山东建筑大学蓝幕绿幕图像自动抠图与背景更换的实现.docx
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山东建筑大学蓝幕绿幕图像自动抠图与背景更换的实现
课程设计说明书
题目；蓝幕/绿幕图像自动抠图与背景更换的实现课程：
数字图像处理课程设计
院（部）：
信息与电气工程学院
专业：
电子信息工程班级：
电信17学生姓名：
学号：
2017081030
指导教师：
张运楚、杨红娟、张君捧
完成日期：
2020.6.18
摘要
蓝幕/绿幕技术又叫做色度键技术，简单地说，它是通过在同一色彩的蓝色或绿色背景上拍摄物体，然后通过背景色彩特殊的色调信息加以区分前景和背景，从而达到自动去除背景保留前景的目的，广泛用于广播电视的动态背景合成以及电影和摄影创作中。
关键词：
色度键技术；蓝幕/绿幕技术；图像处理；
一、设计要求
1．根据设计要求分析蓝幕/绿幕图像中去除背景的关键问题，掌握基于彩色图像分割的自动抠图和背景更换方法，说明设计原理和步骤。
画出流程图，编写
实现程序，并进行调试，完成系统软件设计。
2．基本教学要求：
每人一台计算机，计算机安装matlab、visio等软件。
二、设计步骤
1．理论依据
颜色模型、彩色分割技术。
2．方案设计
选择合适的颜色，采集蓝幕或绿幕背景像素样本点，对背景进行统计建模，然后完成背景和人物任务的分割。
然后用指定的图像更换蓝幕或绿幕背景。
画出流程图，并对各部分功能进行说明。
建议使用Visio等软件绘制框图。
3．程序设计
根据设计要求及系统流程图，进行程序设计，编写实现程序，使用Matlab等软件。
4．程序调试
对编写的软件程序，以测试图像为例进行调试，根据结果，完善程序功能。
并以自选视频图像进行验证。
三、设计内容
3.1打开要处理的图片内容
[filename,pathname]=uigetfile（{'*.jpg';'*.png';'*.tif'},'选择图片'）;
file1=[pathname,filename];
globalF;
F=file1;
x=imread（file1）;
axes（handles.axes1）;
imshow（F）;%打开要抠的图
3.2对图片进行抠图
globalF;
globalgcolor;
I=imread（F）;
figure,imshow（I）;
Id=double（I）;
%交互获取样本，移动鼠标单击左键在图像蓝色背景上选点形成封闭多边形，
%然后单击鼠标右键，弹出菜单，选择“CreateMask”
mask=roipoly（I）;
%得到彩色图像的RGB三个颜色分量
redplane=I（:
:
1）;
greenplane=I（:
:
2）;
blueplane=I（:
:
3）;
%得到所有样本像素的RGB三个颜色分量
xR=redplane（mask）;
xG=greenplane（mask）;
xB=blueplane（mask）;
%ConcatenateR,G,Bcomponentarraysalongcolumndimensionformsampledatamatrix
X=cat（2,xR,xG,xB）;
X=double（X）;
%得到样本像素的数量K
[K,n]=size（X）;%el
%计算样本像素的均值向量M和协方差矩阵C
%Computeanunbiasedestimateofmean.Misarowvectorhere.
M=sum（X,1）/K;
%SubtractthemeanfromeachrowofX.
X=X-repmat（M,K,1）;
%ComputeanunbiasedestimateofcovariancematrixC.
%NotethattheproductisX'*XbecausethevectorsarerowsofX.
C=（X'*X）/（K-1）;
%DeterminethethresholdusingcovariancematrixC.
%TEisusedforEuclideandistance
d=diag（C）;
sd=sqrt（d）;
TE=3*max（sd）;
%避免阈值过小
ifTE<150
TE=150;
end
%采用上述参数，采用欧氏距离对彩色图像分割，“扣取”前景目标
%获取图像的高、宽
[Height,Width,Q]=size（I）;
%初始化分割结果变量
%二值图像，背景像素值=0，前景像素=1
gmask=false（Height,Width）;
%彩色图像，背景像素RGB各分量值=127，前景像素与源输入图像同
gcolor=uint8（127*ones（Height,Width,3））;
sqTE=TE*TE;
%
forx=1:
Height
fory=1:
Width
sqdist=（Id（x,y,1）-M
（1））^2+（Id（x,y,2）-M
（2））^2+（Id（x,y,3）-M（3））^2;
if（sqdist>sqTE）
%该像素为前景
gmask（x,y）=1;
gcolor（x,y,:
）=I（x,y,:
）;
end
end
end
%显示处理结果
axes（handles.axes1）;
imshow（gcolor）;%抠图
3.3打开背景图
[filename,pathname]=uigetfile（{'*.jpg';'*.png';'*.tif'},'选择图片'）;
file2=[pathname,filename];
globalS;
S=file2;
x=imread（file2）;
axes（handles.axes2）;
imshow（S）;%打开背景图
3.4更换背景
globalF;
globalS;
globalgcolor;
INEW=imread（S）;
[Height,Width,Q]=size（gcolor）;
forx=1:
Height
fory=1:
Width
if~（gcolor（x,y,1）==127&&gcolor（x,y,2）==127&&gcolor（x,y,3）==127）
INEW（x,y,:
）=gcolor（x,y,:
）;
end
end
end
axes（handles.axes2）;
imshow（INEW）;%换背景
四、总结致谢
这一次做的蓝幕/绿幕图像自动抠图与背景更换的实现。
原理看似简单，但过程让我深
深感受到再简单的图像处理，理论与实际也会有一定的差入。
在参考书设计原理的基础上经过了个人的改进,让功能更完善,特别是程序的调试,花的时间最多，也是最难的一一个地方。
通过本次设计，培养了创新意识和综合素质，更好地掌握了数字图像处理设计，提高个人基本能力、实验及设计能力和独立工作能力，基本知识更加牢固，会编程调试、会查资料在设计的过程和设计说明书的撰写过程.中，老师给予了我热心的帮助和大力的支持，给我提了诸多的宝贵意见，拓宽了我的思路。
在此我向张运楚、杨红娟、张君捧老师致以崇高的敬意和衷心的感谢!
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参考文献
五、参考文献
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人民邮电出版社,2012..
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清华大学出版社.2013.
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[5]冈萨雷斯．数字图像处理（MATLAB）中文版[M]．北京：
电子工业出版社,2007.
[6]Castleman,K.R.[美]著,朱志刚等译．数字图像处理[M]．北京:
电子工业出版社,2002．
[7]朱虹．数字图像处理基础[M]．北京：
科学出版社,2005.
[8]刘志敏,扬杰,施鹏飞．数学形态学的图像分割算法[D]．计算机工程与科学,1998,20（4）:
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[9]章毓晋．图像分割．北京:
科学出版社,2001．
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[11]“好莱坞大片特效幕后揭秘,蓝幕绿布打造奇幻世界”
[12]管宇.图像和视频的便捷抠图技术研究[D].浙江大学理学院,2008.
[13]刘小辉.自然背景下的抠图技术研究[D].哈尔滨工业大学,2007.
[1]
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