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然而由于绿幕抠图的欠约束性,求解问题时需要增加额外的约束条件,复杂度随之增加,极大程度限制了这类方法在移动端的应用。
常用的移动端实时绿幕抠图技术主要包括:色差抠图技术(Color Difference Keying)、亮度抠图技术(Luma Keying)以及色度抠图技术(Chroma_Keying)。色差抠图利用 R、G、B 三通道的颜色差异来求解不透明度。
色差抠图技术速度非常快,但是抠图效果不够理想。为了解决 RGB 空间不能很好地分离绿色的问题,亮度抠图技术利用图像的亮度信息,对其进行软阈值操作来求解不透明度。即在 HLS 空间对亮度分量 L 进行软阈值操作,从而得到从 0 到 1 平缓变化的 。然而该技术只考虑了图像的亮度信息,忽略了图像的颜色信息,因此对于大部分图像的效果不是十分理想。色度抠图技术利用图像的颜色信息求解不透明度。色度抠图技术将彩色图像转换到 HSV 空间,然后对色度分量(H)进行软阈值分割。在实际应用中,受光照等环境因素的影响,色度分量不能完全区分颜色信息阈值分割技术,需要对色度(H)、饱和度(S)和亮度(V)三通道加权求解不透明度。由于其快速并且能得到比较好的绿幕抠图效果,色度抠图技术被广泛应用在实时场景。快手技术团队也采用了色度抠图技术进行绿幕抠图,相比于传统方式,团队对各个色彩空间进行了深入分析研究,在多个空间中进行联合抠图。
因为输入图像是 RGB 格式,其颜色分布空间如图 (a) 所示。受环境光线影响,绿幕背景颜色不是统一的,这也意味着绿幕中存在很多种绿色,在 RGB 空间很难区分饱和度以及亮度差异较大的绿色。所以我们摒弃现有算法阈值分割技术,采用在 RGB 空间进行处理。我们将其转换到 HSV 颜色空间,颜色分布如图 (b) 所示,在 HSV 空间可以较好地区分绿色和其他颜色。首先对 H 通道的图像颜色进行直方图统计,将出现概率最大的颜色作为背景颜色的初选条件。通过分析 HSV 颜色空间的颜色分布发现,H 通道的值不能区分黑色、白色和灰色,需要同时对 S、V 通道的值进行直方图统计。
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