤波半径的含义对应物理上表示光学成像虚焦程度的弥散圆半径，因而通过均值滤波半径取值与实拍参数建立联系。均值滤波半径的取值与实拍参数的对应关系，借助了忽略衍射效应条件下得到的摄影机成像的弥散圆半径：

12、

13、其中f为镜头焦距，s1为摄影机对焦距离，s2为led屏幕中心到摄影机的距离，nf为光圈的f值。

14、3.2、在远物近似下，能够得到成像后的led灯珠点距：

15、d′＝fd/s2   (2)

16、其中d为led屏点距。要实现充分抑制摩尔纹的效果，需要满足充分虚焦条件，即弥散圆半径达到灯珠成像后点距d’的β/2倍以上：

17、c≥βd′/2   (3)

18、其中β为充分虚焦条件估计参数，在模拟程序中对应抑制摩尔纹的均值滤波半径c的临界值与d’/2比值。结合公式(1)-(3)，能够得到使摩尔纹充分抑制的关于拍摄参数的约束不等式(4)。

19、

20、s4、对模拟虚焦成像的led灯珠点阵进行卷积运算，模拟传感器芯片的感光采集过程，得到最终的led背景屏摩尔纹拍摄模拟效果。

21、4.1、对经过成像模拟后的led灯珠点阵进行卷积运算，模拟传感器的采集过程，对于特定的设备，卷积矩阵的维度、步长和模拟led灯珠点阵的扩大倍数根据实拍摩尔纹图案与屏幕的比例关系在初次计算中联合确定后作为固定值不再改变。卷积矩阵的零填充边界模拟传感器像素之间的非感光边界，其维度也根据成像画面的亮度在初次计算时固定。

22、4.2、基于步骤2与步骤3的计算结果，通过卷积运算，得到与实拍画面对应的模拟摩尔纹图像。

23、步骤5、根据摩尔纹图像的模拟结果，调整模拟滤波半径参数抑制模拟摩尔纹，并根据计算出的β和约束不等式(4)调整实拍参数，实现在实拍过程中抑制led背景屏拍摄摩尔纹,提高抑制led影视背景屏现场拍摄摩尔纹的准确度和效率。

24、有益效果：

25、1、本发明公开的一种用于抑制led影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，采用对led影视背景屏拍摄时的屏幕点阵投影、虚焦成像和传感器图像采集过程进行建模和模拟，通过led背景屏摩尔纹充分抑制的约束不等式，将计算模拟的拍摄摩尔纹图案效果与拍摄过程中led屏幕和摄影机的各项参数建立联系。基于摩尔纹模拟结果和不等式，能够更准确地确定抑制摩尔纹的实拍参数，提高抑制led影视背景屏现场拍摄摩尔纹的准确度和效率，降低后期处理的成本。

26、2、本发明公开的一种用于抑制led影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，按实际屏幕设置参数，根据实拍画面进行投影变换，按照实际的摄影机对焦情况设置虚焦参数，并对计算出的摄影机成像画面进行卷积计算以模拟传感器的采集过程。最终模拟出的摩尔纹效果在与实拍参数对应的基础上，具有与实拍画面一致的整体形态及随拍摄参数变化的趋势。

27、3、本发明公开的一种用于抑制led影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，对于不同的对焦情况，基于摄影机成像的弥散圆公式确定模拟方法中的虚焦参数，进而得到关于屏幕点距、焦距、光圈、对焦距离及led背景屏拍摄距离等实际参数的一个约束不等式，能够快速、准确的得到抑制摩尔纹的各参数限制条件，提高效率。

技术特征：

1.一种用于抑制led影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，其特征在于：包括如下步骤，

2.如权利要求1所述的一种用于抑制led影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，其特征在于：s1的实现方法为，

3.如权利要求2所述的一种用于抑制led影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，其特征在于：s2的实现方法为，

技术总结
一种用于抑制LED影视背景屏拍摄摩尔纹的方法，属于图像采集及成像的模拟领域。针对现有的摩尔纹模拟分析方法因模型参数与实拍过程无法对应而难以有效指导在拍摄实践中抑制摩尔纹的问题，采用对LED影视背景屏拍摄时的屏幕点阵投影、虚焦成像和传感器图像采集过程进行建模和模拟，通过LED背景屏摩尔纹充分抑制的约束不等式，将计算模拟的拍摄摩尔纹图案效果与拍摄过程中LED屏幕和摄影机的各项参数建立联系。基于摩尔纹模拟结果和不等式，能够更准确地确定抑制摩尔纹的实拍参数。本发明适用于图像采集及成像的模拟领域，提高抑制LED影视背景屏现场拍摄摩尔纹的准确度和效率，降低后期处理的成本。

技术研发人员：屈澈,卢政宏,黄竣鹏,孙略,赵建军,卢柏宏
受保护的技术使用者：北京电影学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11