[实用新型]一种图像合成系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及计算机图像合成领域，尤其涉及一种图像合成系统。

背景技术

20世纪60年代以来，随着计算机图形学的诞生，利用计算机生成图形，或者进行图像的绘制，已经得到越来越普遍的应用。计算机图形学在计算机辅助设计与加工、影视动漫、军事仿真、医学图像处理、气象、地质、财经和电磁场可视化等许多领域中都起到了举足轻重的作用。

在系统模拟、仿真和绘制动画等方面，建立研究对象的数学模型，再利用计算机生成物体随时间而变化的图形，可以生动地描述一些客观现象。为了获得良好的视觉效果，在许多成功的制作实例中，采取实拍素材与电脑动画兼用的图像合成手段。通过实验采集和数字图像处理技术来获得前景和背景的特性数据。然后，通过可视化映射，将前景的特性数据转化为可以直观显示的信息（比如颜色或者亮度等），即产生有色彩与明暗效果的画面。最后利用编程工具对图形进行绘制，实现前景与背景特性场景的合成。

然而，在背景图像的获得中，前景和背景的分离往往比较复杂。常用的分离方法如光流法、相邻帧差分法和背景减除法等。由于光流法运算量很大，因而不能应用于实时性要求很高的场合；相邻帧差分法不能检测出完整的运动区域；背景减除法应用较多，但它易产生离散噪声点，而且对背景的准确性依赖较大。另外还有混合高斯模型的方法，其也存在模型更新速度慢、运算量大等问题。并且，实验采集是要在现实允许的情况下才可以实施，因此该方法在很多情况下受到了极大的限制。

另一方面，在图像合成的时候，前景图像和背景图像的构型显示是独立进行的。从理论上来讲，前景和背景是从同一位置同一观测角度进行观察的，视图转换矩阵是相同的，也就是说，要想同时看到前景图像和背景图像，就要顺着前景的方向来构造背景构型，这也是现有技术中通用的方法。但是，由于前景图像的观测角度不是很典型，以这个角度构造背景图像会比较麻烦，给编程工作带来了较大的困难，同时占用更多的内存和CPU计算时间。

综上所述，现有的前景和背景特性图像合成技术适用范围的受限性大，可操作性不强，在编程过程中也存在一定的困难。本实用新型解决了上述现有技术中存在的不足，提供了一种基于计算机绘图的图像合成系统，应用本实用新型系统能够快速简便地合成前景和背景特性图像，快速、方便、逼真地预测或再现场景。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种图像合成系统，应用该系统可以快速简便地合成前景和背景图像。

本实用新型提供的一种图像合成系统，其特征在于，包括计算机和图像合成单元：其中，计算机，包括主机、显示屏、输入设备；所述图像合成单元与所述计算机的主机连接。

其中，所述图像合成单元包括数据读入单元、背景构型生成单元、色标统一单元、背景图像生成单元、视图转换单元、前景图像生成单元、合成图像绘制单元。所述图像合成单元用于数据的读入、背景构型的生成、背景和前景特性值的色标统一、背景和前景视图的转换、背景和前景图像的生成与绘制。

其中，所述主机中储存模拟探测装置成像的参数文件、前景的构型文件、背景的特性数据文件和计算得到的零距离观测的前景的特性数据文件。

为了解决前述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于计算机绘图的图像合成系统，其能够快速简便地合成前景和背景特性图像。

本实用新型系统包括计算机和图像合成单元，其中，计算机包括了主机、显示屏和输入设备，图像合成单元与计算机的主机连接。本实用新型系统中图像合成单元与计算机主机连接，通过图像合成单元实现前景和背景图像的绘制及合成。本实用新型系统中，计算机主机中包括相应的数据文件，其包括模拟探测装置成像的参数文件、前景的构型文件、背景的特性数据文件和计算得到的零距离观测的前景的特性数据文件。图像合成单元是本实用新型整个系统的核心部分，它包括对数据的读入、背景构型的生成、背景和前景特性值的色标统一、背景和前景视图的转换，以及背景和前景图像的生成与绘制等。图像合成单元与主机之间进行数据文件的传输和交互。

在实际应用中，本实用新型系统完全采用计算机模拟的方法来获得前景和背景的特性数据，然后选用合适的3D图形编译接口，用编程语言来进行前景和背景图像的绘制，利用视图变换实现前景与背景图像快速有效的合成，从而达到相对方便、逼真地预测或者再现场景的目的。