CN103200364A - 基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法，该方法通过在场景绿幕上贴标记物，拍摄两段标记物视频，用计算机获取标记特征信息并对其进行分析对比，从而得出两段视频的对应关系；再拍摄两段演员参与的视频，直接运用已得出的对应关系对视频进行处理，能够得到精确的视频对应关系，避免了肉眼挑选导致的错误和瑕疵的产生。

Description

基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法

技术领域

本发明涉及计算机视频处理领域；具体涉及一种提取视频中各帧的特征，找出两部视频正确的对应关系，再对使用升降格手法拍摄的视频进行筛选、处理实现影视特效的方法。

背景技术

影视作品中经常出现同一个人多次出现在同一段视频中，并以不同的速度做各种不同的动作；这属于影视特效的一种，该特效运用了升降格拍摄手法，并加以后期视频处理实现。

升降格拍摄分为升格拍摄和降格拍摄，其中升格拍摄是提升摄像机的帧率进行拍摄，以正常速度回放，得到慢动作效果；降格拍摄是降低摄像机的帧率进行拍摄，以正常速度回放，得到快动作效果。升降格拍摄的工作原理是通过减少或增加每秒钟拍摄视频帧数，达到操作画面播放速度的效果。

上述所提到的同一个人多次出现在同一段视频的影视特效中，使用机械手搭载摄像机在特定的轨道上以正常的移动速度和拍摄速度拍摄一次；再以双倍的移动速度在同样的轨道上进行升格拍摄，得到两段视频；假设机械手以理想的双倍速度运动（如图1，下方线条是正常移动速度，上方线条是理想双倍移动速度），得到的两段视频是间隔对应的关系。但是目前的机械设备精度有限，无法实现理想的双倍运行速度（如图2，下方线条是正常移动速度，上方线条是实际双倍移动速度），导致按间隔对应关系找出的视频不是所需要的，对应关系发生混乱。因此需要专业人员用肉眼挑选视频，以确定对应关系。这种手动方式缺点在于工作量极大，面对几千或几万帧的视频时，需要消耗极大的人力和物力；且当工作量过大时，人为挑选难免造成误差。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决运用升降格手法拍摄的两段视频，人工无法找出完美的对应关系的问题，提供了一种采用计算机运算的基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明所述的一种基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法，该方法的具体步骤如下：

（1）使用带轨道的多轴机械手搭载摄像机，设定摄像机的拍摄路径；

（2）在场景绿幕上任意贴一些标记物；

（3）摄像机按照相同的路径，不同的运动速度，使用升降格拍摄方法拍摄两次，得到视频A和视频B；

（4）分别对视频A和视频B进行处理，得到各视频的标记特征；

（5）比对视频A与视频B各帧中标记特征，根据标记特征找出视频A和视频B的对应关系；

（6）按视频A的拍摄速度、移动速度和运动轨迹拍摄有演员参与的视频C；按视频B的拍摄速度、移动速度和运动轨迹拍摄演员参与的视频D，将视频C、视频D按照视频A、视频B的对应关系进行处理，实现同一场景中出现同一个人以不同的运动速度做动作的特效。

本发明中所述步骤（4）中对于视频A和视频B进行处理的方法如下：

（A）将视频由彩色转换成灰度；

（B）使用平滑技术降低绿幕褶皱、变形、污渍对判断的影响；

（C）使用大津分割法将大的标记物从背景绿幕中分割出来；

（D）使用轮廓提取得到标记的轮廓，再计算轮廓的重心、周长、长轴、短轴。

本发明中所述步骤（2）中的标记物为颜色与场景绿幕区别分明的、任意规则几何形状的标记物。所述不同颜色或不同形状的标记物可单独使用或混合使用。

有益效果：本发明的优点如下：

本发明通过在场景绿幕上贴标记物，拍摄两段标记物视频，用计算机获取标记特征信息并对其进行分析对比，从而得出两段视频的对应关系；再拍摄两段演员参与的视频，直接运用已得出的对应关系对视频进行处理，能够得到精确的视频对应关系，避免了肉眼挑选导致的错误和瑕疵的产生。

附图说明

图1为理想状态下使用带轨道的多轴机械手搭载摄像机拍摄两段视频的时间速度线条图。

图2为现实状态下使用带轨道的多轴机械手搭载摄像机拍摄两段视频的时间速度线条图。

图3为实施例中绿幕上粘贴一些预先做好的标记物体进行拍摄的示意图。

图4为实施例中彩色视频转换成灰度视频后的原视频。

图5为实施例中原视频进行平滑处理后的平滑后视频。

图6为实施例中原视频进行二值化处理后的二值化后视频。

图7为实施例中视频帧中的每个点考虑其上、下、左、右的八个邻点的示意图。

图8为实施例中视频A和视频B中视频帧进行匹配的示意图。

图9为实施例的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例

本实施例公开了一种基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法，该方法的具体步骤如下：

（1）使用带轨道的多轴机械手搭载摄像机，设定摄像机的拍摄路径；

（2）在场景绿幕上任意贴一些标记物（如图3，图3中1为绿幕，2为标记物，3为摄像机，4为轨道），其中标记物为圆形和方形；

（3）摄像机按照相同的路径，按正常的移动速度和拍摄速度采集视频A，再以近似双倍的运行速度升格拍摄获取视频B；

（4）分别对视频A和视频B进行处理，得到各视频的标记特征；处理的方法如下：

（A）将彩色视频转换成灰度视频（如图4），像素是构成视频中每一帧的最小单元，彩色像素由RGB三通道像素合成而来，遍历彩色像素点提取R通道的像素值，得到单通道R的灰度视频。

（B）平滑去噪：使用平滑操作过滤视频上的一些噪声干扰，对于(x,y)点的平滑公式可表示为：

$G_0(x,y)=A_e^{\frac{-{(x-{\mathrm{\μ}}_x)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_x^2}+\frac{-{(y-{\mathrm{\μ}}_y)}^2}{{2\mathrm{\σ}}_y^2}}---\left(1\right)$

其中μ_x和μ_y表示对应像素点在坐标(x,y)点的峰值,σ_x和σ_y表示像素点在坐标(x,y)点的方差（效果见图5）；

（C）二值化分割前景和背景。对于视频帧，前景和背景的分割阈值记作T，属于前景的像素点数占整幅视频帧的比例记为ω₀，其平均灰度为μ₀；背景像素点数占整幅视频帧的比例为ω₁，其平均灰度为μ₁，类间方差记为g，则有：

g=ω₀ω₁(μ₀-μ₁)²  （2）

采用遍历的方法得到使类间方差g最大的阈值T，即为所求的阈值，再根据此阈值将视频进行二值化，分离背景和前景（效果见图6）。

（D）基于二值化的轮廓提取。二值化分割后，视频中的标记物（白色）为目标，绿幕（黑色）为背景，则如果有一点为白，且它的八个相邻点都是白色时，此点即为内部点，将其删除。该方法对视频帧的各像素进行扫描，对视频帧中的每个点考虑其上、下、左、右的八个邻点（图7），如果其全为白，则说明该点为物体的内部点，可以去除或者变为背景点（黑点），否则保留。从而得到一个封闭的轮廓线和存储了轮廓上所有点的序列，之后利用这些点序列算出它的重心、轮廓周长、长短轴等特征值；

本实施例中，对A视频的各帧进行处理，得到特征值并存贮记做F_A1至F_An；对B视频的各帧进行处理，得到特征值并存贮记做F_B1至F_Bn；

（5）比较F_A1与F_B1至F_Bn的特征，找出F_B1至F_Bn中特征值与F_A1特征值最接近的一个，并返回其在视频B中的位置p，则视频B中的第p帧是视频帧A₁的对应帧（如图8所示）；遍历找出视频A各帧与视频B各帧的对应关系，每次搜索从前一帧搜索到的视频B的位置p之后的一帧开始搜索到n，n为视频B最后帧；得到并记录两段视频的对应关系；

（6）按视频A的拍摄速度、移动速度和运动轨迹拍摄有演员参与的视频C；按视频B的拍摄速度、移动速度和运动轨迹拍摄演员参与的视频D，将视频C、视频D按照视频A、视频A的对应关系进行处理，实现同一场景中出现同一个人以不同的运动速度做动作。

Claims (4)

1.一种基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

（1）使用带轨道的多轴机械手搭载摄像机，设定摄像机的拍摄路径；

（2）在场景绿幕上任意贴一些标记物；

（3）摄像机按照相同的路径，不同的运动速度，使用升降格拍摄方法拍摄两次，得到视频A和视频B；

（4）分别对视频A和视频B进行处理，得到各视频的标记特征；

（5）比对视频A与视频B各帧中标记特征，根据标记特征找出视频A和视频B的对应关系；

（6）按视频A的拍摄速度、移动速度和运动轨迹拍摄有演员参与的视频C；按视频B的拍摄速度、移动速度和运动轨迹拍摄演员参与的视频D，将视频C、视频D按照视频A、视频B的对应关系进行处理，实现同一场景中出现同一个人以不同的运动速度做动作的特效。

2.根据权利要求1所述的基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法，其特征在于：所述步骤（4）中对于视频A和视频B进行处理的方法如下：

（A）将视频由彩色转换成灰度；

（B）使用平滑技术降低绿幕褶皱、变形、污渍对判断的影响；

（C）使用大津分割法将大的标记物从背景绿幕中分割出来；

（D）使用轮廓提取得到标记的轮廓，再计算轮廓的重心、周长、长轴、短轴。

3.根据权利要求1所述的基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法，其特征在于：所述步骤（2）中的标记物为颜色与场景绿幕区别分明的、任意规则几何形状的标记物。

4.根据权利要求3所述的基于标记特征的摄像机升降格特效拍摄方法，其特征在于：所述不同颜色或不同形状的标记物可单独使用或混合使用。

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