视频抠像技术比较研究

郑道娟

【摘要】随着premiere软件的应用日益广泛，视频处理技术已经成为许多人的爱好，人们在家里就可以实现对视频的处理，视频抠像技术更是深受欢迎，它可以将实拍摄的人物与电脑绘制等虚拟景物很好地结合起来，给观众全新的视觉感受。本文从视频抠像的概述、核心技术以及如何选择视频抠像特效等方面做了详细的研究。

【关键词】premiere 抠像 系统设计

一、视频抠像技术分析

如今，随着电视成为最受大众欢迎的媒介和娱乐工具，观众对于视频的要求也越来越高，这就对电视节目制作和制作技术提出了更高的要求。视频的特效编辑技术就是在这种形势下所提出的一种视频处理技术。作为视频编辑的关键技术，数字化抠像已经成为当前研究的热点。

视频抠像技术关键就是提取视频中每一帧的遮罩及对应的前景。它使导演能够把演员置入一个虚拟环境中，甚至可以恢复出已经灭绝几百万年的生物，在电影电视后期制作及家庭娱乐等许多领域都有重要应用价值。

二、蓝屏抠像和绿屏抠像的区别

在使用视频抠像处理素材时，首先遇到的问题是选择绿屏抠像还是蓝屏抠像。视频抠像并没有倾向蓝屏或是绿屏的现象，对于拍摄效果好的数字素材，无论蓝幕拍摄还是绿幕，抠像起来效果都是同样的。那么视频编辑时到底是选择蓝屏还是绿屏抠像技术，首先取决于被抠像视频的颜色，如果前景视频有大量绿色，就用蓝屏抠像；如果前景中有大量蓝色，则用绿屏抠像。其次，要注意不同对象的肤色，对于黄种人，用蓝色背景更合适，因为蓝色与黄色在色彩领域是互补色，反差最大；对于白种人则不一样，白种人的眼睛是蓝色的，应该选择绿屏抠像。最后，还要考虑视频噪点的影响。对所有的视频素材而言，蓝色通道噪点最厉害，蓝屏抠像以后的遮罩边缘比绿屏抠像以后的遮罩边缘噪点多；使用绿屏抠像的视频边缘更平滑。

三、基于premiere的视频抠像技术

除了必须具备高质量的素材外，一个功能强大的抠像工具也是完美抠像的先决条件，premiere提供了优质的抠像特效，利用多种抠像特效可以很好地扣除视频画面的背景。抠像之前我们首先需要对素材进行分析，一般我们把素材分为三种情况进行抠像：

1.在背景简单情况下抠像。这里的通常情况指背景较干净、均匀，比如自然界中平静的海面，草地，沙滩等。抠像时选取特效keying-Chroma key，在特效控制面板设置color即需要抠去的背景色，适当地调整4个参数（Similarity、Blend、Threshold、Cutoff）就可一次抠去背景，实现视频与背景的较好融合。

2.在背景不干净的情况下抠像。简单背景下的抠像效果通常比较理想，但是这样的素材却不是最常见的。有时需要视频抠像的素材在拍摄时留下一些硬伤，如光线不匀、背景不干净等。在抠像时就会出现一些麻烦，需要我们仔细地选取色键颜色，反复比较，并用放大镜在样本窗里（Sample）放大，用一般也能抠干净。

3.对不同画面大小的素材抠像。有时候需要对不同画面大小的素材抠像，如果直接抠像，可能不符合整体要求，这是需要将画面放大或缩小再与背景进行合成。这种情况下，很难素材放在合适的位置，常需要分两步才能做到：第一步是将画面按要求缩放到合适的大小，并将背景抠像成一纯颜色，然后生成；第二步是将生成的文件作为素材调入，再一次进行抠像处理，即抠掉纯色背景。

在premiere中实现视频抠像必须应用抠像特效，视频特效应用的方法很简单：先从特效窗口拖曳一个特效到时间线面板的素材片段上，然后在特效控制面板对相应的特效进行参数设置。

四、目前视频抠像技术存在的问题

1.数据处理的高效性。一个高效的视频抠像方法需要能够快速的处理一个视频的大规模像素，当用户进行视频抠像处理之后，能够在较短的时间内给出结果，减少等待时间，提高效率。

2.抠像结果的同步性。人的视觉系统对于视频内容在时间上的差异性非常敏感，这就给视频抠像与合成提出了非常高的要求。但直接将图像抠像算法应用到视频的每一帧上进行抠像所得到的结果是视频在播放的时候有明显的跳帧现象，不能满足人们的视觉需求。如何更好地实现视频抠像结果的同步性，这将是视频抠像所面临的一个巨大挑战。

3.运动模糊现象。运动模糊现象本身具有双面性，一方面，当物体运动达到一定速度之后，人的视觉就会感觉到有个影子也就是运动模糊现场，也就是说这是符合我们的视觉规律的现象，那么在后期编辑的时候就必须考虑运动模糊这一属性，以确保视频的真实感；另一方面，当视频拍摄内容有快速运动的时候，由于摄像机的采样频率不高，使得所拍摄到的视频会出现运动模糊的情况。在抠像的时候运动模糊会对视频抠像结果带来影响，这本身就是个矛盾的问题，所以我们在抠像的时候应尽量避免这些问题。

五、视频抠像系统设计

基于以上问题，本文设计了一个视频抠像，用户可以以不同的视频选取不同的方法，实现编辑的高效性。系统结构如图1所示：

图1 视频抠像系统结构图

系统由四个模块组成，即颜色协调化模块、目标提取模块、帧融合模块以及同步协调模块。每个模板可以独立的完成与之对应的视频处理任务，也可以按顺序对视频进行全面的编辑。

1.颜色的协调化。颜色的协调化模块主要功能是分析两个素材的色彩以及亮度等信息，并能根据分析结果进行自动调整，也可以手动调整到用户满意的效果。

2.目标提取。目标提取模块式是核心功能模块，对静止摄像机所拍摄的视频，可以为背景建立一个混合高斯模型，计算视频每一帧中每个像素属于前景的概率，然后再提取前景目标。这种目标提取法经常应用在智能视频监控的场合。对于背景运动的视频，则先在视频第一帧上进行提取得到第一帧的抠像结果，然后提出后续帧中的目标。

3.帧融合。当用户选定的目标与背景都是平滑的前提下，系统可以取得较好的融合结果，如前景或背景区域不平滑，则融合结果的边缘就会出现模糊，解决办法是先完成一次抠像操作，然后用抠像的结果再次融合，这样就可以保证边缘的平滑性。

4.同步协调。在保持视频抠像结果同步性方面，我们的方法在某些情况下能够取得较好的结果，能够较好地处理光照变化的视频。但在具有运动模糊的情况下，我们的算法会受到限制。对运动模糊视频进行抠像的研究已经成为研究的重点。

总之，抠像技术被广泛应用到影视特效制作中。它不仅满足了人们的视觉需求，同时也节约了成本，成为视频后期制作中不可缺少的部分；另一方面，随着数码设备以及网络的发展，视频编辑正从最初的专业人员的专项技能发展成为个人就可以完成的技巧，凭借后期合成制造噱头的人也越来越多，有的甚至颠倒黑白，这就得使人们对视频内容真实性产生了怀疑，目前，对数字视频资源的监管制度不健全，检测技术不完善，已经成为信息安全领域的重要问题。

参考文献：

[1]潘瑞芳，林生佑等.数字抠像技术综述[J].计算机辅助设计与图形学学报.2007.

[2]相世界.视频编辑标准教材[M].兵器工业出版社.2008.endprint