基于圖像拼接的視頻編輯研究

梁曉龍 鄭建龍 裴向前

摘 要：從本質(zhì)角度來(lái)講，可以將影視作品的拍攝過(guò)程看成是對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行虛擬重構(gòu)的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，由于劇組經(jīng)費(fèi)、拍攝內(nèi)容的限制，制作人員常常需要利用圖像拼接的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)劇本內(nèi)容的演繹。本文從全景圖拼接技術(shù)入手，對(duì)基于圖像拼接的視頻編輯進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：圖像拼接；影視視頻；編輯

隨著人們生活水平的不斷提升，人們對(duì)精神生活的要求變得越來(lái)越高。這種變化為影視行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生的積極的促進(jìn)作用。為了從競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中獲得更多的受眾，制作人員需要利用圖像拼接技術(shù)，提高影視視頻內(nèi)容的吸引力。

一、全景圖拼接技術(shù)

結(jié)合我國(guó)的影視視頻編輯經(jīng)驗(yàn)可知，全景圖的拼接工作大多是通過(guò)以下幾種方式完成的：

（一）圓柱拼接方式

這種拼接方式主要包含以下幾個(gè)步驟：

第一，柱面投影步驟。該步驟需要將影視視頻中的幀坐標(biāo)、柱坐標(biāo)以及圖像坐標(biāo)等確定出來(lái)。

第二，選擇圓柱中心軸步驟。從本質(zhì)角度來(lái)講，如果將影視作品的拍攝過(guò)程看成是攝影機(jī)在同一平面中移動(dòng)的過(guò)程，則攝影機(jī)所得圖像在各個(gè)平面上的交線應(yīng)該屬于平行關(guān)系。為了防止全景圖出現(xiàn)卷曲問(wèn)題，需要對(duì)圓柱中心軸的選擇過(guò)程加以重視[ 1 ]。

第三，全景圖生成步驟。當(dāng)上述操作結(jié)束之后，編輯人員可以利用圓柱投影中全景圖坐標(biāo)及幀坐標(biāo)的實(shí)際映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)全景圖的生成。

（二）平面拼接方式

在影視視頻編輯過(guò)程中，平面拼接方式的編輯流程主要包含以下幾個(gè)步驟：

第一，計(jì)算投影矩陣步驟。在這個(gè)步驟中，編輯人員需要從整個(gè)影視視頻中隨意選出兩幀，以這兩幀為參照，將二者的透視投影矩陣確定出來(lái)。然后通過(guò)相鄰幀的傳遞性特點(diǎn)，將其他幀與第一幀之間的投影關(guān)系確定出來(lái)。

第二，估計(jì)全景圖大小步驟。這項(xiàng)工作需要結(jié)合計(jì)算機(jī)的影像圖片儲(chǔ)存格式要求完成。

第三，計(jì)算全景圖步驟。該步驟需要利用各幀圖像與全景圖關(guān)系的逆投影處理完成[ 2 ]。

第四，處理運(yùn)動(dòng)物體步驟。為了保證影視視頻中運(yùn)動(dòng)物體的有效處理，可以實(shí)現(xiàn)將包含運(yùn)動(dòng)物體的所有幀選擇出來(lái)，然后通過(guò)分割的方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體與幀圖像之間的分離處理。

二、基于圖像拼接的視頻編輯

這里主要從以下幾方面入手，對(duì)基于圖像拼接的影視視頻編輯進(jìn)行分析：

（一）影視視頻圖像編輯方面

影視視頻膠片保管的要求較高，當(dāng)膠片表面出現(xiàn)劃痕時(shí)，影視視頻的內(nèi)容將會(huì)受到影響。通常情況下，運(yùn)動(dòng)物體會(huì)在多個(gè)連續(xù)幀中出現(xiàn)。影視視頻直接編輯方式的工作量較大，且該過(guò)程中存在較多的重復(fù)編輯任務(wù)。對(duì)此，可以利用圖像拼接提高這項(xiàng)編輯任務(wù)的工作效率，具體編輯步驟如下：第一，從損壞運(yùn)動(dòng)物體中選出數(shù)量適宜的特征點(diǎn)，并進(jìn)行特征點(diǎn)匹配處理。當(dāng)匹配操作完成后，視頻編輯人員需要將損壞運(yùn)動(dòng)物體與整個(gè)影視視頻之間的平面投影關(guān)系確定出來(lái)。第二，利用平面投影關(guān)系將出現(xiàn)損壞問(wèn)題的運(yùn)動(dòng)物體分割出來(lái)，并對(duì)分割完成的全景圖序列進(jìn)行精確計(jì)算[ 4 ]。第三，利用全景圖序列參數(shù)重新編輯出新的全景圖像（不存在運(yùn)動(dòng)物體損壞問(wèn)題）；第四，結(jié)合逆投影操作，實(shí)現(xiàn)影視視頻所有包含該運(yùn)動(dòng)物體的幀坐標(biāo)系與全景圖的融合；第五，將新序列輸出出來(lái)，即可獲得無(wú)損的影視視頻。

（二）運(yùn)動(dòng)全景圖生成方面

在影視作品制作過(guò)程中，當(dāng)劇情無(wú)法通過(guò)表演過(guò)程重現(xiàn)時(shí)，需要通過(guò)處理連續(xù)運(yùn)動(dòng)物體視頻的方式，生成完整的運(yùn)動(dòng)全景圖。運(yùn)動(dòng)全景圖要求圖像中的所有運(yùn)動(dòng)物體之間相互獨(dú)立，且完整呈現(xiàn)于圖像中。結(jié)合以往的影視視頻編輯工作可知，編輯人員在選擇運(yùn)動(dòng)物體所在幀的過(guò)程中，常常會(huì)引發(fā)運(yùn)動(dòng)物體突兀出現(xiàn)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)物體黏連問(wèn)題。對(duì)此，可以將圖像拼接作為生成運(yùn)動(dòng)全景圖的基本要素，從所有包含運(yùn)動(dòng)物體的幀中任意選出一幅作為參照，并在全景圖中找出該幀所在的位置，將其看成影視視頻的前景區(qū)域。當(dāng)上述工作完成之后，需要按照影視視頻中運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)順序（即幀的順序），將其他包含運(yùn)動(dòng)物體的幀在全景圖中的對(duì)應(yīng)位置確定出來(lái)[ 5 ]。當(dāng)其他包含運(yùn)動(dòng)物體的幀與全景圖中參照幀之間的重合范圍低于預(yù)先設(shè)定的閾限時(shí)，可以判斷二者之間不存在黏連問(wèn)題，因此，可以將該幀在全景圖中的對(duì)應(yīng)范圍看成前景區(qū)域。重復(fù)這個(gè)步驟，即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)全景圖生成目的。

（三）影視視頻中運(yùn)動(dòng)物體去除方面

影視視頻的拍攝過(guò)程常常會(huì)受到某些不可預(yù)測(cè)的外部因素的影響。例如，某古裝劇的主演急于趕往下一個(gè)片場(chǎng)，當(dāng)導(dǎo)演宣布該條通過(guò)之后，攝影師突然發(fā)現(xiàn)視頻的最后突然闖入一只野兔。如果利用摳圖技術(shù)對(duì)該段影視視頻進(jìn)行編輯處理，由于野兔處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此，這項(xiàng)處理工作需要花費(fèi)制作人員較多時(shí)間，且處理過(guò)程很容易將視頻中的其他部分摳除。為了改善這種局面，提升影視視頻的質(zhì)量，可以將圖像拼接應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)物體的去除編輯中，具體的操作流程如下：第一，從影視視頻中的運(yùn)動(dòng)物體中選出一定數(shù)量的特征點(diǎn)，進(jìn)行特征點(diǎn)匹配處理。當(dāng)上述處理工作完成之后，需要將野兔這一運(yùn)動(dòng)物體與完整影視視頻之間的平面投影關(guān)系確定出來(lái)。第二，將平面投影關(guān)系作為參考依據(jù)，將野兔從影視視頻中分割出來(lái)；第三，將分割掉野兔之后的背景全景圖序列確定出來(lái)；第四，利用全景圖進(jìn)行逆投影處理，使得影視視頻的所有幀坐標(biāo)系與背景全景圖融為一體。最后將此時(shí)的背景序列輸出出來(lái)，即可得到不包含野兔這一運(yùn)動(dòng)物體的影視視頻。

三、結(jié)論

由于膠片劃痕、闖入運(yùn)動(dòng)物體等因素的影響，影視視頻的編輯工作通常需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。為了改善這種現(xiàn)象，可以將圖像拼接作為編輯影視視頻的基本技術(shù)，利用生成運(yùn)動(dòng)全景圖、基于逆投影的運(yùn)動(dòng)物體去除等方法，提升影視視頻的編輯效率。

參考文獻(xiàn)：

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