CN108965707A - 一种自动袪底拍摄系统 - Google Patents

Abstract

本发明发明涉及成像过程的影像处理系统，具体为一种自动袪底拍摄系统，包括特征在于：所述自动祛底拍摄系统包括如下步骤：S1、配合摄影所需的光源，摄影并获取用于显示物品的第一个成像图档，其中第一个成像图档上的物品及其特征并将会被获取到图档表面；S2、配合背影光源，摄影并获取显示物品的第二个成像图档，此为背光成像，使得描绘物品外围和任何透孔；本发明由控制住成像系统获取两张图像，并透过其提供系统中物品的图像，并且提供了可预设的颜色和、或强度滤镜显示背景表面，还具有从背景表面或多个表面清楚地描绘图像的优点，还可以适用于获取具有不同形貌，变化部件，反射表面等的物品的图像。

Description

一种自动袪底拍摄系统

技术领域

本发明涉及成像过程的影像处理系统，具体为一种自动袪底拍摄系统。

背景技术

传统的物品拍摄系统以白灯作为底灯，形成纯白底色的物品照片，再以影像处理软件把纯白色背景袪除。此方法无法迅速并精确地找出物品边界，尤其是接近底色的白色物品,或是反光物品。对于复杂的物品，例如多孔或不规则的物品，用家需要进行多次仔细步骤用人眼判定物品边界袪除背景。对于细孔位难以处理或不小心把属于物品部分袪掉。这样的后处理技术可能是耗时的，并且最终可能不会导致必需的图像采集质量和一致性，基于此，本发明设计了一种自动袪底拍摄系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动袪底拍摄系统，以解决上述背景技术中提出传统的后处理技术可能是耗时的，并且最终可能不会导致必需的图像采集质量和一致性的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动祛底拍摄系统，包括特征在于：所述自动祛底拍摄系统包括如下步骤：

S1、配合摄影所需的光源，摄影并获取用于显示物品的第一个成像图档，其中第一个成像图档上的物品及其特征并将会被获取到图档表面；

S2、配合背影光源，摄影并获取显示物品的第二个成像图档，此为背光成像，使得描绘物品外围和任何透孔；

S3、所述第二个成像图档用于背景的图像计算，并生成遮盖层，其中所述遮盖层是二值图像，并且所述背景被分配值0，物品被分配值1；

S4、将遮盖层叠加到第一个成像图档上，并从第一个成像图档提取物品，具有遮盖层的单值0会被定义为背景，并可以后加上用户定义的颜色或透明，使得物品图像可被准确分离。

优选的，所述遮盖层基于第二个成像图档的红色、绿色和蓝色三种添加原色中的每一种的光强度中的每一种来生成，所述红色设置为R简写，绿色设置为G简写，蓝色设置为B简写。

优选的，所述基于第二个成像图档的红色(R)，绿色(G)和蓝色(B) 这三种附加原色中的每一种的光强度中的每一种的光强度均生成遮盖层，整数标度归一化为浮来标准化三个加性原色，设置最亮的点被赋值为1，并且最暗的点被赋值为0。

优选的，所述三种添加颜色中的每一种的亮度均通过哈达玛相乘 (HadamardProduct)，生成高对比度的图像，并在物品和背景之间提供高对比度。

优选的，所述高对比度图像生成采用直方图计算，并采用直方图计算的统计数据定义阈值以将背景与物品分离，通过为背景的像素分配0的二进制值和具有二进制值1的物品的像素来创建遮盖层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明由控制住成像系统获取两张图像，并透过其提供系统中物品的图像，由此物品的图像相对于背景表面具有清晰的物品轮廓，当图像显示时物品所显示的背景表面被分离。把背景与物品图像分离的系统和方法，除了外周边之外，在某些实施例中，这样的物品细孔的轮廓也可以同样清晰找出，并把孔袪成背景。

2、本发明提供了可预设的颜色和、或强度滤镜显示背景表面，使得可以通过观察图像上的图像来显示、检查、审查或评估物品的图像视觉显示单元。

3、本发明提供了在印刷介质上复制物品的图像，并且还具有从背景表面或多个表面清楚地描绘图像的优点，进一步提供了当采集图像时背景表面不存在背景表面上存在的任何伪影。本发明可能需要以使得包括多于一个背景表面的图像被采集的方式拍摄物品，特别是对于非平面物品。这样的背景表面可以彼此正交，并且理想情况下当显示文章的照片时，不应该指示两个或更多个背景表面之间的划定，并且当显示文章时所有背景表面组合形成单个背景在摄影表现。

4、本发明特别适用于获取具有不同形貌，变化部件，反射表面等的物品的图像，例如珠宝饰物，时计和装饰物品，可以通过方式显示这种物品的图像在销售点的网站或视觉展示，以及质量监察和记录此类物品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明过程流程图；

图2为本发明系统示意图；

图3为本发明系统的图像采集和拍摄用灯箱结构图；

图4为本发明系统的图像采集装置和照明组件结构图；

图5为本发明原始背光图像的红(R)，绿(G)和蓝(B)通道的原始直方图；

图6为本发明归一化后图的红(R)，绿(G)和蓝(B)通道的直方图；

图7为本发明红(R)，绿(G)和蓝(B)通道中的哈达玛相乘高对比度灰度直方图计数；

图8为本发明校准亮度的获取第一张图像和第二张图像的背景的校准图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种一种自动祛底拍摄系统，包括特征在于：所述自动祛底拍摄系统包括如下步骤：

S1、配合摄影所需的光源，摄影并获取用于显示物品的第一个成像图档，其中第一个成像图档上的物品及其特征并将会被获取到图档表面；

S2、配合背影光源，摄影并获取显示物品的第二个成像图档，此为背光成像，使得描绘物品外围和任何透孔；

S3、所述第二个成像图档用于背景的图像计算，并生成遮盖层，其中所述遮盖层是二值图像，并且所述背景被分配值0，物品被分配值1；

S4、将遮盖层叠加到第一个成像图档上，并从第一个成像图档提取物品，具有遮盖层的单值0会被定义为背景，并可以后加上用户定义的颜色或透明，使得物品图像可被准确分离。

其中，所述遮盖层基于第二个成像图档的红色、绿色和蓝色三种添加原色中的每一种的光强度中的每一种来生成，所述红色设置为R简写，绿色设置为G简写，蓝色设置为B简写；所述基于第二个成像图档的红色(R)，绿色(G)和蓝色(B)这三种附加原色中的每一种的光强度中的每一种的光强度均生成遮盖层，整数标度归一化为浮来标准化三个加性原色，设置最亮的点被赋值为1，并且最暗的点被赋值为0；所述三种添加颜色中的每一种的亮度均通过哈达玛相乘(Hadamard Product)，生成高对比度的图像，并在物品和背景之间提供高对比度；所述高对比度图像生成采用直方图计算，并采用直方图计算的统计数据定义阈值以将背景与物品分离，通过为背景的像素分配0的二进制值和具有二进制值1的物品的像素来创建遮盖层。

本实施例的一个具体应用为：

参考图1，示出了用于获取和处理用于显示的物品的图像的过程100。

(1)第一张图像获取110。第一张图像是在物品的图像的显示中使用的物品的图像，由此第一张图像的参数，诸如光的效果，颜色，对比度，图像的景深获取的物品，确定物品于最终显示图像上的视觉特性。第一张图像通过诸如数字照相机的光学采集装置获取。获取的第一张图像包含物品和一个或多个背景表面的第一张图像。通过本领域已知的光源调节技术，可于软件中选取不同角度的照明照明，使得第一张图像中的物品合适用作显示，包括没有反光，阴影和变色，使得第一张图像的视觉特性适合用作显示于网络或在印刷媒体上。

(2)第二张图像获取120。获取第二张图像，其被用于准备遮盖层，由此遮盖层随后与用于显示物品的第一张图像的合成。物品的第二张图像也包括一个或多个背景表面的由光学采集装置采集，由此在获取第二张图像的同时从一个或多个背景表面产生背光效果。在获取第二张图像期间，关掉任何照明效果，使得主要照明效果是来自一个或多个背景表面的背光效果，并且使得任何环境光都不干扰背光照明在获取第二张图像时使用的效果。从物品的一个或多个背景表面后面例如通过位于背后表面或背景表面内的光源产生背光照明效果，并且来自背光照明的光源由光学获取装置得出成像，根据背光光学的条件，背光勾划出物品与一个或多个背景表面之间的边缘。当获取第一及第二张图像时，光学采集装置和物品需保持在相同的位置。光学采集装置的景深(DOF)需保持恒定，使得物品的外围和边界在第一张图像和第二张图像之间保持恒定图片。这样并且举例来说，当光学采集设备是诸如数字照相机的设备时，将照相机设置为孔径优先(Av)模式，使得DOF在获取第一张图像和第二张图像之间保持恒定。

(3)遮盖层生成130。利用第二张图像来产生遮盖层，该遮盖层被覆盖或叠加在第一张图像上，以便提供物品的提取。图像处理用于从第二张图像创建掩盖，由此背景表面图像的一部分或物品定义掩盖的表面。在图像处理之后，提供物品与背景表面或表面之间的高对比度图像，然后将其转换为二值图像，由此背景可以被分配0值并且物品被分配1值。文章的显示图像140。物品的图像以电子格式显示在电子显示屏上，或者可以以打印的方式显示。为了显示物品的图像，将上述遮盖层生成130的遮盖层重叠或叠加在第一张图像上，使得第一张图像描绘物品，并且掩盖描绘背景区域，由此背景可以被赋予必要的颜色或透明，导致物品的图像在物品的外周边和物品的任何开口的任何周边以及背景之间分离，显示清晰的轮廓。

参考图2，示出了根据本发明的用于获取和显示根据本发明的物品290的光学表示的系统200的实施例的示意图。

光学表示的系统200包括光学采集设备210，控制器220，处理器230，数据存储器240，用户控制界面250，光源260，视觉显示单元270和背光280。通过与控制器通信的用户控制界面250，用户启动控制器220可操作通信的光源260，以便以获取第一张图像的方式照亮物品290，其中是物品290的图像，其将被用于在背景表面285上显示物品290的图像。要获取的第一张图像可通过与控制器220通信的视觉显示单元270观看。用户可调节光源260的照明参数以及诸如快门速度(图像采集时间)和/或光敏感度(ISO)和/或光圈。可选地，尽量于图像采集设备210上直接调整这些参数，例如当图像设备210 是数码相机。或者，可以自动调整用于采集第一张图像的参数，以便为物品 290的后续显示提供必要的图像。在其中设备210是诸如数字照相机的设备的实施例中，将照相机设置为光圈优先(Av)模式。对于由不同材料形成并且具有不同厚度的不同物品，为了获得用于随后显示物品290的适当的第一张图像，需改变摄影参数，包括孔径，使得物品290的特征保持对焦，具有基本上取决于图像采集装置210的孔径的适当景深。

在本发明的系统200内，光源260可以由一个或多个光源提供，由此这样的光源可以具有可调整的照明条件，例如强度和颜色。或者，这些光源可以位于相对于具有单一浅色和强度的物品510的多个位置处。通过用户控制界面250的用户可以控制光源，其还可以包括激活和去激活特定光源，并且结合光学采集设备的光学采集设置的改变，直到物品的必要图像290用于随后的显示被显示在视觉显示单元270上。

当用户对用于获取第一张图像的图像感到满意时，通过经由用户控制界面的选择来获取第一张图像，或者如果光学采集设备210是数字照相机，则选择拍摄照片按钮，并且存储在数据存储240。应当注意和理解的是，当用户所进行检查第一张图像的照明和图像采集参数调整时，针对第一张图像的适当性所做出的评估时不应评估获取物品290以外的因素，包含在图中的背景及背景285的任何照明效果。物品的任何孔的边界和周边的物品290的边界和周边部分会被勾选描绘，并会在后续袪除。

如图2所示，在本实施例中，物品290位于背景光源表面285上，该背景表面285是所获取的物品290的任何图像的背景表面，并且由于光学采集装置210的方向垂直于背景表面285，在这种情况下，获得物品图像的背景由单个背景表面提供。在背景表面后面提供背景光源280布置，其在获取第二张图像期间提供物品290的背光，其被用于计算及形成遮盖层，以随后从第一张图像提取物品的图像。

在参考图2本实施例中，背光源280与光源260一样可由控制器220操作地控制，并且在用户选择获取第二张图像时，光源260被关掉并开启背光源280。在开启背光源280时，物品290被背光照明，使得光学采集设备可以获取背光的物品的图像，使得物品的边界和周边(包括延伸穿过物品的任何孔)从背景285被清楚地描绘。当获取第一张图像和第二张图像时，物品290 必须保持在相对于光学采集装置210的透镜的相同位置处，使得边界和周边物品290的图像保持在两个图像之间的相同位置上，使得在随后将由根据本发明的第二张图像生成的掩盖叠加在第一张图像上并提取物品图像时，边界和外围保持对齐。

此外，在获取第一张图像时所使用的景深(DOF)必须保持相同并且在获取第二张图像时利用，使得物品290的边界和周边保持在相同的位置这两个图像使得在随后将根据本发明的第二张图像产生的掩盖层覆盖在第一张图像上并提取物品的图像时，边界和周边保持对齐。第二张图像被获取并保存在数据存储器240中，以便进行后续处理，以便生成遮盖层，其随后利用根据本发明的第一张图像上的覆盖。与数据存储器240通信的处理器 230根据本发明提供从存储在数据存储器240中的第二张图像生成遮盖层，由此在图像处理之后，在物品和提供背景，然后将其转换为二进制图像，从而背景可以被分配0值并且物品被分配1值。处理器然后将遮盖层覆盖在第一张图像上，使得物品的边界和外围从背景描绘。用户可以向背景分配特定颜色或透明，并且用户可以通过视觉显示单元270查看适合于后续显示的所提取物品的图像。所显示的图像可以存储在数据存储器240中，并且为了后续的显示目的而被汇出。第一张图像被分开汇出后可以由另一个用户可以根据显示物品290的视觉必需的要求来改变背景的颜色。

参考图3，组件300包括支架310，作为本实施例中的数字照相机的图像获取装置320以及在获取第一和第二张图像期间物品放于拍摄灯箱330中。窗口340放便把物品放入拍摄灯箱330的内部。图像被获取的背景是在背后由背光组件350提供的单个背景表面，在背光组件350上放置要被拍摄的物品。背景表面基本上垂直于图像采集装置320，使得背光可以指向朝向光学采集装置320的方向。

参考图4，光采集装置420由三脚架形式的数码相机和支架构成，并且照明组件400包括拍摄灯箱410，拍摄灯箱410具有穿过其延伸的窗口430。

在本实施例中，待拍摄的物品可以放置在底座表面460上，或者可以通过悬挂物品，尽管没有示出，附加物将被理解为以合适的方式固定物品以用于摄影。第一张图像和第二张图像是通过窗口430由图像获取装置420获取的。对于本实施例的配置中，背面光源450会在获取第二张图像期间开启，随后用于生成遮盖层。性地示出了如参照图4所示和描述的实施例的替代布置。图像采集装置420相对于后表面430倾斜并且倾斜于基座表面440，使得后表面430和基座表面440提供物品的图像所对应的背景。在获取随后用于生成遮盖层的第二张图像期间，光源表面450和440的背光会开启。

图像采集，掩盖生成和图像显示的示例

提供了本发明实施例的一个实例，其中利用了如下根据本发明的步骤：

(1)获取用于显示物品的第一张图像；

(2)获取用于生成遮盖层的第二张图像，用于在第一张图像上覆盖物品的提取；

(3)生成遮盖层；

(4)将遮盖层叠加到第一张图像上并提取物品。

诸如CCD相机的图像获取装置在获取图像时将具有不均匀的亮度分布。根据本发明，在获取第一张图像之前，创建要拍摄物品的背景的校准图，以校正CCD照相机的不均匀亮度分布。

参考图5，红(R)，绿(G)和蓝(B)通道的直方校准图校正之后，并分别处理红(R)通道，绿(G)通道和蓝(B)通道；

参考图6，为了说明的目的，该比例已被转换回[0,255]，在归一化处理之后，利用三个通道中的每个通道值的Hadamard Product，以通用物品和背景的高对比度图像；在形成Hadamard Product的步骤之后，直方图可以包括由于插入一些零(0)值而引起的噪声，并且应用零相位滤波器以平滑直方图的线，如图7所示。

参考图7，自动检测阈值以分离背景502和物品501。图7中的线508示出了用于将背景与物品分离的阈值的检测；通过将背景分配为0并将文章赋值为1。

参考图8，示出了获取第一张图像和第二张图像的背景的校准图的示例。尽管对于肉眼来说，背景可能看起来具有均匀的亮度级别，但是当通过诸如 CCD照相机之类的图像采集装置采集图像时，在采集图像时本来会存在不均匀的亮度分布。不均匀的亮度是由于CCD相机的CCD器件的特定物理特性导致的像素之间的偏差，这可能被认为是器件的器件相关特性，其也可能随着器件的时间和使用而变化。

根据本发明，校准图用于校准背景的图像，使得由图像采集装置采集的背景图像所提供的不均匀亮度可以被校正。背光的背景图像由背景表面的无限远焦点的光学采集装置采集；当生成遮盖层时，校准图被用于第二张图像上作校准；可能需要定期重新采集校准图，因为随着设备老化，CCD的属性可能随时间而改变，并且如果使用不同的图像采集设备则必须要求校准图，因为亮度分布取决于设备。

参考图8，为了说明的目的，背景表面示出归一化的红色通道，归一化的绿色通道和归一化的蓝色通道的表示，其清楚地表现出背景图像上亮度的变化作为采集设备的光学性质函数图像。

在不利用特定光学采集设备的背景的校准图的情况下，背景图像不能被容易地归一化，以便为二进制遮盖层的生成提供恒定的背景图像。

本发明通过利用掩盖生成步骤，并且另外在利用由所有三个R，G和 B通道提供的信息的实施例，经实例证实：如果使用单通道灰度而不是如本发明中所使用的单独的R，G和B，则不可能一致或准确地确定物品的外围和孔的边缘，特别是某些有色物品，例如由黄色形成的黄色物品。本发明实施例中的哈达玛产品用于通过融合从所有三个通道提取的信息来生成图像。Hadamard Product保持最亮的像素仍然是最亮的像素，并且保持最暗的像素仍然最暗，因为1x 1x 1仍然是1并且0x 0x 0仍然是0.但是，它们之间的值非线性地变化。

在特定的应用中，一些运营商或可能会为特定的专利提供优异的结果。然而，对于珠宝类型的物品，已经发现HadamardProdut是优选的，因为已经证明它在各类珠宝类的物品上提供良好的结果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种自动祛底拍摄系统，包括特征在于：所述自动祛底拍摄系统包括如下步骤：

S1、配合摄影所需的光源，摄影并获取用于显示物品的第一个成像图档，其中第一个成像图档上的物品及其特征并将会被获取到图档表面；

S2、配合背影光源，摄影并获取显示物品的第二个成像图档，此为背光成像，使得描绘物品外围和任何透孔；

S3、所述第二个成像图档用于背景的图像计算，并生成遮盖层，其中所述遮盖层是二值图像，并且所述背景被分配值0，物品被分配值1；

S4、将遮盖层叠加到第一个成像图档上，并从第一个成像图档提取物品，具有遮盖层的单值0会被定义为背景，并可以后加上用户定义的颜色或透明，使得物品图像可被准确分离。

2.根据权利要求1所述的一种自动祛底拍摄系统，其特征在于：所述遮盖层基于第二个成像图档的红色、绿色和蓝色三种添加原色中的每一种的光强度中的每一种来生成，所述红色设置为R简写，绿色设置为G简写，蓝色设置为B简写。

3.根据权利要求1所述的一种自动祛底拍摄系统，其特征在于：所述基于第二个成像图档的红色(R)，绿色(G)和蓝色(B)这三种附加原色中的每一种的光强度中的每一种的光强度均生成遮盖层，整数标度归一化为浮来标准化三个加性原色，设置最亮的点被赋值为1，并且最暗的点被赋值为0。

4.根据权利要求1所述的一种自动祛底拍摄系统，其特征在于：所述三种添加颜色中的每一种的亮度均通过哈达玛相乘(Hadamard Product)生成高对比度图像。

5.根据权利要求1所述的一种自动祛底拍摄系统，其特征在于：所述高对比度图像生成直方图，并采用直方图计算的统计数据定义阈值以将背景与物品分离，通过为背景的像素分配0的二进制值和具有二进制值1的物品的像素来创建遮盖层。