提高led顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法和設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法和設備，該方法包括步驟：將攝像機獲得的圖像與LED顯示屏圖像源進行匹配，得到變換矩陣；通過變換矩陣找出攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩者的匹配部分；摳取攝像機獲得的圖像中的匹配部分的前景圖像，并保存前景圖像；將LED顯示屏圖像源中的匹配部分通過變換矩陣轉換得到替換畫面；將攝像機獲得的圖像中的匹配部分替換為替換畫面，得到替換后的背景畫面；將替換后的背景畫面與前景圖像融合得到用于播放的錄制節(jié)目圖像，并保存。本發(fā)明提供的方法和設備，通過圖像匹配、摳取前景圖像和圖像合成的方法來實現(xiàn)圖像替換，可以很好地改善電視畫面中LED顯示屏的顯示效果。
【專利說明】提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法和設備
【技術領域】
[0001]本申請涉及電視節(jié)目錄制過程中LED顯示屏的顯示效果改進【技術領域】，具體涉及近景拍攝時電視畫面中LED顯示屏的畫面出現(xiàn)顆粒狀或飄忽的條紋，影響LED顯示屏的顯示質量，干擾電視機前觀眾的視覺效果等問題，從而利用圖像替換來改進顯示效果的方法及設備。
【背景技術】
[0002]LED顯示屏由LED拼裝組成，可通過時空協(xié)調完成全彩色視頻圖像的大面積、高亮顯示，是集光電子技術、微電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、圖像處理技術和嵌入式控制技術為一體的高科技產(chǎn)品。LED屬眩光小的冷光源，新型LED顯示屏具有工作電壓低、功耗小、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定、易現(xiàn)場拼裝等優(yōu)點。
[0003]近年來，LED顯示屏以其變化豐富的色彩、圖案實時動態(tài)的顯示模式凸顯了完美的多媒體效果，成為信息傳播的劃時代產(chǎn)品。其強大的視覺沖擊力為影視工作者帶來了廣闊的藝術發(fā)揮空間，在影視演播與直播的大型活動中也越來越多地被使用。作為舞臺背景，LED顯示屏提供了各種生動、絢麗的背景畫面和更多的交互功能，使舞臺背景畫面亦動亦靜，使表演和背景融為一體，讓人們有身臨其境的沉浸感，完美地將表演現(xiàn)場與節(jié)目意境深度融合，實現(xiàn)了其他舞臺美術設備難以企及的功能和效果。
[0004]現(xiàn)場觀眾對LED顯示屏的觀看效果和感受十分直觀，在屏幕尺寸和像素間距與觀看距離適當?shù)那闆r下，直視式顯示屏就可以獲得極佳的效果。但是，電視機前觀眾的數(shù)量要遠遠大于現(xiàn)場觀眾的數(shù)量，所以，電視機前觀眾的觀看效果則是電視技術工作者研究和討論的重點。很多電視臺都使用了 LED顯示屏，但得到的電視畫面效果卻差異很大，有的自始至終畫面色彩鮮艷、清晰穩(wěn)定；有的遠景時畫面小看不清，近景時或者是一些活動的亮點，或者是飄忽的條紋干擾；在一些人物特寫鏡頭中，時常會出現(xiàn)網(wǎng)紋干擾，嚴重影響電視機觀眾的視覺感受。
[0005]李博航在專利“提高LED圖像顯示效果的系統(tǒng)”專利號:200920105756.7)中提出將點陣圖像經(jīng)過光學處理，使呈現(xiàn)給觀眾的圖像沒有點陣間隙的感覺，從而提高LED圖像顯示效果的目的。孫婷也在專利“一種提高LED顯示屏顯示效果的裝置”(專利號:201110398036.6)中設置全反射勻光裝置，利用反射原理，使顯示屏幕上的三基色發(fā)光元件發(fā)出的光線均勻混合，減少像素間產(chǎn)生的光串擾，降低畫面顆粒感，柔化屏幕出光亮度，使畫面更加柔和均勻，從而提高LED屏顯示效果。由此可以看出，在現(xiàn)有的技術中，一般是從LED顯示屏的選型或攝像機的拍攝距離等使用過程中的注意事項方面對電視畫面效果進行改善。如使LED顯示屏相鄰像素中心點之間的距離盡可能?。籐ED顯示屏的填充系數(shù)，即每個像素的發(fā)光面積與該像素所占物理表面積之比盡可能高；對于確定的顯示屏，可以通過調整其在電視熒幕上的圖像的大小比例，獲得滿意的效果；對源圖像進行插值后用更多的像素數(shù)顯示。但是，這些方法都不能從根本上改善近景拍攝時電視畫面中LED屏顯示的畫面出現(xiàn)顆粒狀或飄忽的條紋，干擾電視機前觀眾的視線等問題。
【發(fā)明內容】

[0006]本申請的目的在于，針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供的一種提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法和設備，采用圖像替換的方法，提高電視畫面中LED顯示屏的顯示效果，具有更強的實用性。
[0007]為達到上述目的，本申請采取的技術方案是:提供一種提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008]將攝像機獲得的圖像與LED顯示屏圖像源進行匹配，得到變換矩陣；
[0009]通過變換矩陣找出攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩者的匹配部分；
[0010]摳取攝像機獲得的圖像中的匹配部分的前景圖像，并保存前景圖像；在優(yōu)選的實施方式中，可以采用貝葉斯摳圖算法獲取攝像機獲得的圖像中的匹配部分的前景圖像。
[0011]將LED顯示屏圖像源中的匹配部分通過變換矩陣轉換得到替換畫面；
[0012]將攝像機獲得的圖像中的匹配部分替換為替換畫面，得到替換后的背景畫面；
[0013]將替換后的背景畫面與前景圖像融合得到用于播放的錄制節(jié)目圖像，并保存。在優(yōu)選的實施方式中，可以采用梯度比較算法將替換后的背景畫面與前景圖像融合得到用于播放的錄制節(jié)目圖像。
[0014]所述將攝像機獲得的圖像與LED顯示屏圖像源進行匹配，得到變換矩陣步驟進一步包括:
[0015]分別選擇攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩幅圖像作為兩幅待匹配圖像；
[0016]分別提取攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源的特征點；
[0017]基于從攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源提取的特征點，分別構建攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合；
[0018]將攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合通過圖像匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點；在優(yōu)選的實施方式中，圖像匹配算法可以為SIFT匹配算法；
[0019]根據(jù)上述對應匹配點構造變換矩陣。
[0020]所述將攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合通過圖像匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點步驟還進一步包括，消除誤匹配點；在優(yōu)選的實施方式中，可以采用RANSAC算法消除誤匹配點。
[0021]所述根據(jù)上述對應匹配點構造變換矩陣步驟進一步包括:根據(jù)消除誤匹配點后的對應匹配點構造變換矩陣。
[0022]本申請還提供了一種提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的設備，其特征在于包括:
[0023]匹配裝置，用于將攝像機獲得的圖像與LED顯示屏圖像源進行匹配，得到變換矩陣；
[0024]查找裝置，用于通過變換矩陣找出攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩者的匹配部分；
[0025]摳取裝置，用于摳取攝像機獲得的圖像中的匹配部分的前景圖像，并保存前景圖像；[0026]轉換裝置，用于將LED顯示屏圖像源中的匹配部分通過變換矩陣轉換得到替換畫面；
[0027]替換裝置，用于將攝像機獲得的圖像中的匹配部分替換為替換畫面，得到替換后的背景畫面；
[0028]合成裝置，用于將替換后的背景畫面與前景圖像融合得到用于播放的錄制節(jié)目圖像，并保存。
[0029]所述匹配裝置包括:
[0030]選擇匹配基本單元裝置，用于分別選擇攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩幅圖像作為兩幅待匹配圖像；
[0031]提取特征點裝置，用于提取攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源的特征點；
[0032]構造特征集合裝置，基于從攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源提取的特征點，用于構建攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合；
[0033]圖像匹配裝置，用于將攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合通過圖像匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點；
[0034]構造變化矩陣裝置，用于根據(jù)上述對應匹配點構造變換矩陣。
[0035]本發(fā)明米用的SIFT 匹配算法，Scale-1nvariant Feature Transform(尺度不變特征轉換)算法。
[0036]本發(fā)明米用的RANSAC算法,Random Sample Consensus,是根據(jù)包含異常數(shù)據(jù)的樣本數(shù)據(jù)集，計算出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型參數(shù)，得到有效樣本數(shù)據(jù)的算。
[0037]本發(fā)明提供的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法具有以下有益效果:
[0038]1、通過圖像匹配、摳取前景圖像和圖像合成的方法實現(xiàn)圖像替換，可以很好地改善電視畫面中LED顯示屏的顯示效果；
[0039]2、上述方法可以用在錄制節(jié)目從導播間傳輸?shù)诫娨暀C的過程中；也可以用在錄制節(jié)目從攝像機傳輸?shù)綄Рラg的過程中；具有運用靈活的特點；
[0040]3、上述方法不僅可以用于電視節(jié)目的錄制過程中，還可以用于播放的其它節(jié)目的錄制過程中，如電影、音樂會等。
[0041]本發(fā)明提供的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的設備具有以下有益效果:
[0042]1、通過匹配裝置、摳取裝置、轉換裝置和合成裝置，可以很好地改善電視畫面中LED顯示屏的顯示效果；
[0043]2、上述設備可以設置在導播間之后和電視機之前，也可以設置在攝像機之后和導播間之前；具有靈活變通的特點；
[0044]3、上述設備還具有成本低，易于實現(xiàn)和推廣等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成本申請的不當限定。在附圖中:
[0046]圖1示意性地示出了根據(jù)本申請一個實施例的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法的流程圖；
[0047]圖2示意性地示出了圖1中的一個步驟的更詳細的流程圖；[0048]圖3示意性地示出了根據(jù)本申請一個實施例的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的設備的結構框圖；
[0049]圖4示意性地示出了利用本申請一個實施例的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量效果的設備布置圖；以及
[0050]圖5示意性地示出了利用本申請另一個實施例的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量效果的設備布置圖；
[0051]圖6示意性地示出了根據(jù)本申請一個實施例的替換后的畫面與前景圖像融合示意圖。
[0052]在這些附圖中，使用相同的參考標號來表示相同或相似的部分。
【具體實施方式】
[0053]為了使本申請的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，以下結合附圖及具體實施例，對本申請作進一步地詳細說明。
[0054]工作站是一種高檔的微型計算機，通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內存儲器和外部存儲器，并且具有較強的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理以及聯(lián)網(wǎng)功能。以往由于筆記本電腦的圖形功能的限制，使它無法完成一些諸如3D圖形設計、CAD產(chǎn)品設計等這樣一類對圖形顯示要求很高的工作。如今，無論是從處理器性能、主板芯片組、圖形芯片部分，甚至諸如DVD-RW周邊外設，都可以與臺式機所比肩，當前的高端筆記本電腦的綜合性能已經(jīng)開始逼近主流的臺式機，加上筆記本電腦與生俱來的便于攜帶、占用空間小、功耗低以及性能穩(wěn)定等特點，使得越來越多的人開始對產(chǎn)生筆記本圖形工作站發(fā)生興趣。同時在日趨激烈的市場競爭中，往往更高的配置更加容易吸引用戶。DELL、IBM、惠普、東芝等公司也紛紛將研發(fā)精力投入到了這一領域中來。
[0055]“圖形工作站”是一種專業(yè)從事圖形、圖像(靜態(tài))、圖像(動態(tài))與視頻工作的高檔次專用電腦的總稱。從工作站的用途來看，無論是三維動畫、數(shù)據(jù)可視化處理乃至cad /cam和eda，都要求系統(tǒng)具有很強的圖形處理能力，從這個意義上來說，可以認為大部分工作站都用作圖形工作站。
[0056]從LED顯示屏的選型和使用過程中的注意事項解決LED顯示屏在電視等錄制節(jié)目中顯示效果的方法，將使LED顯示屏不止成本大大提高或更多地約束藝術創(chuàng)作空間，不能解決根本問題。為了解決電視等錄制節(jié)目中近景時LED顯示屏出現(xiàn)的亮點和飄忽的干擾條紋等問題，本申請公開了一種提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法。
[0057]圖1示意性地示出了根據(jù)本申請一個實施例的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法的流程圖100 ;包括以下步驟:
[0058]在步驟101中，將攝像機獲得的圖像與LED顯示屏圖像源進行匹配，得到變換矩陣；圖像匹配指的是將兩個不同的傳感器從同一個景物取得的兩幅圖像在空間上進行配準，以確定出兩幅圖像之間的平移及旋轉關系。
[0059]圖2示意性地示出了圖1中的步驟101的更詳細的流程圖200 ;包括以下子步驟:
[0060]在子步驟201中，分別選擇攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩幅圖像作為兩幅待匹配圖像。
[0061]在子步驟202中，分別提取攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源的特征點。[0062]在子步驟203中，分別將從上述特征點構成攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合。
[0063]在子步驟204中，將攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合通過圖像匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點。
[0064]根據(jù)本申請的一個實施例，圖像匹配算法可以為SIFT匹配算法。
[0065]根據(jù)本申請的另一個實施例，將攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合通過圖像匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點步驟還進一步包括，消除誤匹配點。
[0066]根據(jù)本申請的又一實施例，消除誤匹配點可以采用RANSAC算法。
[0067]在子步驟205中，根據(jù)上述對應匹配點構造變換矩陣。
[0068]根據(jù)本申請的一個實施例，可以根據(jù)消除誤匹配點后的對應匹配點構造變換矩陣。
[0069]攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩幅圖像分別構成匹配圖像和待匹配圖像；匹配圖像與待匹配圖像之間的匹配點對構成一種影射變換關系，F(xiàn)elixKlein提出2D影射變換是一種可逆映射變換，即存在一個3X3的非奇異矩陣M，使得平面IR中的任何一個向量點(x，y)都可以表示成另一個平面IP中的向量點(X' ,1')并存在M的逆矩陣，影射變換方程如下:
【權利要求】
1.一種提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法，其特征在于，包括以下步驟: 將攝像機獲得的圖像與LED顯示屏圖像源進行匹配，得到變換矩陣； 通過變換矩陣找出攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩者的匹配部分； 摳取攝像機獲得的圖像中的匹配部分的前景圖像，并保存前景圖像； 將LED顯示屏圖像源中的匹配部分通過變換矩陣轉換得到替換畫面； 將攝像機獲得的圖像中的匹配部分替換為替換畫面，得到替換后的背景畫面: 將替換后的背景畫面與前景圖像融合得到用于播放的錄制節(jié)目圖像，并保存。
2.根據(jù)權利要求1所述的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法，其特征在于，所述將攝像機獲得的圖像與LED顯示屏圖像源進行匹配，得到變換矩陣步驟進一步包括: 分別選擇攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩幅圖像作為兩幅待匹配圖像: 分別提取攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源的特征點； 基于從攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源提取的特征點，分別構建攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合: 將攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合通過圖像匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點； 根據(jù)上述對應匹配點構造變換矩陣。
3.根據(jù)權利要求2所述的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法，其特征在于，所述圖像匹配算法為SIFT匹配算法。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法，其特征在于，所述將攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合通過圖像匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點步驟還進一步包括，消除誤匹配點。
5.根據(jù)權利要求4所述的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法，其特征在于，所述將攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合通過圖像匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點步驟還進一步包括，采用RANSAC算法消除誤匹配點。
6.根據(jù)權利要求5所述的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法，其特征在于，所述根據(jù)上述對應匹配點構造變換矩陣步驟進一步包括:根據(jù)消除誤匹配點后的對應匹配點構造變換矩陣。
7.根據(jù)權利要求1所述的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法，其特征在于，采用貝葉斯摳圖算法獲取攝像機獲得的圖像中的匹配部分的前景圖像。
8.根據(jù)權利要求1所述的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的方法，其特征在于，采用梯度比較算法將替換后的背景畫面與前景圖像融合得到用于播放的錄制節(jié)目圖像。
9.一種提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的設備，其特征在于包括: 匹配裝置，用于將攝像機獲得的圖像與LED顯示屏圖像源進行匹配，得到變換矩陣； 查找裝置，用于通過變換矩陣找出攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩者的匹配部分； 摳取裝置，用于摳取攝像機獲得的圖像中的匹配部分的前景圖像，并保存前景圖像；轉換裝置，用于將LED顯示屏圖像源中的匹配部分通過變換矩陣轉換得到替換畫面；替換裝置，用于將攝像機獲得的圖像中的匹配部分替換為替換畫面，得到替換后的背景畫面；合成裝置，用于將替換后的背景畫面與前景圖像融合得到用于播放的錄制節(jié)目圖像，并保存。
10.根據(jù)權利要求9所述的提高LED顯示屏在錄制節(jié)目中顯示質量的設備，其特征在于，所述匹配裝置包括: 選擇匹配基本單元裝置，用于分別選擇攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源兩幅圖像作為兩幅待匹配圖像； 提取特征點裝置，用于提取攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源的特征點； 構造特征集合裝置，基于從攝像機獲得的圖像和LED顯示屏圖像源提取的特征點，用于構建攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合； 圖像匹配裝置，用于將攝像機獲得的圖像特征集合和LED顯示屏圖像源特征集合通過圖像匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點； 構造變化矩陣裝置，用于根據(jù)上述對應匹配點構造變換矩陣。
【文檔編號】G09F9/33GK103685976SQ201310407174
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2013年9月10日
【發(fā)明者】張華 , 張敦鳳, 劉滿祿, 張靜, 姜軍, 張鈞涵, 丁華建 申請人:西南科技大學