影像去背

✍ dations ◷ 2025-08-14 02:38:13 #影像科技

影像去背(英语:Image Matting),是指借由计算前景的颜色和透明度,将前景从影像中撷取出来的技术,可用于替换背景、影像合成、视觉特效,在电影工业中被广泛地使用。影像中的每个像素会有代表其前景透明度的值,称作阿法值(英语:Alpha),一张影像中所有阿法值的集合称作阿法遮罩(英语:Alpha Matte),将影像被遮罩所涵盖的部分取出即可完成前景的分离。

影像去背的主要工作就是求得精确的阿法遮罩,而影像常有无法人工标示的部分,例如:人的发丝或是动态模糊的部分,一种简单的解决方法是先人工标定出影像的“Trimap”,再由算法计算出阿法遮罩以完成影像去背。

阿法遮罩,是代表对于影像前景透明度的遮罩,大小和影像相同,遮罩中每个像素的值为相应的影像像素的阿法值(英语:Alpha)。阿法值为1代表该像素属于前景,0则代表该像素属于背景。阿法值也可能介于0,1之间,表示对应到的影像像素为半透明,例如烟雾、动态模糊。

一张影像的“Trimap”,是指将影像中的每个像素划分为三种区域:前景(英语: Foreground)、背景(英语:Background)和待确认(英语:Unknown)。算法会将标定好的前景和背景当成已知,再借由颜色等资讯将待确认区域中的像素标为前景或背景。

常见去背问题可分为单色去背(英语:Constant-color Matting)、差异去背(英语:Difference Matting)和自然影像去背(英语:Natural Image Matting)三种。

影像的背景为已知且为单一颜色,通常为较容易处理的蓝色或绿色。一般在拍摄电影,需要替换背景时,会在蓝幕或绿幕前拍摄,就是为了要将去背简化为最容易的单色去背,让后制的工作更容易且有效率。

影像的背景为已知但不是单色,可以先将相机固定,拍摄完已知的背景后,再拍摄加入人物的影像,把两影像相减后即可得到粗略的前景,故称之为差异去背。相减的方法虽然简单,但得出的前景再边界部分容易出错,可再借由算法进行优化。

影像的前景背景没有限制,是最一般化也最困难的去背问题。通常会由人工将影像标定为前景、背景和待确认三种区域,算法再由已知的前景、背景颜色,去推算待确认区域中的每个像素属于前景或是背景。

可大致分为两类:取样法(英语:Sampling-based)和传播法(英语:Propagation-based)。

取样法会对影像的局部区域取样,从已知资讯计算出该区域的阿法遮罩。常见的方法有贝式去背景法(英语:Bayesian Matting)。

传播法是指借由分析整张影像的特性,像是颜色、梯度等,来直接求得整张影像遮罩的方法。常见的方法有帕松去背景法(英语:Poisson Matting)、罗氏去背景法(英语:Robust Matting)等。

以贝氏几率模型计算最大后验概率,对前景、背景及阿法值同步进行优化,使用有向高斯共变异数(Oriented Gaussian Covariances)能有效的推估颜色的分布。贝氏去背的优点是几率模型简单又符合直觉,去背效果良好。其限制是需要良好的“Trimap”,当影像的前后景关系变得复杂时,贝氏去背的效果会显著下降。

帕松去背分为两步,一是从影像中算出遮罩近似的梯度场,二是借由解帕松等式(Poisson Equation),从遮罩的梯度场求得遮罩。当前景和背景颜色接近时,帕松去背容易出错,此时能够以更多的使用者输入,用区域的帕松去背来进行优化。

通常在有品质好的“Trimap”的情况下,取样法可以得到较好的遮罩;但在前后景关系复杂,“Trimap”品质不佳时,取样法的效果会迅速衰减。稳健性去背景法会先进行取样,得到遮罩后再进行优化,进而结合取样法和传播法的好处。

在实作上,可以借由增加观测资讯,让去背景变得更加容易。

在拍摄时,同时使用一般镜头和红外线镜头,借由红外线照片所得到的资讯,将同时拍摄的一般照片当中的人与背景分离。

在拍摄时,拍下使用闪光灯和没有使用闪光灯各一张,闪光灯会明显改变前景的亮度,但对背景的影响较小,借由分析有无闪光的两张照片,来完成影像去背。分析照片时能使用上述算法,如贝氏闪光去背(Joint Bayesian Flash Matting)。

相关

  • 独立行政法人行政法人,为公法人的一种,乃新公共管理风潮下的产物。为因应公共事务的庞大与复杂性,原本由政府组织负责的公共事务经运行后被普遍认为不适合再以政府组织继续运作,而牵涉的公共
  • 沾黏性肩关节囊炎沾黏性肩关节囊炎(adhesive capsulitis),又名肩周炎、冻结肩、冰冻肩(Frozen Shoulder),因好发在四十至六十五岁之间,故俗称五十肩,是肩膀部分会造成疼痛及失能的病症,因肩关节囊及肩
  • 雅赫摩斯一世雅赫摩斯一世 (英语文献中一般写作:Ahmose I;?—约前1525年)古埃及第十八王朝创立者(约前1550年—约前1525年在位)。雅赫摩斯一世是埃及第十七王朝最后一位法老卡摩斯的弟弟。他继
  • 水井井,是一种用来从地表下取水的装置,中国传说是伯益发明了井。远古时代即有水井,《易经》记“改邑不改井”。孔颖达疏:“古者穿地取水,以瓶引汲,谓之为井。”在公元前721年,伊朗有坎
  • 吩嗪吩嗪(C12H8N2或C6H4N2C6H4),又称夹二氮(杂)蒽、二苯并吡嗪是一种二苯并环状的吡嗪,也是许多染料的原料,例如二氨吖嗪、中性红、对氮蒽蓝和番红精等。本条目出自公有领域:Chisholm, H
  • 月球山脉列表以下是已命名的月球山脉列表。需要注意的是下面列出的高度来源并一致。在20世纪60年代,美国陆军测绘服务局使用的“相对高度”值为距月球中心1737.988公里;20世纪70年代,美国国
  • 系统风险系统风险是指当整个系统出现失效或倒闭的风险。在金融领域中,系统风险被称呼为金融系统不稳定,其原因是出现一些特殊事件,导致情况不断恶化而最终出现灾难性结果。 最近的研究
  • 刁锦寰刁锦寰(英语:George C. Tiao,1933年11月8日-),统计学家,今主要执教于美国芝加哥大学商学院,并经常访问、协助各地与统计学相关的学术发展,担任客座教授。刁为第11届中华民国中央研究
  • UTC−06:00UTC−06:00时区比协调世界时慢6小时,使用此时区的地区如下:
  • 细菌人工染色体细菌人工染色体(Bacterial artificial chromosome,BAC)是指一种以F质体(F-plasmid)为基础建构而成的载体,最多可保存300000个碱基对(平均约150000)。