提高LED顯示屏在錄制節目中顯示質量的方法和設備技術

本發明專利技術公開了一種提高LED顯示屏在錄制節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目圖像，并保存。本發明專利技術提供的方法和設備，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。

【技術實現步驟摘要】
提高LED顯示屏在錄制節目中顯示質量的方法和設備
本申請涉及電視節目錄制過程中LED顯示屏的顯示效果改進
，具體涉及近景拍攝時電視畫面中LED顯示屏的畫面出現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。
技術介紹
LED顯示屏由LED拼裝組成，可通過時空協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、性能穩定、易現場拼裝等優點。近年來，LED顯示屏以其變化豐富的色彩、圖案實時動態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，完美地將表演現場與節目意境深度融合，實現了其他舞臺美術設備難以企及的功能和效果。現場觀眾對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的情況下，直視式顯示屏就可以獲得極佳的效果。但是，電視機前觀眾的數量要遠遠大于現場觀眾的數量，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，時常會出現網紋干擾，嚴重影響電視機觀眾的視覺感受。李博航在專利“提高LED圖像顯示效果的系統”專利號：200920105756.7)中提出將點陣圖像經過光學處理，使呈現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光元件發出的光線均勻混合，減少像素間產生的光串擾，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小；LED顯示屏的填充系數，即每個像素的發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屏顯示的畫面出現顆粒狀或飄忽的條紋，干擾電視機前觀眾的視線等問題。
技術實現思路
本申請的目的在于，針對上述現有技術的不足，提供的一種提高LED顯示屏在錄制節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。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；在優選的實施方式中，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。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目圖像，并保存。在優選的實施方式中，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目圖像。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；在優選的實施方式中，圖像匹配算法可以為SIFT匹配算法；根據上述對應匹配點構造變換矩陣。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；在優選的實施方式中，可以采用RANSAC算法消除誤匹配點。所述根據上述對應匹配點構造變換矩陣步驟進一步包括：根據消除誤匹配點后的對應匹配點構造變換矩陣。本申請還提供了一種提高LED顯示屏在錄制節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目圖像，并保存。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，用于根據上述對應匹配點構造變換矩陣。本專利技術采用的SIFT匹配算法，Scale-InvariantFeatureTransform(尺度不變特征轉換)算法。本專利技術采用的RANSAC算法，RandomSampleConsensus，是根據包含異常數據的樣本數據集，計算出數據的數據模型參數，得到有效樣本數據的算。本專利技術提供的提高LED顯示屏在錄制節目中顯示質量的方法具有以下有益效果：1、通過圖像匹配、摳取前景圖像和圖像合成的方法實現圖像替換，可以很好地改善電視畫面中LED顯示屏的顯示效果；2、上述方法可以用在錄制節目從導播間傳輸到電視機的過程中；也可以用在錄制節目從攝像機傳輸到導播間的過程中；具有運用靈活的特點；3、上述方法不僅可以用于電視節目的錄制過程中，還可以用于播放的其它節目的錄制過程中，如電影、音樂會等。本專利技術提供的提高LED顯示屏在錄制節目中顯示質量的設備具有以下有益效果：1、通過匹配裝置、摳取裝置、轉換裝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高LED顯示屏在錄制節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目圖像，并保存。

【技術特征摘要】
1.一種提高LED顯示屏在錄制節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；該步驟進一步包括以下分步驟：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SIFT匹配算法得到上述兩個集合之間的對應匹配點，并采用RANSAC算法消除誤匹配點；根據消除誤匹配點后的對應匹配點構造變換矩陣；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目圖像，并保存。2.根據權利要求1所述的提高LED顯示屏在錄制節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。3.根據權利要求1所述的提高LED顯示屏在錄制節目中顯示質量的方法，其特征在于，采用梯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張華，張敦鳳，劉滿祿，張靜，姜軍，張鈞涵，丁華建，
申請(專利權)人：西南科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51