CN103079040A - 图像与影像视频合成系统与合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将图像效果合成进视频影像的合成系统与合成方法，所公开的合成系统包括：图像转换单元，用于将一个或多个图像转换成单一的影像补充效果文件；视频编辑单元，用于读取影像补充效果文件和影像视频，并将影像补充效果文件合成覆盖到影像视频画面上并输出最终的影像视频文件。本发明的合成系统与合成方法能够实现视频与图像效果的合成，使得视频色彩效果多样化、内容丰富。

Description

图像与影像视频合成系统与合成方法

技术领域

本发明涉及一种用于实现将具有特定效果的图像合成到影像视频的系统与方法，属于图像处理技术领域。

背景技术

随着具有视频录制、图像拍摄等功能的数码相机，摄像机、手机等多种电子产品的普及，在日常生活中，为了便于记录或对特定场景、场合进行纪念，越来越多使用视频录制功能，从而带动人们对视频编辑也产生了浓厚的兴趣，包括视频剪切、组合等，但是目前市场上已有的视频编辑处理软件都是对视频文件自身的处理，例如队视频文件进行编码压缩、对视频文件打上马赛克、加强视频文件的湖面亮度、降低画面噪点等，这些功能都是基于视频后期处理软件，如ULEAD、PRIMER、VEGAS等，基于软件自带功能对视频文件的处理，都无法将外部的部分图画效果插入到影像编辑程序中进行编辑，已有的视频后期处理软件做出的视频比较单调，只是对视频文件自身效果的编辑处理，在视频编辑过程中缺少了制作的乐趣，同时也限制了视频的效果。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种图像与视频合成系统与合成方法，基于本发明的系统和方法，能够以透明静态和动态图像的形式添加效果到原始的影像视频中，实现不同来源的实现视频与图像效果的合成，使得视频视觉效果绚丽多彩，内容丰富。

为了实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

首先，本发明公开了一种图像与影像视频合成系统，用于实现将一个或多个图像以覆盖方式合成到影像视频的画面上，具体的包括：

图像转换单元，用于将一个或多个图像转换成单一的影像补充效果文件；

视频编辑单元，用于读取影像补充效果文件和影像视频，并将影像补充效果文件合成覆盖到影像视频上并输出最终的影像视频文件。

其中，所用的图像优选是目前图像领域任何可用的具有可设置alpha通道的图像格式，如JPG、PNG、PSD等，通过设置这些图像的alpha通道值，可以调节图像的透明度从而有利于应用于本发明后期的覆盖合成，优选的，所述图像转换单元将一个或多个PNG格式图像成换成单一的影像补充效果文件。与其它类型的文件相比，PNG格式的图像能够支持高级别无损耗压缩，并完全原生支持alpha通道透明度调整，并且具有支持伽玛校正、支持交错等多种可调整特性。

其中，既可以导入1张PNG用于制作静态效果的单一影像补充效果文件，还可以导入多张PN图像用于转换成动态效果的单一影像补充效果文件，优选的，是采用最少为20张PNG，最多为30张PNG图像作为一个具有动态效果，并以动态周期可循环播放的单一影像补充效果文件，即所述图像转换单元使用的PNG格式图像的数量为20-30张。

其中，单一的影像补充效果文件的实现方式可以通过多种方式实现，既可以采用本领域目前已有的文件格式，也可以根据技术需要自定义文件格式，前者如本领域广为采用的GIF图像文件、多帧PNG图像文件、FLASH文件容器等，后者主要是出于增加文件的其它需要自定义的可扩展特性的需要，例如本发明申请人即基于上述功能需要实现了一种EFS（EFfect Supplementary）的特定文件格式。尽管实现不同的单一影像补充效果文件需要通过不同的软件或硬件编码实现，但是只要其可以用于本发明即为本发明的技术方案所涵盖。

本发明合成系统的工作原理是：图像转换单元输入一张或多张PNG格式的图像或其他格式的图像（此时所用的图像可以是透明的，即alpha通道定义为0，也可以是非透明的，即alpha通道不为0，通过后期调整alpha通道值获得透明或部分透明的图像）将其制作成具有静态效果或动态效果的单一影像补充效果文件，并输出给视频编辑单元使用；视频编辑单元导入单一影像补充效果文件，将具有所需要的效果（例如需要在原始影像视频文件上覆盖一层人像或风景或日历、或需要在原始影像视频文件的部分内容上覆盖特定照片）的单一影像补充效果文件中的单帧或多帧图像读入视频编辑单元，并调整其用于原始影像视频画面中所显示的大小，位置，透明度，旋转角度等各种特性以满足特定需要，将其覆盖到原始影像视频需要插入图像效果的相应位置（时间轴上或空间位置上），并考虑要适用此效果的视频区间所包含的动态影像或静态影像的需要，并调整单一影像补充效果文件所包含的PNG格式效果图像或其它格式图像的透明部分覆盖。

当需要覆盖动画效果时，通过多个，例如20～30个，PNG格式或其他格式的图像按顺序叠加覆盖在原始影像视频文件画面上来实现动作效果。同时可基于此实现时间的长短。

在完成上述处理后，对通过PNG格式（或其它格式）的图像重叠的动态影像或者静态影像进行连续的编码完成最终的影像视频文件输出。

如上所述，所述的原始的影像视频既可以是动态影像（如相机、摄像机、手机拍摄的avi、mov等格式的视频），还可以是静态图像（如相机、摄像机、手机拍摄的jpg、raw格式的图像）。

进一步的，本发明的图像转换单元，还输入一张BMP图像或其它格式的无alpha通道的图像，在转换为单一影像补充效果文件时将一张或多张PNG格式的图像或其他格式的具有alpha通道的图像与该不具有alpha通道的图像（也就是不透明的）进行合成，从所生成的单一影像补充效果文件既可预览一张或多张PNG格式的图像或其他格式的具有alpha通道的图像具有的合成效果。

同样的，在上述情况下，视频编辑单元在输入上述的单一影像补充效果文件后先将不具有alpha通道的图像（也就是不透明的）分离出来不进入最终的影像视频画面覆盖合成。

如上所述，为了满足能够对单一影像补充效果文件所含图像在影像视频文件画面上的位置等各种参数进行调整，所述视频编辑单元包括图像调整模块，图像调整模块用于视频编辑单元读入影像补充效果文件后调整影像补充效果文件包含的图像在影像视频文件画面上的属性，所述属性包括大小、位置、透明度和旋转角度。

其中，尤其重要的功能是图像调整模块调整影像补充效果文件包含的图像的透明度，所述视频编辑单元将其覆盖到影像视频画面上。

进一步的，为了防止单一影像补充效果文件被其他用户或厂商盗用，满足版权保护的需要，所述合成系统还包括加密与解密单元，用于对图像转换单元生成的单一的影像补充效果文件进行加密和解密。

具体的加密和解密的算法可以采用任意可用的方法实现。

通过上述技术方案，本发明的合成系统得以将一个或多个PNG格式或其它格式图像制作特定形态的连续动作效果文件或静态图像，并可根据影像视频文件的需要把效果文件的效果导入到视频编辑单元中调整PNG格式影像的在影像视频画面中所显示的大小，位置，透明度，旋转角等各种特性以便编辑视频时使用图像以覆盖的方式添加影像视频文件画面上实现自由化的剪辑，丰富其内容。

进一步的，基于上述合成系统，本发明还公开了一种图像与影像视频的合成方法，包括下述步骤：

（1）将一个或多个具有alpha通道的图像转换成单一的影像补充效果文件；

（2）读取原始的影像视频文件和步骤（1）的单一的影像补充效果文件；

（3）读入单一的影像补充效果文件包含的适用于影像视频文件画面显示的图像，并调整其大小，位置，透明度，旋转角度等特性，通过覆盖方式将图像合成到原始影像视频文件的画面上；

（4）对合成后的影像视频文件进行编码，输出最终影像视频文件。

如上对合成系统的描述，本发明的合成方法能够以覆盖方式实现具有特定需要效果的图像文件与影像视频文件画面的合成，从而使得视频画面更加绚丽多彩。

进一步的，上述步骤（1）还包括将不具有alpha通道的图像与上述一个或多个具有alpha通道的图像合成为单一的影像补充效果文件的步骤，以便对具有alpha通道的图像具有的覆盖合成效果进行预览；相应的，对应与该附加步骤，步骤（3）还包括读入单一的影像补充效果文件，将不具有alpha通道的图像分离出来，从而应用包含的适用于影像视频文件画面显示的具有alpha通道的图像的步骤。

进一步的，所述合成方法还包括对步骤（1）的单一的影像补充效果文件进行加密和解密的步骤，在步骤（1）完成后对单一的影像补充效果文件进行加密，在步骤（2）读取时对单一的影像补充效果文件进行解密。

具体的，所用的加密和解密的软件或硬件实现可以采用任意可用于本发明的方法。

进一步的，所述合成方法还包括将多个图像按顺序叠加来实现动作效果并将其合成到原始影像视频文件的步骤，从而实现在原始影像视频文件中合成动画效果。

与上述类似，所述的原始的影像视频既可以是动态影像（如相机、摄像机、手机拍摄的avi、mov等格式的视频），还可以是静态图像（如相机、摄像机、手机拍摄的jpg、raw格式的图像）。

通过上述的合成系统与合成方法，本发明得以将图像（包含PNG格式或其它格式的多重画面连接合并）转换成单一的具有影像补充效果的文件格式，然后将该文件以图像效果的形式插入到影像编辑单元并调整其在原始影像视频文件画面上的大小，位置，透明度，旋转调整等，实现二者的合成。

附图说明

图1为本发明合成系统的结构示意图；

图2a、2b分别为本发明的合成方法局部流程图。

具体实施方式

结合具体实施方式及所附附图有助于更好地理解本发明的发明精神及其技术实质，然而本发明的保护范围并不仅限于此。本领域技术人员在理解本发明的基础上结合本领域已有技术常识所进行的改进、变换、替换等依旧属于本发明的保护范围，本发明的范围涵盖于所附权利要求及其等同变化。

参考附图1，为本发明的图像与影像视频合成系统的结构，包括图像转换单元、视频编辑单元，其中图像转换单元用于将一幅或多幅具有可设置alpha通道的图像格式的透明图像（图示为四幅，本领域技术人员可以理解其它数目的图像也是可行的；同时采用非透明图像而在后期合成时调整透明度也是可行的）转换成单一的影像补充效果文件；视频编辑单元读入该文件和要进行效果处理的原始影像视频文件，并将单一的影像补充效果文件中所含的图像在进行透明度、大小、位置、旋转角度调整后覆盖在原始影像视频文件的特定时间或空间的画面上。

参考图2a，显示了将图像转换成单一的影像补充效果文件的一种实现过程，将具有特定图像内容以便对单一的影像补充效果文件效果进行预览的BMP图像和符合合成效果需要的png图像合成为单一的影像补充效果文件（图示为申请人自定义的EFS格式文件，其他的文件类型如gif、多帧png等都是一样可用的），为了便于分类管理，在文件生成时加上该效果的基本类型、clip文件的名称，效果名称的设置，并且可以对其在实际画面上的效果进行预览。

参考图2b，显示了将单一的影像补充效果文件（图示为申请人自定义的EFS格式文件，其他的文件类型如gif、多帧png等都是一样可用的），视频编辑单元读入影像视频文件（动态影像、静态图像），并根据单一的影像补充效果文件的基本类型、所属插入效果分类、clip剪辑文件名称,效果名称等读入所需要的单一的影像补充效果文件，先将其中的不具有alpha通道的BMP图像分离出去，然后将单一的影像补充效果文件中的PNG格式文件根据所需要的效果调整在影像视频文件画面上的位置、大小、角度、透明度等参数，从而将PNG图像覆盖在原始影像视频文件的画面上，合成完成后将其编码输出为最终的影像视频文件。

具体的，图像在画面上的调整方式可以通过任意几何算法实现，申请人在下述给出了一种实现方法，此并不构成限制，本领域技术人员也可采用其他几何变换实现。

1)图像的移动

图像I(x,y)往x轴方向移动Δx，往y轴方向移动Δy后图像

标示如下。

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}=x+\mathrm{\Δx}\\ \stackrel{\‾}{y}=y+\mathrm{\Δy}\end{array}\right.---\left(1\right)$

表达式(1)中，坐标转换关系标示为矩阵如下。

$\left(\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}\\ \stackrel{\‾}{y}\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}1& 0& \mathrm{\Δx}\\ 0& 1& \mathrm{\Δy}\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right)---\left(2\right)$

2)图像的扩大缩小

图像I(x,y)往x轴方向扩大（或缩小），往y轴方向扩大（或缩小）后图像如下标示

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}=x\×\mathrm{Sx}\\ \stackrel{\‾}{y}=y\×\mathrm{Sy}\end{array}\right.---\left(3\right)$

表达式(3)中，坐标转换关系标示为矩阵如下。

$\left(\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}\\ \stackrel{\‾}{y}\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{Sx}& 0& 0\\ 0& \mathrm{Sy}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right)---\left(4\right)$

3)图像的旋转

图像I(x,y)顺时针方向旋转α度后图像

如下标示

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}=\cos \mathrm{\α}\·x-\sin \mathrm{\α}\·y\\ \stackrel{\‾}{y}=\sin \mathrm{\α}\·x+\cos \mathrm{\α}\·y\end{array}\right.---\left(5\right)$

表达式（5）中，坐标转换关系标示为如下

$\left(\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}\\ \stackrel{\‾}{y}\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}& 0\\ \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right)---\left(6\right)$

4)镜像转换

x轴镜像转换的情况下坐标转换矩阵标示如下.

$\left(\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}\\ \stackrel{\‾}{y}\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}-1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right)---\left(7\right)$

x轴镜像转换的情况下坐标转换矩阵标示如下.

$\left(\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}\\ \stackrel{\‾}{y}\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& -1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right)---\left(8\right)$

5)复合转换

先转换T1后转换T2，再转换T3的话，从原来的坐标到新的坐标的转换如下

$\left(\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}\\ \stackrel{\‾}{y}\\ 1\end{array}\right)=T_3\·T_2\·T_1\·\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right)=T\·\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right)---\left(9\right)$

在此是

T＝T₃·T₂·T₁       (10)

也就是说，各种几何转换时总体的坐标转换矩阵是个别的转换矩阵转换的相反顺序矩阵乘法来获得的.

例如，扩大转换(Sx,Sy)后再旋转转换(α)的复合转换的情况下坐标转换矩阵是

$\left(\begin{array}{c}\stackrel{\‾}{x}\\ \stackrel{\‾}{y}\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}& 0\\ \sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& \end{array}\right)\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{Sx}& 0& 0\\ 0& \mathrm{Sy}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{Sx}\·\cos \mathrm{\α}& -\mathrm{Sy}\·\sin \mathrm{\α}& 0\\ \mathrm{Sx}\·\sin \mathrm{\α}& \mathrm{Sy}\·\cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}x\\ y\\ 1\end{array}\right)---\left(11\right).$

Claims (10)

1.图像与影像视频合成系统，包括：

图像转换单元，用于将一个或多个图像转换成单一的影像补充效果文件；

视频编辑单元，用于读取影像补充效果文件和影像视频，并将影像补充效果文件合成覆盖到影像视频画面上并输出最终的影像视频文件。

2.根据权利要求1所述的合成系统，其特征在于所述图像转换单元将一个或多个PNG格式图像成换成单一的影像补充效果文件。

3.根据权利要求2所述的合成系统，其特征在于所述图像转换单元所用PNG格式图像的数量为20-30张。

4.根据权利要求1所述的合成系统，其特征在于所述视频编辑单元包括图像调整模块，图像调整模块用于视频编辑单元读入影像补充效果文件后调整影像补充效果文件包含的图像在影像视频文件画面上的属性，所述属性包括大小、位置、透明度和旋转角度。

5.根据权利要求4所述的合成系统，其特征在于所述图像调整模块调整影像补充效果文件包含的图像的透明度，所述视频编辑单元将其覆盖到影像视频画面上。

6.根据权利要求1所述的合成系统，其特征在于还包括加密与解密单元，用于对图像转换单元生成的单一的影像补充效果文件进行加密和解密。

7.根据权利要求1所述的合成系统，其特征在于所述影像视频为动态影像或静态图像。

8.图像与视频合成方法，包括下述步骤：

（1）将一个或多个图像转换成单一的影像补充效果文件；

（2）读取原始的影像视频文件和步骤（1）的单一的影像补充效果文件；

（3）读入单一的影像补充效果文件包含的适用于影像视频文件画面显示的图像，并调整其大小，位置，透明度，旋转角度等特性，通过覆盖方式将图像合成到原始影像视频文件的画面上；

（4）对合成后的影像视频文件进行编码，输出最终影像视频文件。

9.根据权利要求8所述的合成方法，其特征在于还包括对步骤（1）的单一的影像补充效果文件进行加密和解密的步骤，在步骤（1）完成后对单一的影像补充效果文件进行加密，在步骤（2）读取时对单一的影像补充效果文件进行解密。

10.根据权利要求8所述的合成方法，其特征在于还包括将多个图像按顺序叠加来实现动作效果并将其合成到原始影像视频文件的步骤。

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