基于图像拼接的视频编辑研究

梁晓龙 郑建龙 裴向前

摘 要：从本质角度来讲，可以将影视作品的拍摄过程看成是对真实世界进行虚拟重构的过程。在这个过程中，由于剧组经费、拍摄内容的限制，制作人员常常需要利用图像拼接的方式，实现对剧本内容的演绎。本文从全景图拼接技术入手，对基于图像拼接的视频编辑进行分析和研究。

关键词：图像拼接；影视视频；编辑

随着人们生活水平的不断提升，人们对精神生活的要求变得越来越高。这种变化为影视行业的发展产生的积极的促进作用。为了从竞争环境中获得更多的受众，制作人员需要利用图像拼接技术，提高影视视频内容的吸引力。

一、全景图拼接技术

结合我国的影视视频编辑经验可知，全景图的拼接工作大多是通过以下几种方式完成的：

（一）圆柱拼接方式

这种拼接方式主要包含以下几个步骤：

第一，柱面投影步骤。该步骤需要将影视视频中的帧坐标、柱坐标以及图像坐标等确定出来。

第二，选择圆柱中心轴步骤。从本质角度来讲，如果将影视作品的拍摄过程看成是摄影机在同一平面中移动的过程，则摄影机所得图像在各个平面上的交线应该属于平行关系。为了防止全景图出现卷曲问题，需要对圆柱中心轴的选择过程加以重视[ 1 ]。

第三，全景图生成步骤。当上述操作结束之后，编辑人员可以利用圆柱投影中全景图坐标及帧坐标的实际映射关系，实现全景图的生成。

（二）平面拼接方式

在影视视频编辑过程中，平面拼接方式的编辑流程主要包含以下几个步骤：

第一，计算投影矩阵步骤。在这个步骤中，编辑人员需要从整个影视视频中随意选出两帧，以这两帧为参照，将二者的透视投影矩阵确定出来。然后通过相邻帧的传递性特点，将其他帧与第一帧之间的投影关系确定出来。

第二，估计全景图大小步骤。这项工作需要结合计算机的影像图片储存格式要求完成。

第三，计算全景图步骤。该步骤需要利用各帧图像与全景图关系的逆投影处理完成[ 2 ]。

第四，处理运动物体步骤。为了保证影视视频中运动物体的有效处理，可以实现将包含运动物体的所有帧选择出来，然后通过分割的方式，实现运动物体与帧图像之间的分离处理。

二、基于图像拼接的视频编辑

这里主要从以下几方面入手，对基于图像拼接的影视视频编辑进行分析：

（一）影视视频图像编辑方面

影视视频胶片保管的要求较高，当胶片表面出现划痕时，影视视频的内容将会受到影响。通常情况下，运动物体会在多个连续帧中出现。影视视频直接编辑方式的工作量较大，且该过程中存在较多的重复编辑任务。对此，可以利用图像拼接提高这项编辑任务的工作效率，具体编辑步骤如下：第一，从损坏运动物体中选出数量适宜的特征点，并进行特征点匹配处理。当匹配操作完成后，视频编辑人员需要将损坏运动物体与整个影视视频之间的平面投影关系确定出来。第二，利用平面投影关系将出现损坏问题的运动物体分割出来，并对分割完成的全景图序列进行精确计算[ 4 ]。第三，利用全景图序列参数重新编辑出新的全景图像（不存在运动物体损坏问题）；第四，结合逆投影操作，实现影视视频所有包含该运动物体的帧坐标系与全景图的融合；第五，将新序列输出出来，即可获得无损的影视视频。

（二）运动全景图生成方面

在影视作品制作过程中，当剧情无法通过表演过程重现时，需要通过处理连续运动物体视频的方式，生成完整的运动全景图。运动全景图要求图像中的所有运动物体之间相互独立，且完整呈现于图像中。结合以往的影視视频编辑工作可知，编辑人员在选择运动物体所在帧的过程中，常常会引发运动物体突兀出现或多个运动物体黏连问题。对此，可以将图像拼接作为生成运动全景图的基本要素，从所有包含运动物体的帧中任意选出一幅作为参照，并在全景图中找出该帧所在的位置，将其看成影视视频的前景区域。当上述工作完成之后，需要按照影视视频中运动物体的运动顺序（即帧的顺序），将其他包含运动物体的帧在全景图中的对应位置确定出来[ 5 ]。当其他包含运动物体的帧与全景图中参照帧之间的重合范围低于预先设定的阈限时，可以判断二者之间不存在黏连问题，因此，可以将该帧在全景图中的对应范围看成前景区域。重复这个步骤，即可实现运动全景图生成目的。

（三）影视视频中运动物体去除方面

影视视频的拍摄过程常常会受到某些不可预测的外部因素的影响。例如，某古装剧的主演急于赶往下一个片场，当导演宣布该条通过之后，摄影师突然发现视频的最后突然闯入一只野兔。如果利用抠图技术对该段影视视频进行编辑处理，由于野兔处于运动状态，因此，这项处理工作需要花费制作人员较多时间，且处理过程很容易将视频中的其他部分抠除。为了改善这种局面，提升影视视频的质量，可以将图像拼接应用在运动物体的去除编辑中，具体的操作流程如下：第一，从影视视频中的运动物体中选出一定数量的特征点，进行特征点匹配处理。当上述处理工作完成之后，需要将野兔这一运动物体与完整影视视频之间的平面投影关系确定出来。第二，将平面投影关系作为参考依据，将野兔从影视视频中分割出来；第三，将分割掉野兔之后的背景全景图序列确定出来；第四，利用全景图进行逆投影处理，使得影视视频的所有帧坐标系与背景全景图融为一体。最后将此时的背景序列输出出来，即可得到不包含野兔这一运动物体的影视视频。

三、结论

由于胶片划痕、闯入运动物体等因素的影响，影视视频的编辑工作通常需要耗费大量的时间。为了改善这种现象，可以将图像拼接作为编辑影视视频的基本技术，利用生成运动全景图、基于逆投影的运动物体去除等方法，提升影视视频的编辑效率。

参考文献：

[1] 晏涛.立体图像和视频编辑的研究[D].中国科学技术大学，2013.

[2] 高全磊.视频流的编辑及合成方法的研究[D].青岛科技大学，2015.

[3] 郭淑艳.数字电视TS流实时低延迟无缝拼接技术的研究与实现[D].华南师范大学，2007.

[4] 韩传宝.视频对象的自适应提取与视频压缩编码的研究[D].吉林大学，2005.

[5] 张欲晓.基于MPEG-2标准的非线性编辑关键技术的研究与实现[D].中国海洋大学，2010.