[发明专利]对2D卡通动画的前景背景分离方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，特别涉及一种针对2D卡通动画的前景背景分离方法。

背景技术

卡通动画历史悠久，已经出现大量深受民众欢迎的艺术作品。不论年龄老幼，每个人都有着各自喜欢的卡通形象和风格。当前这些卡通动画大多以栅格动画形式进行保存。如果将这些已经存在的艺术作品重新利用，使用动画中的角色根据个人的设计生成新的动画，前景和背景的分离是一个重要的过程。经过剔除背景以后的卡通形象可以进行动作重排、颜色改变等多种编辑。

传统2D卡通动画的制作流程决定了卡通动画的特点是：画面相对简单，并且分块明显，从内容上是由一个静止的背景和运动的前景构成，其中可能包含摄像机的运动。根据卡通这一特点，卡通动画的前景背景分离可以采用基于颜色分块结果进行分离和优化。

从对于图像序列，如果假设背景和相机都是静止的，前景背景分离的通常方法是，将各帧图像做平均，使用均值或者中值作为背景图像的像素颜色。该方法生成的背景在前景频繁运动的部分误差较大。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，针对已有技术中，图像前景背景通常的分离方法是将各帧图像作平均，该方法精确度无法得以保证，所生成的背景在前景频繁运动的部分误差较大，为了克服这一缺陷，就需要重新开发出的一种新的分离方法，使得新生成的背景，即便在前景频繁运动下，其误差也不大。本发明的目的是提供一种针对2D卡通动画的前景背景分离方法。首先根据颜色对卡通动画各帧进行分离，对背景图像填充和优化，最终实现前景背景分离。

为实现本发明目的所采用的技术方案是，一种对2D卡通动画的前景背景分离方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a.基于颜色对各帧图像进行分割，分割成若干区域；

b.对各帧图像进行视频对齐；

c.视频的去视角变换和全景视频的生成，将视频中的视角变化去除，得到一个视角固定的全景视频；

d.初始背景图像构造；

e.计算所有区域的背景概率；

f.所有区域按背景概率降序排列，构建区域队列；

g.判断是否队列中第一个区域的背景概率大于等于一个阈值，若是，则顺序进入h，若否，则退出循环进入i；

h.从队列中取出第一个区域对背景图像进行优化；

i.留在队列中的区域，即为各帧的前景区域；

j.从而实现前景背景分离；

在上述方法中，可以采用任意基于颜色的图像分割方法对动画各帧进行分割。

在上述方法中，可以采用SIFT特征点匹配(即scale invariant features transform缩写为：SIFT尺度不变特征变换)和RANSAC(即Random Sample Consensus，缩写为：RANSAC随机抽样一致性算法)方法剔除噪音点的进行视频各帧对齐。

本发明的有益效果是，本发明所生成的图像背景在前景处于频繁运动情况下，仍能获得较小误差。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的算法流程图。

具体实施方式

参照图1表示本发明的算法流程图。输入数据为一个卡通动画片段。本算法首先使用基于颜色的图像分割方法对动画各帧进行分割，根据方法流程按如下步骤操作：

a.基于颜色对各帧图像进行分割，分割成若干区域；

b.对各帧图像进行视频对齐；

c.视频的去视角变换和全景视频的生成，将视频中的视角变化去除，得到一个视角固定的全景视频；

d.初始背景概率；

e.计算所有区域的背景概率；

f.所有区域按背景概率降序排列，构建区域队列；

g.判断是否队列中第一个区域的背景概率大于等于一个阈值，若是，则顺序进入h，若否，则退出循环进入i；

h.从队列中取出第一个区域对背景图像进行优化；

i.留在队列中的区域，即为各帧的前景区域；

j.从而实现前景背景分离；

本算法统计在所有帧中对应位置存在的像素集合，以该集合的中值作为背景图像的初始颜色，以该集合中与中值差异小于一个阈值的像素子集个数所占全集的比例作为背景图像上该像素的背景概率。所述阈值选取原则为人眼察觉的颜色差异，一般为10。

所述背景图像的优化过程为：对于背景区域上背景概率小于该区域背景概率的点，使用区域的颜色和背景概率替换背景图像对应点的颜色和背景概率。