CN103366352B - 用于产生背景被虚化的图像的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于产生背景被虚化的图像的设备和方法，所述设备包括：背景分布提取单元，用于基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布；虚化图像产生单元，用于产生拍摄图像的虚化图像；以及图像合成单元，用于基于背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。根据上述设备，预览图像被用作提取背景分布的基础，从而不需要为了产生背景虚化的效果而拍摄两个或更多图像，增加了用户的便利性。

Description

用于产生背景被虚化的图像的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于对拍摄图像进行特效处理的技术，具体说来，涉及一种用于将拍摄图像中的背景部分进行虚化的设备和方法。
背景技术
在拍摄照片时，用户一般会针对感兴趣的拍摄对象进行聚焦，特别是在拍摄人像时，背景虚化的效果非常受欢迎，在这种效果下，拍摄对象本身得以加强，而背景部分则变得模糊。但是，现有的很多数码拍摄装置由于体积等方面的限制，无法配备足够大的传感器和光圈，因此难以取得理想的拍摄效果。
随着数字信号处理的发展，为了获得背景被虚化的图像，可通过拍摄装置内部的后续数字处理来模拟类似的光学拍摄效果。在进行相关的后续数字处理时，需要拍摄两个或更多图像来提取所拍摄图像的背景分布，这种必须拍摄多个图像的方式给用户的使用带来很大不便，
此外，现有的背景虚化处理技术通常会在效果上受限于环境光的强度，例如，闪光消负(flash matting)技术的效果受限于闪光对拍摄对象的影响是否显著。此外，依赖深度分布的离焦测深(depth from defocus)技术则需要较大的运算量，精确性也不理想。
总体说来，在现有技术中，用于实现背景虚化效果的方案均难以达到令人满意的处理速度和有效性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效地实现背景虚化效果的设备和方法。
根据本发明的一方面，提供一种用于产生背景被虚化的图像的设备，所述设备包括：背景分布提取单元，用于基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布；虚化图像产生单元，用于产生拍摄图像的虚化图像；以及图像合成单元，用于基于背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。
所述设备还可包括：背景分割单元，用于对背景分布进行二值化处理，以获得前景部分和背景部分，其中，所述背景分布表示图像的像素作为背景的概率分布，图像合成单元基于前景部分和背景部分将虚化图像的背景与拍摄图像的前景进行合成，以产生背景被虚化的图像。
所述设备还可包括：平滑处理单元，用于对前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理，以获得平滑背景分布，其中，图像合成单元基于平滑背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。
背景分割单元可基于最大流最小割方法来进行二值化处理。
平滑处理单元可使用双边滤波器基于预览图像的内容对前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理。
所述背景分布提取单元可基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来提取背景分布，其中，预览图像与拍摄图像具有相同的焦距，预览图像在未启用闪光灯的情况下被捕获，拍摄图像在启用闪光灯的情况下被捕获。
所述背景分布提取单元可基于多个预览图像的对比度信息来提取背景分布，其中，所述多个预览图像具有不同的焦距。
所述背景分布提取单元可包括：图像接收单元，当拍摄环境为室内时，所述图像接收单元接收预览图像和拍摄图像，其中，预览图像与拍摄图像具有相同的焦距，预览图像在未启用闪光灯的情况下被捕获，拍摄图像在启用闪光灯的情况下被捕获；当拍摄环境为室外时，图像接收单元接收多个预览图像，其中，所述多个预览图像具有不同的焦距；图像信息提取单元，当拍摄环境为室内时，所述图像信息提取单元提取预览图像和拍摄图像的亮度信息，当拍摄环境为室外时，所述图像信息提取单元提取所述多个预览图像的对比度信息；背景分布产生单元，当拍摄环境为室内时，所述背景分布产生单元基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来产生背景分布，当拍摄环境为室外时，所述背景分布产生单元基于所述多个预览图像的对比度信息来产生背景分布。
背景分布提取单元可根据是否将启用闪光灯来确定拍摄环境为室内还是室外。
每个预览图像可被划分为多个数据块，图像信息提取单元可提取所述多个数据块在各个预览图像中的对比度信息，并且，背景分布产生单元可基于所述对比度信息来计算各个数据块作为背景的概率，其中，图像信息提取单元基于等式来提取第B个数据块在第i个预览图像中的对比度信息Ci(B)，其中，P(x,y)表示像素，x为像素P(x,y)的横坐标，y为像素P(x,y)的纵坐标，Ip(x,y)表示像素P(x,y)的像素值，▽xIp(x,y)表示像素值Ip(x,y)沿x轴方向的梯度，▽yIp(x,y)表示像素值Ip(x,y)沿y轴方向的梯度，其中，背景分布产生单元可基于下面的等式来计算第B个数据块作为背景的概率：
其中，DBG(B)为第B个数据块作为背景的概率，BG表示背景部分相对清楚的一组预览图像，FG表示前景部分相对清楚的一组预览图像。
根据本发明的另一方面，提供一种用于产生背景被虚化的图像的方法，所述方法包括：基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布；产生拍摄图像的虚化图像；以及基于背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。
根据本发明的另一方面，提供一种用于产生背景被虚化的图像的方法，所述方法包括：基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布；对背景分布进行二值化处理，以获得前景部分和背景部分，其中，所述背景分布表示图像的像素作为背景的概率分布；对前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理，以获得平滑背景分布；产生拍摄图像的虚化图像；基于平滑背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。
基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布的步骤可包括：当拍摄环境为室内时，接收预览图像和拍摄图像，提取预览图像和拍摄图像的亮度信息，并基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来产生背景分布，其中，预览图像与拍摄图像具有相同的焦距，预览图像在未启用闪光灯的情况下被捕获，拍摄图像在启用闪光灯的情况下被捕获；当拍摄环境为室外时，接收多个预览图像，提取所述多个预览图像的对比度信息，并基于所述多个预览图像的对比度信息来产生背景分布，其中，所述多个预览图像具有不同的焦距。
根据本发明的用于产生背景被虚化的图像的设备和方法，预览图像被用作提取背景分布的基础，从而不需要为了产生背景虚化的效果而拍摄两个或更多图像，增加了用户使用上的便利性。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本发明示例性实施例的用于产生背景被虚化的图像的设备的框图；
图2是示出根据本发明示例性实施例的背景分布提取单元的框图；
图3示出根据本发明示例性实施例进行图像合成的示例；
图4示出根据本发明示例性实施例进行背景分割的示例；
图5示出根据本发明示例性实施例进行平滑处理的示例；以及
图6是示出根据本发明示例性实施例的用于产生背景被虚化的图像的方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本发明。
图1是示出根据本发明示例性实施例的用于产生背景被虚化的图像的设备的框图。如图1所示，根据本发明示例性实施例的用于产生背景被虚化的图像的设备包括：背景分布提取单元100、虚化图像产生单元200和图像合成单元300。
具体说来，背景分布提取单元100基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布。由于背景分布提取单元100利用了与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布，因此，不需要为了提取背景分布而专门拍摄两个或更多图像，从而大大简化了用户的操作。此外，与现有技术不同，预览图像不仅仅被提供给用户以根据预览效果相应地改变设置，而是被实际输入到背景分布提取单元100以便于提取相应的背景分布，这也有效地节省了存储空间。
虚化图像产生单元200产生拍摄图像的虚化图像。对于本领域技术人员而言，虚化图像产生单元200可采用任何适当的方式对拍摄图像进行模糊处理以产生相应的虚化图像。
图像合成单元300基于背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。具体说来，背景分布指示背景部分在图像中的分布情况，其可具有多种形式，例如，背景分布既可表示图像的像素作为背景的概率分布，也可以是背景部分与前景部分的二值分割图，还可具有各种其它的适合形式。图像合成单元300按照由背景分布提取单元100基于预览图像提取出的背景分布，将由虚化图像产生单元200产生的虚化图像的背景部分与拍摄图像的前景部分进行合成，从而在合成的图像中，背景部分主要来自于虚化图像，而前景部分主要来自于拍摄图像，由此实现了背景虚化的特殊效果。
基于本发明的上述总体构思，可采用各种方式来构建适当的背景分布提取单元100，以下将参照图2来描述图1所示的背景分布提取单元100的一种示例性结构。
如图2所示，背景分布提取单元100包括：图像接收单元110、图像信息提取单元120和背景分布产生单元130。这里，图像接收单元110用于接收与拍摄图像相关的一个或多个预览图像，可选地，除了所述预览图像之外，图像接收单元110还可在某些情况下接收拍摄图像。优选地，当接收的预览图像和拍摄图像具有不同的分辨率时，图像接收单元110可进行相应的调整，以使得预览图像和拍摄图像具有相同的分辨率。例如，图像接收单元110可将拍摄图像的分辨率降低为与预览图像的分辨率相同。图像信息提取单元120从由图像接收单元110接收的预览图像(或者，预览图像和拍摄图像)提取图像信息。作为示例，这里的图像信息可以是图像的像素值(例如，像素的亮度值或色度值等)，也可以是图像被划分为多个区域后每个区域的信息(例如，区域的亮度信息、色度信息或对比度信息等)。也就是说，图像信息提取单元120可通过以单个像素为单位或者以多个像素组成的区域(如，图像块)为单位来提取预览图像或拍摄图像的图像信息，从而背景分布产生单元130可利用这些图像信息来产生相应的背景分布。本领域技术人员应知晓：拍摄图像的背景部分与前景部分存在一定的差异，例如，在室内启用闪光灯的情况下，前景部分会变得较亮，而背景部分的亮度变化则相对不明显；又例如，通常情况下，前景部分由于聚焦而比较清晰，图像的细节丰富，而背景部分则相对比较模糊。因此，当图像信息提取单元120提取了相应的图像信息之后，背景分布产生单元130即可基于所述图像信息来估计出相应的背景分布。可选地，如果背景分布单元130产生的背景分布与拍摄图像并非基于相同的图像大小(因为拍摄图像的分辨率在图像接收单元110被降低)，则背景分布产生单元130可将产生的背景分布进行插值，以获得与原始拍摄图像的分辨率一致的背景分布。
以下将详细描述根据本发明不同示例性实施例的背景分布提取单元100进行操作的情况。
第一种情况：假设拍摄操作发生在室内环境中，此时，闪光灯对图像前景部分的亮度影响比较明显，而对图像背景部分的亮度影响不大。在这种情况下，背景分布提取单元100可基于预览图像与拍摄图像之间的亮度变化程度来提取背景分布。
具体说来，图像接收单元110可接收预览图像和拍摄图像两者，其中，预览图像与拍摄图像具有相同的焦距，预览图像在未启用闪光灯的情况下被捕获，拍摄图像在启用闪光灯的情况下被捕获。优选地，如果预览图像与拍摄图像具有不同的分辨率，则图像接收单元110可将拍摄图像的分辨率降低为与预览图像的分辨率相同。
接着，图像信息提取单元120提取预览图像和拍摄图像的图像信息。例如，图像信息提取单元120提取像素P(x,y)(其中，x为像素P(x,y)的横坐标，y为像素P(x,y)的纵坐标)在预览图像中的亮度值Ip(x,y)和像素P(x,y)在拍摄图像中的亮度值Ic(x,y)。
然后，背景分布产生单元130基于由图像信息提取单元120提取的亮度信息Ip(x,y)和Ic(x,y)来产生相应的背景分布。具体说来，背景分布产生单元130分别计算预览图像中的平均像素亮度值I'p和拍摄图像中的平均像素亮度值I'c，并基于下面的等式(1)来计算每个像素作为背景的概率分布：
DBG(x,y)＝0.5+λ(Ip1(x,y)-Ic1(x,y)) (1)
其中，DBG(x,y)为像素P(x,y)作为背景的概率，Ip1(x,y)＝Ip(x,y)-I'p，Ic1(x,y)＝Ic(x,y)-I'c，λ为常数，通过设置λ的值可使得DBG(x,y)的取值范围在[0,1]之间变化。
通常情况下，对于背景部分而言，Ip1(x,y)-Ic1(x,y)的结果为正值，即，该部分在闪光灯下的亮度变化不明显，而对于前景部分而言，Ip1(x,y)-Ic1(x,y)的结果为负值，即，该部分在闪光灯下的亮度变化明显。如果Ip1(x,y)-Ic1(x,y)的结果为0，则表示相应的像素作为背景的概率接近0.5。通过以上处理，背景分布产生单元130可产生表示图像的像素作为背景的概率分布的背景分布。可选地，如果背景分布单元130产生的背景分布与拍摄图像并非基于相同的图像大小(因为拍摄图像的分辨率在图像接收单元110被降低)，则背景分布产生单元130可将产生的背景分布进行插值，以获得与原始拍摄图像的分辨率一致的背景分布。
此外，本领域技术人员应理解：虽然以上示出的示例以单个像素为单位来提取亮度信息，并相应地产生表示图像的每个像素作为背景的概率的背景分布，但是本发明并不受限于此，即，以单个像素为单位进行上述处理的精度并非必要的，本发明还可采用以包括多个像素的区域(例如，数据块)为单位来进行上述处理的方案。而且，虽然上述方案在室内环境中取得的拍摄效果较好，但是本发明的上述实施例并不受限于必须应用于室内环境中，在室外环境下，仍旧可通过闪光灯造成的背景亮度改变与前景亮度改变之间的差异来提取背景分布。
第二种情况：假设拍摄操作发生在室外环境中，在这种情况下，闪光灯对图像背景和前景的影响差异不大，为此，背景分布提取单元100可基于多个预览图像的对比度信息来提取背景分布。
具体说来，图像接收单元110可接收两个或更多预览图像，而不必接收拍摄图像，其中，所述两个或更多预览图像具有不同的焦距。图像接收单元110接收的预览图像可被划分为两组，第一组图像表示为FG，包括前景部分相对清楚的预览图像，第二组图像表示为BG，包括背景部分相对清楚的预览图像。作为示例，可按照预览图像对应的不同焦距将所述预览图像划分为上述两组图像，具体说来，焦距与拍摄图像的焦距接近的预览图像可被划分为FG组的图像，其它的预览图像可被划分为BG组的图像。
在这种情况下，作为示例，图像信息提取单元120可提取关于多个预览图像的对比度信息。例如，假设每个预览图像被划分为多个数据块，相应地，图像信息提取单元120提取每个数据块在各个预览图像中的对比度信息，具体说来，图像信息提取单元120提取第B个数据块在第i个预览图像中的对比度信息Ci(B)，其中，这里，P(x,y)表示像素，(其中，x为像素P(x,y)的横坐标，y为像素P(x,y)的纵坐标)，Ip(x,y)表示像素P(x,y)的像素值，作为示例，Ip(x,y)可表示像素P(x,y)的亮度值或色度值等，▽xIp(x,y)表示像素值Ip(x,y)沿x轴方向的梯度，▽yIp(x,y)表示像素值Ip(x,y)沿y轴方向的梯度。由此可见，对比度信息Ci(B)数值越大，表明第B个数据块的细节越丰富清晰，对比度信息Ci(B)数值越小，表明第B个数据块越模糊。
在图像信息提取单元120如上所述提取关于各个数据块在多个预览图像中的对比度信息之后，背景分布产生单元130基于由图像信息提取单元120提取的对比度信息来产生相应的背景分布。具体说来，背景分布产生单元130基于下面的等式(2)来计算每个数据块作为背景的概率：
其中，DBG(B)为第B个数据块作为背景的概率，BG为背景部分相对清楚的一组预览图像，FG为前景部分相对清楚的一组预览图像。
通常情况下，对于背景部分而言，maxi∈BGCi(B)值远远大于maxi∈FGCi(B)，因此，DBG(B)的值趋近于1，而对于前景部分而言，maxi∈BGCi(B)值远远小于maxi∈FGCi(B)，因此，DBG(B)的值趋近于0。此外，作为优选方式，如果第B个数据块对应的maxi∈BGCi(B)和maxi∈FGCi(B)数值均较小(例如，均小于设定的阈值)，则表明该图像块本身不具有丰富的细节，因此，为了增强提取背景分布的有效性，背景分布产生单元130可将相应的DBG(B)设置为0.5。
此外，本领域技术人员应理解：虽然以上示出的示例以数据块为单位来提取对比度信息，但是相应的背景分布也可表示图像的各个像素作为背景的概率分布，即，通过DBG(B)得到相应的DBG(x,y)。而且，以数据块为单位进行上述处理并非必要的，本发明还可采用以单个像素为单位来进行上述处理的方案。而且，虽然上述方案在室外环境中取得的拍摄效果较好，但是本发明的上述实施例并不受限于必须应用于室外环境中，在室内环境下，仍旧可通过不同焦距的多个预览图像的对比度信息来提取背景分布。而且室内环境越宽广，提取的背景分布越接近拍摄图像的实际背景分布。
为了进一步增强提取背景分布的准确性，本发明的背景分布提取单元100可灵活设置不同的操作方式。例如，背景分布提取单元100可融合上述两种情况的处理方式。具体说来，背景分布提取单元100中的图像接收单元110、图像信息提取单元120和背景分布产生单元130可分别基于拍摄环境是否为室内来选择按照上述第一种情况或第二种情况来进行处理，作为示例，可检测是否将启用闪光灯，并根据检测结果将相应的控制信号发送给各个单元，以便各个单元按照上述第一种情况或第二种情况来执行操作，或者，检测结果可直接触发各个单元按照上述第一种情况或第二种情况来执行操作。具体说来，当拍摄环境为室内时，图像接收单元110接收预览图像和拍摄图像，其中，预览图像与拍摄图像具有相同的焦距，预览图像在未启用闪光灯的情况下被捕获，拍摄图像在启用闪光灯的情况下被捕获；图像信息提取单元120提取所述预览图像和拍摄图像的亮度信息；背景分布产生单元130基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来产生背景分布；当拍摄环境为室外时，图像接收单元110接收多个预览图像，其中，所述多个预览图像具有不同的焦距；图像信息提取单元120提取所述多个预览图像的对比度信息；背景分布产生单元130基于所述多个预览图像的对比度信息来产生背景分布。通过这种方式，不仅由于利用了预览图像而减少拍摄图像的数量，而且由于根据拍摄环境来设置不同的操作方式使得提取的背景分布更加准确。
以上描述了根据本发明示例性实施例的背景分布提取单元100的示例性结构和操作方式。本领域技术人员应理解：本发明并不受限于上述具体方式，任何能够从预览图像(和拍摄图像)提取出背景分布的技术均可应用于本发明。例如，图像接收单元110、图像信息提取单元120和背景分布产生单元130中的至少两个可被集成于单个的数字信号处理器中，而不必受限于图2所示的结构。
图像合成单元300用于基于以上提取的背景分布将虚化图像产生单元200产生的虚化图像与实际拍摄的图像进行合成，从而产生背景被虚化的图像。
例如，图3示出根据本发明示例性实施例进行图像合成的示例。具体说来，图3中的(A)示出虚化图像产生单元200通过对拍摄图像进模糊处理所产生的虚化图像，图3中的(B)示出拍摄图像，这里，作为可选方式，拍摄图像可经过相应的锐化处理，图3中的(C)示出由背景分布提取单元100所提取的背景分布，图3中的(D)示出图像合成单元300基于所述背景分布产生的背景被虚化的图像。
以下将举例说明图像合成单元300如何产生背景被虚化的图像。
例如，当背景分布提取单元100提取的背景分布为DBG(x,y)时，图像合成单元300按照以下等式来产生背景被虚化的图像：
K(x,y)＝(1-DBG(x,y))·KB(x,y)+DBG(x,y)·Kc(x,y) (3)
其中，K(x,y)为像素P(x,y)在合成图像中的像素值，KB(x,y)为像素P(x,y)在虚化图像中的像素值，Kc(x,y)为像素P(x,y)在拍摄图像中的像素值。这里，像素值可以是亮度值、色度值等各种图像属性值。
在此基础上，作为优选方式，图1所示的用于产生背景被虚化的图像的设备还可包括背景分割单元(未示出)，其用于对背景分布进行二值化处理，以获得前景部分和背景部分，其中，所述背景分布表示图像的像素作为背景的概率分布。图4示出根据本发明示例性实施例进行背景分割的示例。具体说来，图4中的(A)示出由背景分布提取单元100提取的背景分布，这里的背景分布表示图像的像素作为背景的概率分布；图4中的(B)示出由背景分割单元分割出的前景部分和背景部分。作为优选方式，背景分割单元基于最大流最小割方法对背景分布进行二值化处理，以分割出背景部分和前景部分。在这种情况下，图像合成单元基于前景部分和背景部分将虚化图像的背景与拍摄图像的前景进行合成，以产生背景被虚化的图像。
此外，为了进一步提高背景分割的准确性，作为优选方式，图1所示的用于产生背景被虚化的图像的设备还可包括平滑处理单元(未示出)，其用于对前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理，以获得平滑背景分布。图5示出根据本发明示例性实施例进行平滑处理的示例。具体说来，图5中的(A)示出由背景分割单元分割出的背景部分和前景部分；图5中的(B)示出由平滑处理部分通过对前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理而获得的平滑背景分布。作为优选方式，平滑处理单元使用双边滤波器基于预览图像的内容对前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理。在这种情况下，图像合成单元基于平滑背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。具体说来，平滑处理单元可检测边缘部分的像素与周围像素在内容上是否一致(例如，颜色是否一致)，如果边缘部分的像素与周围像素的颜色一致，则可将边缘部分的所述像素的分割结果修正为倾向于周围像素所处的分割部分。例如，对于拍摄图像中的一部分发丝而言，如果这部分发丝被分割到背景部分，而其周围的头发被分割到前景部分，则这部分发丝作为背景概率的概率可从1被修正为0.5或接近0，从而与周围的发丝保持一致。
图6是示出根据本发明示例性实施例的用于产生背景被虚化的图像的方法的流程图。参照图6，在操作S10，由背景分布提取单元100基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布。作为示例，背景分布提取单元100可基于图2所示的结构来执行提取背景分布的操作。在操作S20，由虚化图像产生单元200产生拍摄图像的虚化图像。对于本领域技术人员而言，虚化图像产生单元200可采用任何适当的方式对拍摄图像进行模糊处理以产生相应的虚化图像。这里，应注意，操作S10与操作S20的执行顺序可被颠倒，或者，操作S10与操作S20可被同时执行。在操作S30，由图像合成单元300基于背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。
作为优选方式，根据本发明示例性实施例的用于产生背景被虚化的图像的方法还可包括：对在操作S10提取的背景分布进行二值化处理，以获得前景部分和背景部分，其中，所述背景分布表示图像的像素作为背景的概率分布。在这种情况下，图像合成单元300在操作S30基于前景部分和背景部分将虚化图像的背景与拍摄图像的前景进行合成，以产生背景被虚化的图像。
在此基础上，根据本发明示例性实施例的用于产生背景被虚化的图像的方法还可包括：对以上分割的前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理，以获得平滑背景分布。在这种情况下，图像合成单元300在操作S30基于平滑背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。
根据本发明的用于产生背景被虚化的图像的设备和方法，预览图像被用作提取背景分布的基础，从而不需要为了产生背景虚化的效果而拍摄两个或更多图像，增加了用户使用上的便利性。
此外，根据本发明的优选实施例，在提取背景分布时，可基于拍摄环境而切换不同的操作方式，从而提高背景提取的准确性。
另外，根据本发明的优选实施例，在基于不同焦距的多个预览图像提取背景分布时，可通过对背景分布进行二值化处理来提高背景虚化处理的效率。还可通过平滑处理来进一步提高背景与前景划分的准确性。
本发明的以上各个实施例仅仅是示例性的，而本发明并不受限于此。本领域技术人员应该理解：在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，其中，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。

Claims (13)

1.一种用于产生背景被虚化的图像的设备，所述设备包括：
背景分布提取单元，用于基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布；
虚化图像产生单元，用于产生拍摄图像的虚化图像；以及
图像合成单元，用于基于背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像，
其中，所述背景分布提取单元基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来提取背景分布，或者，所述背景分布提取单元基于多个预览图像的对比度信息来提取背景分布。
2.如权利要求1所述的设备，还包括：
背景分割单元，用于对背景分布进行二值化处理，以获得前景部分和背景部分，其中，所述背景分布表示图像的像素作为背景的概率分布，图像合成单元基于前景部分和背景部分将虚化图像的背景与拍摄图像的前景进行合成，以产生背景被虚化的图像。
3.如权利要求2所述的设备，还包括：
平滑处理单元，用于对前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理，以获得平滑背景分布，其中，图像合成单元基于平滑背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像。
4.如权利要求2所述的设备，其中，背景分割单元基于最大流最小割方法来进行二值化处理。
5.如权利要求3所述的设备，其中，平滑处理单元使用双边滤波器基于预览图像的内容对前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述背景分布提取单元基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来提取背景分布，其中，预览图像与拍摄图像具有相同的焦距，预览图像在未启用闪光灯的情况下被捕获，拍摄图像在启用闪光灯的情况下被捕获。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述背景分布提取单元基于多个预览图像的对比度信息来提取背景分布，其中，所述多个预览图像具有不同的焦距。
8.如权利要求1所述的设备，其中，所述背景分布提取单元包括：
图像接收单元，当拍摄环境为室内时，所述图像接收单元接收预览图像和拍摄图像，其中，预览图像与拍摄图像具有相同的焦距，预览图像在未启用闪光灯的情况下被捕获，拍摄图像在启用闪光灯的情况下被捕获；当拍摄环境为室外时，图像接收单元接收多个预览图像，其中，所述多个预览图像具有不同的焦距；
图像信息提取单元，当拍摄环境为室内时，所述图像信息提取单元提取预览图像和拍摄图像的亮度信息，当拍摄环境为室外时，所述图像信息提取单元提取所述多个预览图像的对比度信息；
背景分布产生单元，当拍摄环境为室内时，所述背景分布产生单元基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来产生背景分布，当拍摄环境为室外时，所述背景分布产生单元基于所述多个预览图像的对比度信息来产生背景分布。
9.如权利要求8所述的设备，其中，背景分布提取单元根据是否将启用闪光灯来确定拍摄环境为室内还是室外。
10.如权利要求8所述的设备，其中，每个预览图像被划分为多个数据块，图像信息提取单元提取所述多个数据块在各个预览图像中的对比度信息，并且，背景分布产生单元基于所述对比度信息来计算各个数据块作为背景的概率，
其中，图像信息提取单元基于等式来提取第B个数据块在第i个预览图像中的对比度信息Ci(B)，其中，p(x,y)表示像素，x为像素p(x,y)的横坐标，y为像素p(x,y)的纵坐标，Ip(x,y)表示像素p(x,y)的像素值，表示像素值Ip(x,y)沿x轴方向的梯度，表示像素值Ip(x,y)沿y轴方向的梯度，
其中，背景分布产生单元基于下面的等式来计算第B个数据块作为背景的概率：
<mrow> <msub> <mi>D</mi> <mrow> <mi>B</mi> <mi>G</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>B</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>max</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mi>B</mi> <mi>G</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>B</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>max</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mi>F</mi> <mi>G</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>B</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>max</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mi>B</mi> <mi>G</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>B</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>,</mo> </mrow>
其中，DBG(B)为第B个数据块作为背景的概率，BG表示第一组预览图像，FG表示第二组预览图像，第一组预览图像的背景部分比第二组预览图像的背景部分清楚。
11.一种用于产生背景被虚化的图像的方法，所述方法包括：
基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布；
产生拍摄图像的虚化图像；以及
基于背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像，
其中，基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布的步骤包括：基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来提取背景分布，或者，基于多个预览图像的对比度信息来提取背景分布。
12.一种用于产生背景被虚化的图像的方法，所述方法包括：
基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布；
对背景分布进行二值化处理，以获得前景部分和背景部分，其中，所述背景分布表示图像的像素作为背景的概率分布；
对前景部分和背景部分的边缘进行平滑处理，以获得平滑背景分布；
产生拍摄图像的虚化图像；
基于平滑背景分布将虚化图像与拍摄图像进行合成，以产生背景被虚化的图像，
其中，基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布的步骤包括：基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来提取背景分布，或者，基于多个预览图像的对比度信息来提取背景分布。
13.如权利要求12所述的方法，其中，基于与拍摄图像相关的预览图像来提取背景分布的步骤包括：
当拍摄环境为室内时，接收预览图像和拍摄图像，提取预览图像和拍摄图像的亮度信息，并基于预览图像与拍摄图像的亮度变化程度来产生背景分布，其中，预览图像与拍摄图像具有相同的焦距，预览图像在未启用闪光灯的情况下被捕获，拍摄图像在启用闪光灯的情况下被捕获；
当拍摄环境为室外时，接收多个预览图像，提取所述多个预览图像的对比度信息，并基于所述多个预览图像的对比度信息来产生背景分布，其中，所述多个预览图像具有不同的焦距。
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