CN101227568B - 视频图像的特效变换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频图像的特效变换方法，本发明通过从第一视频图像中截取部分图像生成具有特效的第二视频图像，形成类似于第二次拍摄效果的第二视频图像。包括：在第一视频图像中建立图像选取框，在所述第一视频图像的至少两帧图像中建立不同的图像选取框；取出第一视频图像中图像选取框内的图像数据，转换为第二视频的图像。本发明具有，可以将高清晰度摄像机定机位拍摄的高清晰度电视画面通过适当的处理，产生具有变焦、追踪、镜头旋转、画面翻转等效果的标准清晰度电视画面；实现HDTV节目的SDTV播出，并有效地解决了HDTV节目制作的资源浪费问题。利用后期处理的方法，降低和简化了前期电视节目拍摄的难度。

Description

视频图像的特效变换方法 

技术领域

本发明属于视频图像处理领域，涉及视频图像的特效变换方法，从第一视频图像中截取图像并生成具有一定特效的第二视频图像的变换处理方法。尤其是一种将HDTV图像转换为具有特效的SDTV图像的方法。 

背景技术

高清晰度电视(HDTV，High Definition Television，简称“高清电视”)其图像分辨率普遍使用的是1920×1080，以及包括1280×728、1440×1080。标准清晰度电视(SDTV，Standard Definition Television，简称“标清电视”)，是基于20世纪中叶开发并广为使用的电视节目标准，其分辨率根据不同国家和地区的标准分别采用720×480(NTSC，美国、日本等使用)、720×576(PAL，欧洲标准，也是我国使用的标准)。HDTV的特点是图像信息容量大，图像分辨率、清晰度高。 

为了实现HDTV节目能在SDTV电视机上进行播放，目前，采用公知的方法主要是将HDTV图像按比例缩小到SDTV的象素尺寸进行播放，包括将HDTV事前转换为SDTV存储然后进行传输播放，或者在SDTV设备上连接一个机顶盒，将传输的HDTV节目转换为SDTV进行播放。 

这种方式虽然解决了用SDTV设备播放HDTV的问题，但是这些方法都只是单纯的为满足让SDTV设备播放HDTV节目，没能实现对信息丰富的HDTV素材的充分利用，不能实现对其进行特效变换。并存在以下缺陷： 

1、高清制作的HDTV图像、转为SDTV图像播出，存在资源浪费问题； 

2、由于节目拍摄的时效性往往不允许拍摄者有任何的准备，留下很多镜头外的遗憾，以拍摄高速运动的物体为例，摄影师必须紧跟该物体，常常出现跟拍不上、跟拍不匀的问题； 

3、在一些直击性电视节目中，不可能存在第二次拍摄的可能，采用高清摄像机拍摄一个景别较大的画面时，细节部分不能足够清楚的显示. 

发明内容 

本发明所要解决的技术问题在于提供一种将HDTV节目转换为具有特殊效果的SDTV节目的方法，将同一HDTV节目变成一种或者多种特性的SDTV节目，从而有效利用高清视频节目素材，并弥补因为前期拍摄不到位而留下的遗憾。 

本发明利用高清晰度电视节目，通过后期对其视频画面的处理，实现特殊的高清晰度电视到标准清晰度电视节目的转换，并且利用高清晰度电视节目画面比标准清晰度电视节目画面的清晰度高、画面信息量大的特点，从高清晰度电视画面中截取选定部分画面转换形成标准清晰度电视画面，并通过这种转换，形成具有一定特效的SDTV节目。 

本发明的技术方案是在第一视频图像分辨率高于准备生成的第二视频图像分辨率时，从第一视频图像中截取部分图像生成具有特效的第二视频图像，形成类似于第二次拍摄效果的第二视频图像。 

其具体包括： 

从第一视频图像中截取部分图像生成第二视频图像，所述第一视频图像分辨率高于所述第二视频图像的分辨率，包括以下步骤： 

(1)在第一视频图像中建立图像选取框，在所述第一视频图像的至少两帧图像中建立状态不同的图像选取框；所述图像选取框的状态包括位置、尺寸和角度； 

(2)取出第一视频图像中图像选取框内的图像数据，转换为第二视频图像； 

所述图像选取框的尺寸和第二视频图像尺寸的比值是1～1.875之间的值；所述图像选取框的尺寸和第二视频图像尺寸的比值大于1时，通过图像压缩将图像选取框中各行、场的像素点压缩转换为第二视频图像。 

所述第一视频图像为高清晰度电视图像或分辨率大于720x576的静态图片构成的静态图像，第二视频图像为标准清晰度电视图像。 

所述步骤(1)具体包括： 

(1-1)在第一视频图像中定义并选取至少两个关键帧； 

(1-2)在关键帧图像中分别建立图像选取框； 

(1-3)根据相邻两个关键帧的图像选取框在相邻两个关键帧之间的各帧图像中建立图像选取框。 

在相邻两个关键帧之间的各帧图像中建立图像选取框时，设定相邻两个关键帧中图像选取框的状态参数值和两个关键帧之间的图像帧数的比值作为状态参数增量，相邻两个关键帧之间的每个图像帧中图像选取框的状态参数值比其前一帧中图像选取框的状态参数值多一个状态参数增量。 

所述建立图像选取框包括以下步骤： 

以第一视频图像的象素点为单位，行和场方向分别为X轴和Y轴建立坐标系； 

确定图像选取框的中心点或一个角顶点在所述坐标系的位置坐标； 

根据图像选取框的尺寸，确定各个角顶点在所述坐标系中的位置坐标，连接各个角顶点形成图像选取框； 

沿着图像选取框的长边方向和宽边方向分别确定行方向和场方向； 

确定图像选取框的行、场方向与所述坐标系的角度为图像选取框的角度。 

所述步骤(2)包括： 

确定以图像选取框所在像素点为提取像素点的边界； 

确定图像选取框行方向像素点的选取顺序； 

确定图像选取框场方向上各行像素的选取顺序； 

从图像选取框中按照所述顺序依次取出各个像素点； 

将取出的各个像素点依次组合为第二视频图像。 

所述第二视频图像的行方向像素点的选取顺序与图像选取框中的行方向像素点顺序相反，或所述第二视频图像的场方向各行像素点的选取顺序与图像选取框中的场方向各行像素顺序相反，或所述第二视频图像的行方向像素点的选取顺序与图像选取框中的行方向像素点顺序相反以及所述第二视频图像的场方向各行像素点的选取顺序与图像选取框中的场方向各行像素顺序相反；将取出的各个像素点按图像选取框的行和场方向依次组合为第二视频图像。 

按图像选取框的行、场方向顺序从图像选取框中依次取出各个像素点；与图像选取框行方向像素点相反的顺序组成第二视频图像的行像素点，或与图像选取框场方向各行像素相反的顺序排列各行像素，或与图像选取框行方向像素点相反的顺序组成第二视频图像的行像素点以及与图像选取框场方向各行像素相反的顺序排列各行像素，组成第二视频图像。 

所述图像选取框的尺寸和第二视频图像尺寸的比值等于1时，直接根据图像选取框中各行、场的像素点生成第二视频图像。 

所述图像选取框行方向与第一视频图像行方向夹角为0°～360°之间的值。 

第一视频图像是以下图像中的一种：通过存储在计算机存储器中的图像数据、通过计算机网络获得的图像数据、通过图像数据源提供的图像数据解码还原的图像，所述的计算机存储器包括硬盘和光盘中的一种或多种，所述图像数据源为摄像机或播放机。 

本发明具有以下优点： 

1、可以将高清晰度摄像机定机位拍摄的高清晰度电视画面通过适当的处理，产生具有变焦、追踪、镜头旋转、画面翻转等效果的标准清晰度电视画面；可以实现类似摄像机的推拉、摇移效果、镜头旋转；可以将拍摄中取景、焦距、追踪处理不当的高清晰度电视画面进行处理后产生修正后效果的标准清晰度电视画面。实现HDTV节目的SDTV播出，并有效地解决了HDTV节目制作的资源浪费问题。 

2、利用后期处理的方法，降低和简化了前期电视节目拍摄的难度。 

3、高清画面内的二次拍摄，有效放大细节。利用本发明可以实现镜头内部的二次拍摄，放大细节。这一点同样适用在安全部门，能够放大需要看清的细节，或是只对需要关注的部分进行显示。 

4、实现一个HDTV节目转换成不同效果的SDTV节目。可以根据不同的需要，利用同一HDTV节目素材制作不同主题的SDTV节目。 

5、适用范围广，图片视频全适用，成本低廉。 

附图说明

图1本发明的主流程图； 

图2在HDTV图像中建立图像选取框的流程图； 

图3利用自动跟踪技术在非关键帧确定图像选取框状态的流程图；图4从图像选取框中取出图像生成SDTV图像的流程图； 

图5本发明的原理框图； 

图6本发明一种实施例的操作界面结构示意图； 

图7按图6提供实施例的正向转换示意图； 

图8按图6提供实施例的缩小示意图； 

图9按图6提供实施例的行翻转示意图； 

图10按图6提供实施例的场翻转示意图； 

图11按图6提供实施例的镜头逆时针旋转30度的示意图； 

图12按图6提供实施例的镜头逆时针旋转330度的示意图； 

图13一帧的完整HDTV图像示意图； 

图14在图13的示意图中实现镜头跟踪的示意图。 

具体实施方式

本发明的基本思路是：鉴于HDTV图像的高分辨率、画面信息量大的特点，从HDTV画面中截取、选定部分画面转换形成SDTV画面，并通过这种转 换，形成具有一定特效的SDTV节目。采用这种方式甚至能基于同一HDTV节目做成多个SDTV节目。本发明能基于现有的普通计算机硬件平台来实现，在一台计算机即可以实施本发明所述的技术方案。 

图5提供了本发明系统原理框图，该系统可以通过在普通计算机上运行能够完成相应功能的程序模块来实现。HDTV图像数据B1被送到HDTV图像解码器B2进行解码还原为HDTV图像B4，图像选取框生成模块B3在HDTV图像B4上建立图像选取框，图像提取模块B5从图像选取框中提取图像，通过SDTV图像生成模块B6生成SDTV图像B7，和/或送到SDTV图像编码器B8编码生成SDTV图像数据B9进行存储或者传输。下面结合图1-图4提供的流程图对本发明的具体工作步骤进行详细说明： 

在图1提供的本发明主流程图中，描述了本发明主要工作流程： 

步骤S1：HDTV图像解码器B2将HDTV图像数据B1解码还原并输入HDTV图像B4； 

所述的HDTV图像数据B1可以是存储在计算机存储器中的图像数据，或者通过计算机网络提供的图像数据，或者通过HDTV图像数据源提供的图像数据，所述的计算机存储器包括硬盘、光盘等，所述HDTV图像数据源包括HDTV摄像机、HDTV播放机等，当然也可以是直接输入的HDTV图像。 

步骤S2：图像选取框生成模块B3在HDTV图像B4中定义并选取关键帧； 

所述关键帧的定义和选取根据节目编辑转换的需要来确定。 

步骤S3：图像选取框生成模块B3在步骤S2所定义并选定的关键帧图像中建立图像选取框； 

参照图2提供的流程图，步骤S3进一步包括：以HDTV图像B4的像素点为单位，沿行方向为X坐标轴，场方向为Y轴建立坐标系，在建立坐标时，为了简化坐标，最好以HDTV图像B4的角顶点为坐标原点，通常选择左上顶点为坐标原点(步骤S301)；图像选取框为一个长方形矩形框，在建立图像选取框时，必需分别确定图像选取框的状态，其包括位置、尺寸、角度(方 向)，在确定图像选取框的状态时确定其参考点是基础，参考点一般选取图像选取框的中心点或者顶点，以参考点的坐标来确定图像选取框的状态；首先确定图像选取框的参考点在HDTV图像B4的坐标系中坐标的坐标(步骤S302)；图像选取框的尺寸也是以HDTV图像B4的像素点为单位进行描述，确定图像选取框的尺寸，基于参考点的位置坐标，根据图像选取框的尺寸，所述尺寸通常为SDTV的图像尺寸，根据我国的现行技术标准即像素点长×宽(也即是图像选框中图像的宽度×高度)为720×576，当然为了实现类似于镜头推拉的效果，该尺寸可以在720×576的1～1.875倍之间变化，当为1.875倍时图像选取框尺寸为1350×1080，此时图像选取框的最大高度刚好与HDTV图像的高度相同(步骤S303)；当图像选取框正立时以图像选取框平行X轴向为图像选取框的行方向(也即图像选取框的长边所在方向)、平行Y方向为图像选取框的场方向(也即图像选取框的宽边所在方向)，所述行、场方向确定后，无论图像选取框如何运动、甚至转动，其行、场方向均与图像选取框共同运动(步骤S304)；图像选取框生成模块B3根据输入设备的控制旋转图像选取框并确定其角度，在图像选取框旋转时，可以根据需要，选择确定图像选取框旋转时，根据需要可以指定以顶点或中心点为参考点进行(步骤S305)，通过这种方式实现镜头的旋转效果。在工作时步骤S302、S303、S304的执行顺序可以互换。将各个关键帧中建立的图像选取框的信息集记录到图像选取框生成模块B3中，在采用计算机来实现本发明时，将所述信息记录到计算机的存储设备或者缓存器中。 

步骤S4：采用自动跟踪技术SDTV图像生成模块B6在相邻两个关键帧之间的非关键帧中建立图像选取框，； 

结合图3所示的流程图，图像选取框生成模块B3确定一关键帧中图像选取框的状态，所述状态包括位置、尺寸、角度，下面以旋转角度变化为例进行说明，如在该关键帧中图像选取框的角度为顺时针30度(步骤S401)，SDTV图像生成模块B6确定下一关键帧中图像选取框的状态，如该关键帧中 图像选取框的角度为顺时针330度(步骤S402)，计算上述两个关键帧间的视频帧数，如由300帧(步骤S403)，计算图像选取框状态在相邻两个帧间的状态变化量，如在上述相邻两个关键帧之间旋转角度变化量为300度，每帧比上一帧变化量为1度(步骤S404)，根据移动量确定每帧视频图像的图像选取框状态，例如根据获得的数据，当前帧的图像选取框比上一帧在逆时针旋转1度即为当前的图像选取框的状态(S405)，SDTV图像生成模块B6根据步骤S405确定的图像选取框的状态按照图2的流程在上述两个关键帧之间的每一个帧之间建立对应的图像选取框。 

在实际应用中本步骤不独立执行，而是在将各个关键帧的图像选取框建立完毕，并且进行将HDTV图像向SDTV图像转换过程中同步实现，也即与步骤S5交错执行，这样可以减少计算机存储设备或缓存器中图像选取框建立信息的存储数据量，也可简化对设备的运行负荷。 

如果相邻两个关键帧中图像选取框位置或尺寸或角度相同，则相邻两个关键帧中的非关键帧的相应角度位置或尺寸或角度也取与相邻两个关键帧中相同的值。 

步骤S5：图像提取模块B5从每一帧的图像选取框中分别取出图像生成对应的SDTV图像B7帧，并构成完整的SDTV图像B7，流程结束。 

参照图4提供的流程图，确定以图像选取框边框所在像素点为边界(步骤S501)；确定在图像选取框行方向上像素点的选取方向，如果是要获得与HDTV图像B4同向的SDTV图像B7，则选择与HDTV图像B4一致的方向，为了便于实现，定义从左边开始为正向，如要获得在行方向上SDTV图像B7与HDTV图像B4反向，则从右边开始取像素点(步骤S502)；确定图像选取框场方向上各像素的选取方向，如果是要获得与HDTV图像B4同向的SDTV图像B7，则选择与HDTV图像B4一致的方向，为了便于实现，定义从上开始为正向，如要获得在行方向上SDTV图像B7与HDTV图像B4反向，则从下开始取像素点(步骤S503)，步骤S502、S503的选取顺序通过输入设备进 行设定，并将设定的行、场反向选取信息记录到图像提取模块B5(也即是计算机的存储设备或缓存器)中，默认为按照与HDTV图像B4相同方向作为选取顺序；按照上述步骤获得的信息依次取出各个像素点并按照从左到右，从上到下的顺序组成SDTV图像(步骤S504、S505)，同时在步骤S505中，如果图像选取框的尺寸为720×576时，则直接组合成SDTV图像B7既可，如果图像选取框的尺寸大于720×576，则采用现在通用的图像压缩技术进行压缩，如采用加权压缩技术，通过压缩将大图像压缩为小图像，实现类似于镜头后拉的技术效果。当然也可在步骤S502、S503中不确定选取顺序，而是按照一个标准顺序进行像素点的选取，在步骤S505中再按照与原方向相同或相反的方向组合成图像，同样也可实现图像的行、场翻转。 

在所提供的实施例中图像选取框长宽(行、场方向)是等比缩放，当然也可以采用类似的方法进行图像选取框的非等比缩放。 

为了便于对本发明的进一步认识和理解，下面根据附图及提供的具体实施例对本发明进行详细描述。 

参照图6提供的基于普通计算机实现的一种实施例的操作界面结构示意图，该操作界面在计算机显示设备上显示，以便于操作者进行图像的可视化编辑、处理。在本实施例中，HDTV图像显示框1与HDTV图像解码器B2连接，用于显示输入解码还原的HDTV图像；在HDTV图像显示框1中同时显示图像选框15，图像选取框15与图像选取框生成模块B3连接，用于在HDTV图像中选中并截取图像；SDTV图像显示框4与SDTV图像生成模块B6连接，用于显示当前生成的SDTV图像，或与图像提取模块B5连接，显示当前从图像选取框15中提取的图像，通过这种方式能让操作者直观地看到即时的状态和图像效果，便于编辑处理效果的控制。事实上无论是与SDTV图像生成模块B6、还是与图像提取模块B5连接，在SDTV图像显示框4上显示的效果是相同的，在实际运用时，优选与图像提取模块B5连接直接显示从图像选取框15中提取的图像，这样可以减少计算机的运行负荷。为了便于操作 者能直观地看到图像选取框15的状态(所述状态包括图像选取框15的位置、尺寸、旋转角度)，尤其是旋转的角度，最好在图像选取框15上设置方向指示标志16并与图像选取框15捆绑，该方向指示标志16最好设置在图像选取框15正立时的顶部或者底部，方向指示标志16可以是图形或者颜色、线条，在图6中采用的是在图像选取框15的底边设置一个三角形作为方向指示标志16，无论图像选取框15如何运动、旋转，方向指示标志16均随图像选取框15一起运动、旋转，让操作者能清楚直观地判断出图像选取框15所处的状态，行方向18和场方向17分别是图像选取框15正立时的宽方向(也即图像选取框15的长边)和高方向(也即图像选取框15的短边)，行方向自左向右，场方向自上而下。 

在HDTV图像显示框1下面设置有以整数值为坐标点的帧坐标轴2，帧坐标轴2根据HDTV图像的图像帧信息建立，每一坐标点依次对应HDTV图像的相应帧图像，用于指向HDTV图像的每一帧图像；在帧坐标轴2的下方对应设置沿帧坐标轴2轴向移动的滑块3，滑块3的移动通过计算机的输入设备进行控制，滑块3在帧坐标轴2上的坐标点对应HDTV图像相应帧的图像在HDTV图像显示框1上显示，并可通过输入设备将该帧设置为关键帧或取消其关键帧的设置，并把所述设置和取消信息记录到图像选取框生成模块B3中，在实际应用中可以存储到计算机存储系统中，所述设置和取消可以通过菜单或者双击鼠标来实现。 

功能快捷键14上至少设置有上一帧、下一帧翻动键、到首帧、尾帧、上一关键帧、下一关键帧翻动键，所述功能快捷键14控制滑块3的滑动，实现相应的功能。HDTV到SDTV转换键13控制SDTV图像生成模块B6的工作，用于控制SDTV图像生成模块B6按照相应的要求从HDTV图像B4的图像选取框中提取图像转换为SDTV图像B7。图像选取框旋转角度框12与图像选取框生成模块B3连接，用于显示/控制图像选取框在当前帧的旋转角度。时间框11显示HDTV图像B4和/或SDTV图像B7从首帧到当前帧的时间。位 置框5与图像选取框生成模块B3连接，用于以HDTV图像B4的像素点为单位显示/设定图像选取框15参考点在HDTV图像B4的坐标位置，缩放比例控制框8与图像选取框生成模块B3连接，用于显示和调节HDTV图像B4的大小，实现调整SDTV图像B7的缩放比例，参考点选取框9与图像选取框15生成模块B3连接，用于选择确定/显示图像选取框15的参考点(优选采用左上角和中心点间选择一个)，图像翻转控制框10控制SDTV图像生成模块B6的工作，用于控制SDTV图像B7进行行、场翻转控制，二者可以同时选择，同时实现行场翻转，也可以选择一项或不选，达到相应的图像翻转控制。打开按键6控制HDTV图像数据存储设备或HDTV图像数据源的工作，用于根据存储路径打开HDTV图像数据文件或导入HDTV图像数据，所述HDTV图像源包括与所述计算机连接的HDTV摄像机、HDTV播放机等；保存按键7控制SDTV图像生成模块B6和SDTV图像数据存储设备的工作，用于控制生成的HDTV图像数据存储为HDTV图像数据文件。 

工作时，通过打开按键6打开需要的HDTV图像数据文件或导入需要的HDTV图像数据，执行步骤S1，HDTV图像数据B1通过HDTV图像解码器B2将当前帧数据解码还原为HDTV图像B4通过HDTV图像显示框1显示，当前帧由滑块3在帧坐标轴2对应的位置来确定，在一个新打开或导入的HDTV图像数据B1时，默认显示首帧图像。通过输入设备直接调节滑块3的滑动或者通过功能快捷键控制滑块3的滑动，通过帧坐标轴2确定指向的HDTV图像帧，并在HDTV图像显示框1中显示相应的图像。根据编辑的需要执行步骤S2，图像选取框生成模块B3把当前滑块3对应的帧也即此时HDTV图像显示框1中显示的HDTV图像帧定义为关键帧，所述关键帧由操作者根据其编辑转换的需要来由来确定，设置的操作方式可以采用双击滑块3或者通过功能菜单来实现，同样可以采用相同的方式来取消当前关键帧的的设置，根据关键帧在帧坐标轴2上的顺序依次为第一个关键帧到第n个关键帧，并对每一个关键帧采用同样的工作步骤来执行，在关键帧在帧坐标轴2的对应 位置以颜色或符号进行标记，以便于操作者的编辑。执行步骤S3，在输入设备的控制下图像选取框生成模块B3以HDTV图像B4的像素点为单位，沿行方向为X坐标轴，场方向为Y轴，以HDTV图像B4的左上角顶点为坐标原点建立坐标系(步骤S301)；通过参考点选取框9确定图像选取框15参考点，可以根据需要选取图像选取框的中心点或者左上角顶点作为参考点，并在位置框5中以像素点为单位显示所述参考点在HDTV图像B4的坐标系中的当前位置坐标，参考点在HDTV图像B4坐标系中的位置变化可以通过输入设备直接拖动图像选取框15来实现，或者通过在位置框5中输入相应的数值来确定参考点的位置坐标来确定(步骤S302)；根据我国现行的SDTV图像B7技术标准即像素点长×宽为720×576，因此图像选取框15的基础尺寸为长×宽(即图像选取框15行方向18的像素点×场方向17的像素点)为720×576，图像选取框生成模块B3基于参考点的位置坐标，根据缩放比例控制框8中滑块的位置，调整图像选取框的尺寸，该尺寸可以在720×576的1～1.875倍之间变化，当为1.875倍时图像选取框尺寸为1350×1080，此时图像选取框的最大高度刚好与HDTV图像的高度相同，缩放比例控制框8中滑块的位置通过输入设备来调节，图7、图9～12提供了图像选取框15的尺寸为720×576的示意图，图8提供了图像选取框15的尺寸为1350×1080时的示意图(步骤S303)，并在图像选取框15的底边建立一个三角形作为方向指示标志16；图像选取框生成模块B3以图像选取框15正立时平行坐标系X轴向为图像选取框的行方向18(也即图像选取框的长边所在方向)、平行Y方向为图像选取框的场方向17(也即图像选取框的宽边所在方向)，所述行、场方向确定后与图像选取框15绑定，保证行、场方向18、17均与图像选取框15共同运动(步骤S304)；图像选取框生成模块B3根据输入设备的控制旋转图像选取框15绕着参考点旋转并确定其角度，并可以确定其旋转的方向，当前的角度在图像选取框旋转角度框12中显示，以顺时针旋转为负，逆时针旋转为正，分别以正负数值的形式显示，也可通过 在图像选取框旋转角度框12中输入相应的数值来确定图像选取框15的角度，方向指示标志16可以直观地指示图像选取框15的旋转状态和效果，该旋转角度可以分别绕参考点在顺时针和逆时针方向按0～360度变化，图11、12分别提供了图像选取框15逆时针旋转30度、330度时的示意图，旋转正负方向的设置和记录确保图像选取框15连续旋转时生成的SDTV图像的旋转方向(步骤S305)。如果需要在格式转换中实现图像的行、场翻转，需要在图像翻转控制框10中设定行翻转和/或场翻转，在执行步骤S5时按照设定的翻转方式进行图像的翻转转换。 

所述在关键帧中建立图像选取框15的过程分别对每一个关键帧进行操作执行，并把每一关键帧的图像选取框15的设定、建立信息记录到计算机的存储设备或缓存器中。 

在本发明的实际应用中，在HDTV图像显示框1显示HDTV图像B4时，在HDTV图像显示框1中同时显示由图像选取框生成模块B3生成的正立图像选取框15，默认显示的位置可以是与HDTV图像显示框的边界对其或者在其中心位置，图像选取框15的大小为720×576。 

在关键帧中的图像选取框15设定完毕后，即可开始图像的转换，在格式转换时可以只是通过SDTV图像显示框4显示图像提取模块B5从各帧HDTV图像B4的图像选取框15中提取出的图像，也可在进行格式转换前通过输入设备控制保存按键7指定SDTV图像数据文件的存储路径和文件名称，同时将从图像选取框15中提取出的图像通过SDTV图像生成模块B6将提取出的图像转换SDTV图像B7，并经SDTV图像编码器B8编码生成SDTV图像数据B9，按指定路径存储为SDTV图像数据文件。通过输入设备控制HDTV到SDTV转换键14，执行步骤S5，图像提取模块B5从每一帧的图像选取框15中取出图像生成SDTV图像B7，以图像选取框边框所在像素点为边界(步骤S501)，通过存储设备或缓存器的记录获得在图像选取框15行方向上的像素点选取方向，定义从左边开始为正向，默认为与HDTV图像B4一致的方向，图7提 供了正向转换时在SDTV图像显示框4中显示的SDTV图像B7，如果在图像翻转控制框10中设定了在行方向上SDTV图像B7与HDTV图像B4反向，则从右边开始取像素点，图9提供了行翻转时在SDTV图像显示框4中显示的SDTV图像B7(步骤S502)，类似于步骤S502确定场方向的选取顺序，定义从上开始为正向，如要获得在行方向上SDTV图像B7与HDTV图像B4反向，则从下开始取像素点，图10提供了场翻转时图像提取模块B5(步骤S503)；按照上述步骤获得的信息依次取出各个像素点并按照从左到右，从上到下的顺序组成SDTV图像显示在SDTV图像显示框4中，或者同时通过SDTV图像编码器B8编码为SDTV图像数据B9，按照指定路径存储为SDTV图像数据文件(步骤S504、S505)，在步骤S505中，如果图像选取框的尺寸为720×576时，则直接组合成SDTV图像B7既可，如果图像选取框的尺寸大于720×576，则采用现在通用的图像压缩技术进行压缩，如采用像素点加权压缩技术，通过压缩将大图像压缩为小图像，实现类似于镜头后拉的技术效果，图8SDTV图像显示框4中提供的便是通过图像选取框15获得1350×1080大小的图像经过缩小为720×576的效果，与图7提供的图像相比类似于镜头后拉，通过这种方式可以实现镜头的推拉效果。 

如果图像选取框15是旋转的，由于图像选取框15的行、场方向与其共同旋转，因此在执行步骤S5过程中也按照旋转状态的图像选取框15对应进行转换，在此不再做过多描述，图11、12分别提供了旋转30度、330度时的操作界面和图像选取框15的状态、以及对应的在SDTV图像显示框4中显示的SDTV图像B7。可以使图像按照一定方向进行进行旋转，实现类似于镜头旋转的效果。 

在执行步骤S5过程中，如果是对非关键帧进行操作，则先执行步骤S4，SDTV图像生成模块B6采用自动跟踪技术在非关键帧中建立图像选取框，确定非关键帧，图像选取框生成模块B3确定一关键帧中图像选取框的状态，所述状态包括位置、尺寸、角度，下面以旋转角度变化为例进行说明，如在 该关键帧中图像选取框的角度为顺时针30度(步骤S401)，HDTV图像生成模块B6确定下一关键帧中图像选取框的状态，如该关键帧中图像选取框的角度为顺时针330度(步骤S402)，计算上述两个关键帧间的视频帧数，如有300帧(步骤S403)，计算图像选取框状态在相邻两个帧间的状态变化量，如在上述相邻两个关键帧之间旋转角度变化量为300度，每帧比上一帧变化量为1度(步骤S404)，根据移动量确定每帧视频图像的图像选取框状态，例如根据获得的数据，当前帧的图像选取框比上一帧在逆时针旋转1度即为当前的图像选取框的状态(S405)，SDTV图像生成模块B6根据步骤S405确定的图像选取框的状态按照图2的流程在上述两个关键帧之间的每一个帧之间建立对应的图像选取框。 

在图13和图14中提供了基于固定设置的拍摄图13中出示的镜头中一个人从1位置跑到9位置时，通过设定运动的图像选取框15“跟踪人的运动”，实现生成的SDTV图像B7具有镜头跟踪的效果。 

如果是用于对分辨率大于720×576的静态图片进行特效转换，此时的第一视频图像为该静态图片，即其每一帧的图像均相同，其实现方式与工作步骤与前述描述相同。 

由上所述，上述方法解决了HDTV节目制作的资源浪费问题；利用后期处理的方法，降低和简化了前期电视节目拍摄的难度；有效图像放大细节；可以将一个HDTV节目转换成不同效果的SDTV节目；适用于所有格式的图片视频。 

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，只要是通过将文件分散实时存储到不同的存储设备，即使对各个步骤的执行顺序进行了改变，都属于本发明的保护范围。熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (11)

1.一种视频图像的特效变换方法，从第一视频图像中截取部分图像生成第二视频图像，所述第一视频图像分辨率高于所述第二视频图像的分辨率，包括以下步骤：

(1)在第一视频图像中建立图像选取框，在所述第一视频图像的至少两帧图像中建立状态不同的图像选取框；所述图像选取框的状态包括位置、尺寸和角度；

(2)取出第一视频图像中图像选取框内的图像数据，转换为第二视频图像；

所述图像选取框的尺寸和第二视频图像尺寸的比值是1～1.875；所述图像选取框的尺寸和第二视频图像尺寸的比值大于1时，通过图像压缩将图像选取框中各行、场的像素点压缩转换为第二视频图像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一视频图像为高清晰度电视图像或分辨率大于720x576的静态图片构成的静态图像，第二视频图像为标准清晰度电视图像。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：

(1-1)在第一视频图像中定义并选取至少两个关键帧；

(1-2)在关键帧图像中分别建立图像选取框；

(1-3)根据相邻两个关键帧的图像选取框在相邻两个关键帧之间的各帧图像中建立图像选取框。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

在相邻两个关键帧之间的各帧图像中建立图像选取框时，设定相邻两个关键帧中图像选取框的状态参数值和两个关键帧之间的图像帧数的比值作为状态参数增量，相邻两个关键帧之间的每个图像帧中图像选取框的状态参数值比其前一帧中图像选取框的状态参数值多一个状态参数增量。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述建立图像选取框包括以下步骤：

以第一视频图像的像素点为单位，行和场方向分别为X轴和Y轴建立坐标系；

确定图像选取框的中心点或一个角顶点在所述坐标系的位置坐标；

根据图像选取框的尺寸，确定各个角顶点在所述坐标系中的位置坐标，连接各个角顶点形成图像选取框；

沿着图像选取框的长边方向和宽边方向分别确定行方向和场方向；

确定图像选取框的行、场方向与所述坐标系的角度为图像选取框的角度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

确定以图像选取框所在像素点为提取像素点的边界；

确定图像选取框行方向像素点的选取顺序；

确定图像选取框场方向上各行像素的选取顺序；

从图像选取框中按照所述顺序依次取出各个像素点；

将取出的各个像素点依次组合为第二视频图像。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述第二视频图像的行方向像素点的选取顺序与图像选取框中的行方向像素点顺序相反，或所述第二视频图像的场方向各行像素点的选取顺序与图像选取框中的场方向各行像素顺序相反，或所述第二视频图像的行方向像素点的选取顺序与图像选取框中的行方向像素点顺序相反以及所述第二视频图像的场方向各行像素点的选取顺序与图像选取框中的场方向各行像素顺序相反；将取出的各个像素点按图像选取框的行和场方向依次组合为第二视频图像。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

按图像选取框的行和场方向顺序从图像选取框中依次取出各个像素点；与图像选取框行方向像素点相反的顺序组成第二视频图像的行像素点，或与图像选取框场方向各行像素相反的顺序排列各行像素，或与图像选取框行方向像素点相反的顺序组成第二视频图像的行像素点以及与图像选取框场方向各行像素相反的顺序排列各行像素，组成第二视频图像。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述图像选取框的尺寸和第二视频图像尺寸的比值等于1时，直接根据图像选取框中各行、场的像素点生成第二视频图像。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述图像选取框行方向与第一视频图像行方向夹角为0°～360°。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

第一视频图像是以下图像中的一种：通过存储在计算机存储器中的图像数据、通过计算机网络获得的图像数据、通过图像数据源提供的图像数据解码还原的图像，所述的计算机存储器包括硬盘和光盘中的一种或多种，所述图像数据源为摄像机或播放机。

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