CN113129814B - 应用于led环屏虚拟制片的校色方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于LED环屏虚拟制片的校色方法及系统，通过把色度分量、亮度数据分开计算再存储到一张遮罩上，降低了信息资源占比，保证帧率的稳定、校色时的流畅性；同时通过将关键参数范围映射到虚拟相机坐标并通过外部暴露接口调节关键参数来快速、高效实现校色；将颜色变化与相机位移同步，保证校色过程的流畅性又能实现校色的实时性。

Description

应用于LED环屏虚拟制片的校色方法及系统

技术领域

本发明涉及LED环屏虚拟制片的技术领域，特别涉及一种应用于LED环屏虚拟制片的校色方法及系统。

背景技术

随着LED环屏在广告、电视、电影制作等类型的虚拟制片应用中普及度的不断提升，模块化LED环屏的规模也日益增加。

由于LED环屏是由多个LED模块根据不同的角度拼合而成，故每个LED模块的位置朝向、可视角度和形状都不尽相同，最终将影响拼接完的LED环屏的整体感和画面表现。且目前LED模块使用RGB三基色灯组合排列来显示画面，导致在屏的拼接处会出现色差。此外LED模块的批次不同也会影响色度和亮度的一致性。LED环屏虚拟制片将LED环屏内的画面内容作为最终拍摄的画面背景呈现，对颜色和实时可控性有较高的需求，因此需要对LED环屏进行校色来较为精确地还原人眼感受到的拍摄现场的色调。

传统校色需要在现场测量每个LED模块的亮度及色度，再计算每个LED模块所需的调整系数再做调节，对于大面积LED环屏的调整将消耗大量的时间。且目前市面上主要通过在使用前设定固定数值的方法来对LED环屏进行颜色校正，难以在拍摄过程中实时动态调节效果。拍摄完后再单独对背景校色又会造成大量人员和时间成本的浪费。

发明内容

本发明的目的就是解决背景技术中提到的对多角度大面积LED环屏校色耗时久、实时校色难度高、设备成本高等问题，提出一种应用于LED环屏虚拟制片的校色方法及系统，解决了在虚拟制片过程中相机移动时难以实时校色的技术问题，在面对不同场景时能实时、高效、快速校色。

为实现上述目的，本发明首先提出了一种应用于LED环屏虚拟制片的校色方法，包括：分别获取LED环屏的尺寸、形状、位置、纹理信息；根据所述尺寸、形状、位置信息生成遮罩；根据色度通道生成算法生成可调节色度通道；根据亮度通道生成算法生成可调节亮度通道；将所述可调节色度通道、所述可调节亮度通道叠加到所述遮罩；通过外部暴露接口调整遮罩中关键参数来对LED环屏进行校色。

可选的，根据色度通道生成算法生成可调节色度通道具体为：通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；根据正交坐标信息和偏移参数分别计算两个独立子空间的色度分量；将所述色度分量存储在到每个色度通道中，从而生成一个可调节色度通道。

可选的，根据亮度通道生成算法生成可调节亮度通道具体为：通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；将alpha通道分别映射到两个独立子空间；设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；根据正交坐标信息、偏移参数、alpha通道值信息和预乘强度参数分别计算两个独立子空间的亮度分量；将所述亮度分量存储到亮度通道中，从而生成一个可调节亮度通道。

可选的，计算两个独立子空间的亮度分量具体为：将正交坐标信息与偏移参数之和作为底数，所述alpha通道值信息作为指数做乘幂运算；将乘幂运算的结果与所述预乘强度参数相乘得到所述正交坐标信息处的亮度分量。

可选的，通过外部暴露接口调整遮罩中关键参数来对LED环屏进行校色具体包括：通过将所述遮罩绑定至虚拟相机从而使偏移参数映射到相机移动范围；通过外部暴露接口对偏移参数、alpha通道值信息、预乘强度参数进行调整来实现实时校色。

本发明实施例还提供了一种应用于LED环屏虚拟制片的校色系统，包括：

获取模块，所述获取模块被配置为分别获取LED环屏的尺寸、形状、位置、纹理信息；遮罩生成模块，所述遮罩生成模块被配置为根据所述尺寸、形状、位置信息生成遮罩；色度通道生成模块，所述色度通道生成模块被配置为根据色度通道生成算法生成可调节色度通道；亮度通道生成模块，所述亮度通道生成模块被配置为根据亮度通道生成算法生成可调节亮度通道；叠加模块，所述叠加模块被配置为将所述可调节色度通道、所述可调节亮度通道叠加到所述遮罩；校色模块，所述校色模块被配置为通过外部暴露接口调整遮罩中关键参数来对LED环屏进行校色。

可选的，所述色度通道生成模块还包括：第一拆分模块，所述第一拆分模块被配置为通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；第一设置模块，所述第一设置模块被配置为设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；色度分量计算模块，所述色度分量计算模块被配置为根据正交坐标信息和偏移参数分别计算两个独立子空间的色度分量；色度分量存储模块，所述色度分量存储模块被配置为将所述色度分量存储在到每个色度通道中，从而生成一个可调节色度通道。

可选的，所述亮度通道生成模块还包括：第二拆分模块，所述第二拆分模块被配置为通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；alpha通道映射模块，所述alpha通道映射模块被配置为将alpha通道分别映射到两个独立子空间；第二设置模块，所述第二设置模块被配置为设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；亮度分量计算模块，所述亮度分量计算模块被配置为根据正交坐标信息、偏移参数、alpha通道值信息和预乘强度参数分别计算两个独立子空间的亮度分量；亮度分量存储模块，所述亮度分量存储模块被配置为将所述亮度分量存储到亮度通道中，从而生成一个可调节亮度通道。

可选的，所述校色模块还包括：绑定模块，所述绑定模块被配置为通过将所述遮罩绑定至虚拟相机从而使偏移参数映射到相机移动范围；调整模块，所述调整模块被配置为通过外部暴露接口对偏移参数、alpha通道值信息、预乘强度参数进行调整来实现实时校色。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供的一种应用于LED环屏虚拟制片的校色方法及系统，本发明实施例应用于LED环屏虚拟制片的校色方法把色度分量、亮度数据分开计算，再存储到一张遮罩上，降低了信息资源占比，保证帧率的稳定、校色时的流畅性。同时通过将关键参数范围映射到虚拟相机坐标，并通过外部暴露接口调节关键参数来快速、高效实现校色。将颜色变化与相机位移同步，保证校色过程的流畅性又能实现校色的实时性。

进一步的，本发明实施例中，将纹理坐标拆分成U和V两个正交坐标，并将坐标范围归一化，从而将纹理空间拆分为两个独立子空间，之后对两个独立子空间分别进行处理，从而实现对应用于虚拟制片的LED环屏进行单独一个方向的颜色调整。具体的，可分别对应用于虚拟制片的LED环屏进行水平方向的颜色调整或垂直方向的颜色调整，水平方向和垂直方向的颜色调整之间互不干扰，避免由于LED环屏中像素在水平方向和垂直方向不同的颜色变化率，从而在校色过程中产生的混叠效应，使整个校色过程更加简便、精准。

进一步的，本发明实施例中的偏移参数可以根据需要在水平方向或垂直方向进行分别设置，从而在校色时使应用于虚拟制片的LED环屏的某个区域的颜色可以分别以水平方向某个区域或垂直方向某个区域为基准，或以两者的相应组合来进行调整，大大增加了LED环屏校色的自由度。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例提供的应用于LED环屏虚拟制片的校色方法流程框图之一；

图2为本发明实施例提供的应用于LED环屏虚拟制片的校色方法流程框图之二；

图3为本发明实施例提供的应用于LED环屏虚拟制片的校色方法流程框图之三；

图4为本发明实施例提供的应用于LED环屏虚拟制片的校色方法流程框图之四；

图5为本发明实施例提供的应用于LED环屏虚拟制片的校色系统结构框图之一；

图6为本发明实施例提供的应用于LED环屏虚拟制片的校色系统结构框图之二；

图7为本发明实施例提供的应用于LED环屏虚拟制片的校色系统结构框图之三；

图8为本发明实施例提供的应用于LED环屏虚拟制片的校色系统结构框图之四。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。

参阅图1，本发明实施例提出一种应用于LED环屏虚拟制片的校色方法，包括下列步骤：

步骤S10，分别获取LED环屏的尺寸、形状、位置、纹理信息；其中，LED环屏的尺寸、形状、位置信息可以是固定参数，也可以是可调节参数。这些参数可以预先设置好并被存储在应用于LED环屏虚拟制片的校色系统中以备随时获取或根据实际需要进行设定。

步骤S20，根据所述尺寸、形状、位置信息生成遮罩；在本实施例中，在获取LED环屏尺寸、形状信息数据后，按尺寸信息一比一生成遮罩。在其他实施例中，也可根据需要对遮罩的大小进行适当调节。

步骤S30，根据色度通道生成算法生成可调节色度通道；其中，所述可调节色度通道可包含若干个子色度通道，用来存储LED环屏对应的色度信息。在本实施例中，采用RGB模式。在其他实施例中，可采用其他模式，例如cmyk等其他模式。

步骤S40，根据亮度通道生成算法生成可调节亮度通道；其中可调节亮度通道用来存储LED环屏对应的亮度信息。

步骤S50，将所述可调节色度通道、所述可调节亮度通道叠加到所述遮罩；其中，将可调节色度、亮度通道叠加到遮罩后，可调节色度、亮度两个通道上存储的信息和对应关系也被分别映射到遮罩。叠加的可调节色度通道之间，可调节色度通道和可调节亮度通道之间是分别独立的。对单独一个通道进行操作不会对其他通道产生影响，但遮罩会根据所有的通道上存储的信息自适应生成对应的用于LED环屏校色的数据。

步骤S60，通过外部暴露接口调整遮罩中关键参数来对LED环屏进行校色；其中，外部暴露接口通过设在本发明实施例应用于LED环屏虚拟制片的校色系统中的智能终端图形交互界面来实现遮罩中关键参数的输入或调整，此外还可以采用命令行等方式访问所述遮罩对应外部暴露接口来实现关键参数的输入或调整。

请参考图2，根据色度通道生成算法生成可调节色度通道S30具体还包括如下步骤：

步骤S310，通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；其中纹理坐标也叫位图坐标位于纹理空间中是一个二维数组，它的元素是一些颜色值。LED环屏中每一个像素都有一个唯一的纹理坐标，这个纹理坐标可以被认为是一个列(column)和行(row)的值，它们分别由U和V来表示。而本发明实施例中，将纹理坐标拆分成U和V两个正交坐标，并将坐标范围归一化，从而将纹理空间拆分为两个独立子空间。之后对两个独立子空间分别进行处理，从而实现对应用于虚拟制片的LED环屏进行单独一个方向的颜色调整。具体的，可分别对应用于虚拟制片的LED环屏进行水平方向的颜色调整或垂直方向的颜色调整，水平方向和垂直方向的颜色调整之间互不干扰，避免由于LED环屏中像素在水平方向和垂直方向不同的颜色变化率，从而在校色过程中产生的混叠效应，使整个校色过程更加简便、精准。

步骤S320，设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；其中偏移量为水平或垂直方向的偏移量。默认偏移量为每个像素所在的正交坐标中点以便于调参。本发明实施例中，由于偏移量可以根据需要在水平方向或垂直方向进行分别设置，从而在校色时使应用于虚拟制片的LED环屏的某个区域的颜色可以分别以水平方向某个区域或垂直方向某个区域为基准，或以两者的相应组合来进行调整，大大增加了LED环屏校色的自由度。

步骤S330，根据正交坐标信息和偏移参数分别计算两个独立子空间的色度分量；其中独立子空间的色度分量为应用于虚拟制片的LED环屏的全部区域或部分选定区域在水平方向的色度分量或垂直方向的色度分量。

步骤S340，将所述色度分量存储在到每个色度通道中，从而生成一个可调节色度通道；具体的，色度分量以坐标从小到大的方向顺序存储，再拼接成一个色度通道。

请参考图3，根据亮度通道生成算法生成可调节亮度通道S40具体还包括如下步骤：

步骤S410，通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；其中通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间的具体步骤和步骤S310中描述的一致，在此就不再赘述。

步骤S420，将alpha通道分别映射到两个独立子空间；

在本实施例中，将alpha通道分别映射到两个独立子空间，从而使alpha通道值与两个独立子空间中的正交坐标分别建立相应的映射关系，从而使每一个正交坐标值对有一个唯一的alpha通道值与之对应，为后续的计算提供方便。

步骤S430，设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；其中设置偏移参数的具体步骤和步骤S320中描述的一致，在此就不再赘述。

步骤S440，根据正交坐标信息、偏移参数、alpha通道值信息和预乘强度参数分别计算两个独立子空间的亮度分量；其中，将正交坐标信息与偏移参数之和作为底数，所述alpha通道值信息作为指数做乘幂运算；将乘幂运算的结果与所述预乘强度参数相乘得到所述正交坐标信息处的亮度分量。

步骤S450，将所述亮度分量存储到亮度通道中，从而生成一个可调节亮度通道；亮度分量的也是以坐标从小到大的方向顺序存储，再拼接成一个亮度通道。

请参考图4，通过外部暴露接口调整遮罩中关键参数来对LED环屏进行校色S60具体还包括如下步骤：

步骤S610，通过将所述遮罩绑定至虚拟相机从而使偏移参数映射到相机移动范围；其中虚拟相机是虚拟制片中虚拟场景的相机类，虚拟相机有对应的虚拟场景坐标，能实现与现实相机之间的画面实时传输。在本实施例中，将叠加有可调节色度通道和亮度通道的遮罩绑定至虚拟相机的过程就是将叠加有相应可调色度、亮度通道的遮罩坐标系与虚拟相机坐标系建立映射，遮罩可以通过虚拟相机与现实相机获取到的图像建立联系，并在此基础上进行校色操作。

具体的，现实相机获取的图像通过虚拟相机动态传输至本发明实施例的校色系统中，通过设于本发明校色系统中的图形用户界面可以实时获取到现实相机捕捉到的LED环屏的颜色数据，该现实相机捕捉到的LED环屏的颜色数据作为校色前基准，在通过本发明提供的校色方法实现颜色校准。从而实现将颜色变化与相机位移同步，保证校色过程的流畅性又能实现校色的实时性。

步骤S620，通过外部暴露接口对偏移参数、alpha通道值信息、预乘强度参数进行调整来实现实时校色；具体的，可根据如下公式进行校色，

ColourCorrection＝(UV+Offset)*Color*(UV+Offset)^Distance*Intense

其中，ColourCorrection表示校色结果，UV表示应用于虚拟制片的LED环屏的某个像素点的正交坐标值，Offset表示相应的偏移参数，Distance表示alpha通道值信息用来控制校色衰减强度，Intense：预乘强度用来控制校色强度。

综上，本发明实施例应用于LED环屏虚拟制片的校色方法把速色度分量、亮度数据分开计算，再存储到一张遮罩上，降低了信息资源占比，保证帧率的稳定。同时将关键参数范围映射到虚拟相机坐标，并通过外部暴露接口调节关键参数来快速实现校色。使将颜色变化与相机位移同步，保证校色过程的流畅性又能实现校色的实时性。

基于上述应用于LED环屏虚拟制片的校色方法，本发明实施例还提供了一种应用于LED环屏虚拟制片的校色系统，如图5所示，该系统包括：

获取模块14，所述获取模块被配置为分别获取LED环屏的尺寸、形状、位置、纹理信息；

遮罩生成模块24，所述遮罩生成模块被配置为根据所述尺寸、形状、位置信息生成遮罩；

色度通道生成模块34，所述色度通道生成模块被配置为根据色度通道生成算法生成可调节色度通道；

亮度通道生成模块44，所述亮度通道生成模块被配置为根据亮度通道生成算法生成可调节亮度通道；

叠加模块54，所述叠加模块被配置为将所述可调节色度通道、所述可调节亮度通道叠加到所述遮罩；

校色模块64，所述校色模块被配置为通过外部暴露接口调整遮罩中关键参数来对LED环屏进行校色。

请参考图6，所述色度通道生成模块34还包括：

第一拆分模块341，所述第一拆分模块被配置为通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；

第一设置模块342，所述第一设置模块被配置为设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；

色度分量计算模块343，所述色度分量计算模块被配置为根据正交坐标信息和偏移参数分别计算两个独立子空间的色度分量；

色度分量存储模块344，所述色度分量存储模块被配置为将所述色度分量存储在到每个色度通道中，从而生成一个可调节色度通道。

请参考图7，所述亮度通道生成模块44还包括：

第二拆分模块441，所述第二拆分模块被配置为通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；

alpha通道映射模块442，所述alpha通道映射模块被配置为将alpha通道分别映射到两个独立子空间；

第二设置模块443，所述第二设置模块被配置为设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；

亮度分量计算模块444，所述亮度分量计算模块被配置为根据正交坐标信息、偏移参数、alpha通道值信息和预乘强度参数分别计算两个独立子空间的亮度分量；

亮度分量存储模块445，所述亮度分量存储模块被配置为将所述亮度分量存储到亮度通道中，从而生成一个可调节亮度通道。

请参考图8，所述校色模块64还包括：

绑定模块641，所述绑定模块被配置为通过将所述遮罩绑定至虚拟相机从而使偏移参数映射到相机移动范围；

调整模块642，所述调整模块被配置为通过外部暴露接口对偏移参数、alpha通道值信息、预乘强度参数进行调整来实现实时校色。

综上所述，本发明实施例提出的一种应用于LED环屏虚拟制片的校色系统，该系统可以实现为一种程序的形式，在计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该应用于LED环屏虚拟制片的校色系统的各个程序模块，比如，图5所示的获取模块14、遮罩生成模块24、色度通道生成模块34、亮度通道生成模块44、叠加模块54、校色模块64。各个程序模块构成的程序使得处理器执行本说明书中描述的本申请各个实施例的应用于LED环屏虚拟制片的校色方法中的步骤。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种应用于LED环屏虚拟制片的校色方法，其特征在于，包括：

分别获取LED环屏的尺寸、形状、位置、纹理信息；

根据所述尺寸、形状、位置信息生成遮罩；

根据色度通道生成算法生成可调节色度通道：具体通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；根据正交坐标信息和偏移参数分别计算两个独立子空间的色度分量；将所述色度分量存储在到每个色度通道中，从而生成一个可调节色度通道；

根据亮度通道生成算法生成可调节亮度通道；

将所述可调节色度通道、所述可调节亮度通道叠加到所述遮罩；

通过外部暴露接口调整遮罩中关键参数来对LED环屏进行校色：具体通过将所述遮罩绑定至虚拟相机从而使偏移参数映射到相机移动范围；通过外部暴露接口对偏移参数、alpha通道值信息、预乘强度参数进行调整来实现实时校色。

2.如权利要求1所述的应用于LED环屏虚拟制片的校色方法，其特征在于，根据亮度通道生成算法生成可调节亮度通道具体为：通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；将alpha通道分别映射到两个独立子空间；设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；根据正交坐标信息、偏移参数、alpha通道值信息和预乘强度参数分别计算两个独立子空间的亮度分量；将所述亮度分量存储到亮度通道中，从而生成一个可调节亮度通道。

3.如权利要求2所述的应用于LED环屏虚拟制片的校色方法，其特征在于，计算两个独立子空间的亮度分量具体为：将正交坐标信息与偏移参数之和作为底数，所述alpha通道值信息作为指数做乘幂运算；将乘幂运算的结果与所述预乘强度参数相乘得到所述正交坐标信息处的亮度分量。

4.一种应用于LED环屏虚拟制片的校色系统，其特征在于，包括：获取模块，所述获取模块被配置为分别获取LED环屏的尺寸、形状、位置、纹理信息；遮罩生成模块，所述遮罩生成模块被配置为根据所述尺寸、形状、位置信息生成遮罩；色度通道生成模块，所述色度通道生成模块被配置为根据色度通道生成算法生成可调节色度通道；亮度通道生成模块，所述亮度通道生成模块被配置为根据亮度通道生成算法生成可调节亮度通道；叠加模块，所述叠加模块被配置为将所述可调节色度通道、所述可调节亮度通道叠加到所述遮罩；校色模块，所述校色模块被配置为通过外部暴露接口调整遮罩中关键参数来对LED环屏进行校色，所述校色模块还包括：绑定模块，所述绑定模块被配置为通过将所述遮罩绑定至虚拟相机从而使偏移参数映射到相机移动范围；调整模块，所述调整模块被配置为通过外部暴露接口对偏移参数、alpha通道值信息、预乘强度参数进行调整来实现实时校色；

所述色度通道生成模块还包括：第一拆分模块，所述第一拆分模块被配置为通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；第一设置模块，所述第一设置模块被配置为设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；色度分量计算模块，所述色度分量计算模块被配置为根据正交坐标信息和偏移参数分别计算两个独立子空间的色度分量；色度分量存储模块，所述色度分量存储模块被配置为将所述色度分量存储在到每个色度通道中，从而生成一个可调节色度通道。

5.如权利要求4所述的应用于LED环屏虚拟制片的校色系统，其特征在于，所述亮度通道生成模块还包括：第二拆分模块，所述第二拆分模块被配置为通过将纹理坐标拆分为两个正交坐标来把纹理空间拆分为两个独立子空间；alpha通道映射模块，所述alpha通道映射模块被配置为将alpha通道分别映射到两个独立子空间；第二设置模块，所述第二设置模块被配置为设置偏移参数，所述偏移参数为所述正交坐标中的偏移量用来控制校色范围；亮度分量计算模块，所述亮度分量计算模块被配置为根据正交坐标信息、偏移参数、alpha通道值信息和预乘强度参数分别计算两个独立子空间的亮度分量；亮度分量存储模块，所述亮度分量存储模块被配置为将所述亮度分量存储到亮度通道中，从而生成一个可调节亮度通道。

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