图像视频特效制作的若干关键技术研究

论文摘要

影视特效体现了视觉技术和艺术相结合的新发展,已成为当代电影的一种有效的表现手法,是创意实现不可或缺的技术保证。近年来,视频特效处理技术层出不穷,本文对经典的视频抠像-合成技术和卡通化技术进行研究。视频抠像-合成技术是视频特效制作中必不可少的关键技术,广泛应用于媒体制作中。目前,抠像技术的研究相对比较成熟,为了达到实时、高质量抠像的目的,我们采用图像分割与抠像相结合的方案——基于二值分割的贝叶斯抠像方法。该方法主要步骤包括：基于背景建模的背景减除、贝叶斯估计生成Trimap、Graphcut分割、贝叶斯抠像。准确的抠像结果是完美合成的保障,根据抠像中提取的前景颜色信息和像素点不透明度值,将提取出的前景融合到新背景中,这样就完成了整个抠像与合成。实验证明,我们的抠像-合成方法可以得到高质量的处理结果,而且不透明度对于模糊物体（如头发,羽毛等）的提取非常有效,我们还采用分割与抠像并行处理的机制来保证实时处理。影视艺术的卡通化,满足了现代人对视觉新鲜感的需求,使影视创作迈进了一个全新的艺术阶段。在形式多样的卡通动画制作中,将实际拍摄的视频,通过卡通化特效自动生成卡通视频的技术越来越受到人们的关注。本文我们采用一种基于特征的视频图像抽象化方法处理视频,该方法主要包括：重要性图计算、RGB与CIE-Lab颜色空间转换、快速双边滤波、亮度值伪量子化、各向异性的高斯差分线条抽取及线条增强。该方法的每一步都可以在图形卡硬件中并行处理,可以自动、快速的生成卡通视频。此外,我们将重要性图计算应用到卡通化处理中,保证了对重要性区域的细致刻画,符合人们的视觉习惯。我们的卡通化方法还有效地解决了现有视频和图像抽象化方法存在的抽取线条生硬,不连贯的问题,为非专业人员提供了一种简便直观的视频和图像的抽象化方法。本文中我们还应用以上两项技术的结合处理视频,即将视频中的前景（如人物）提取出来,然后对前景元素进行卡通风格化处理后,再合成到全新的场景中,这样也使得视频制作更加多样化。在未来的影视制作中也会得到越来越广泛的应用。本文的创新之处在于引入了重要性图计算到卡通化中,并将抠像-合成与卡通化处理相结合进行视频特效制作。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 图像\视频特效的概念
• 1.2 图像\视频特效的研究背景与意义
• 1.3 图像\视频特效的历史与现状
• 1.4 图像、视频特效制作存在的困难与陷阱
• 1.5 本论文的主要研究内容
• 2 图像\视频抠像-合成、卡通化特效制作概述
• 2.1 图像\视频抠像-合成
• 2.1.1 抠像技术
• 2.1.2 合成技术
• 2.2 图像\视频卡通化
• 3 图像\视频抠像-合成算法与实现
• 3.1 抠像的基本原理
• 3.2 图像抠像与图像分割、合成的关系
• 3.2.1 图像抠像与图像分割
• 3.2.2 图像抠像与图像合成
• 3.3 视频抠像-合成整体设计
• 3.4 算法介绍
• 3.4.1 背景减除法
• 3.4.2 贝叶斯估计
• 3.4.3 Trimap算法
• 3.4.4 Graphcut算法及优化
• 3.4.5 Bayesian Matting算法
• 3.5 视频抠像-合成系统实现及实验结果
• 3.6 本章小结
• 4 图像\视频卡通化算法与实现
• 4.1 卡通化的方法对比
• 4.2 视频卡通化整体设计
• 4.3 算法介绍
• 4.3.1 重要性图计算
• CIE-Lab颜色空间转换'>4.3.2 RGB->CIE-Lab颜色空间转换
• 4.3.3 快速双边滤波
• 4.3.4 伪量子化亮度值
• 4.3.5 各向异性的高斯差分线条抽取和线条增强
• RGB颜色空间转换'>4.3.6 CIE-Lab->RGB颜色空间转换
• 4.4 视频卡通化系统实现与实验结果
• 4.5 本章小结
• 5 图像\视频抠像-合成、卡通化特效制作的应用
• 6 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集