影视后期抠像技术分析

2023-12-18宗政

电视技术 2023年9期

宗政

（上海东海职业技术学院传媒学院，上海 200000）

1 影视后期抠像技术概述

影视后期抠像技术是一种将图像或视频中某个部分分离出来的技术，可以通过采取图像中的某种颜色值或亮度值来定义透明区域，使得素材上所有具有类似颜色或亮度值的像素都转变为透明的，从而提取主体。影视后期抠像技术是影视特效合成中常用的背景透明方法之一，通过对指定区域的颜色进行去除，使其透明化，来完成与其他素材的合成。该技术可用于多种场景，如背景替换、人物合成及虚拟场景制作等。

2 抠像技术的原理

影视抠像技术的基本原理是利用计算机视觉和图像处理技术，通过像素级别的分割算法，将目标对象与背景进行分离。抠像技术通过对图像或视频中每个像素的颜色和亮度信息进行分析和处理，将目标对象识别出来，并将其从背景中提取出来[1]。

在抠像过程中，首先需要对输入图像或视频进行分析，以确定需要抠除的区域和背景区域。这个过程可以通过颜色分析和边缘检测等技术实现。颜色分析可以通过分析每个像素的颜色信息来确定目标对象和背景的界限，边缘检测则可以通过识别图像或视频中的边缘信息来确定目标对象的轮廓。只要目标对象和背景区域被确定下来，就可以利用各种抠像算法来对图像或视频进行抠像处理。常用的抠像算法有基于颜色的抠像、基于亮度的抠像以及基于纹理的抠像等。

除了基本的抠像算法，还可以使用一些高级的软件功能来进一步优化抠像效果。例如，可以使用跟踪技术来对移动的目标对象进行动态抠像，以实现更自然、更真实的合成效果；可以利用深度学习技术对每个像素进行分类，以更准确地识别目标对象和背景；可以利用虚拟背景技术来制作更为逼真的虚拟背景，以提高抠像效果等。

3 影视后期抠像技术分析

3.1 基于颜色抠像

基于颜色的抠像是一种常用的影视后期抠像方法，通过指定一种或多种颜色，软件会自动将图像中这些颜色和与之相近的颜色抠掉，从而实现将图像中某个区域与背景分离的目的。在实际应用中，使用基于颜色的抠像技术需要注意以下几点：

（1）键出的颜色与需要保留的颜色反差越大，越有利于颜色抠像；

（2）针对不同的素材类型和需求，需要选择合适的抠像方法以获得更好的效果；

（3）进行抠像过程中，要注意参数调整的精细程度，以确保抠像效果的完美；

（4）处理细节区域时，可以使用遮罩或其他工具进行辅助，以获得更好的效果。

尽管基于颜色的抠像快速高效，但是其缺点也不容小觑，主要表现在以下方面。

（1）限制条件高。基于颜色的抠像技术要求前景中不能出现与背景颜色接近的物品，比如某些绿色植物等，否则容易被抠除。

（2）环境成本高。为了获得更好的抠像效果，需要使用绿幕搭建拍摄场景，并要求光照均匀、无阴影。这需要较高的投入和专业知识。

（3）细节处理难度大。对于一些细节区域如人物的毛发、树叶等，基于颜色的抠像技术可能难以准确地抠除，需要结合其他工具和方法进行处理。

（4）依赖预设条件。对于复杂的素材，基于颜色的抠像技术需要预设一些参数条件，如色彩范围、容差等。如果预设不当，可能会影响最终的抠像效果。

3.2 基于边缘抠像

基于边缘的抠像方法通过检测图像中目标对象的边缘，使用边缘检测工具或滤波器等来实现抠像，常常需要手动指定目标对象的边缘或使用自动边缘检测技术如Sobel、Canny 等算法来实现[2]。基于边缘的抠像方法在处理具有清晰边缘的素材时效果较好，但对于边缘较为模糊或复杂的素材则难以获得理想的抠像效果。在实际应用中，基于边缘抠像技术需要注意以下几点。

（1）选取合适的边缘检测算法。针对不同的素材类型和需求，需要选择合适的边缘检测算法以获得更好的效果。例如，对于一些细节区域的处理，Canny 算法可能更为合适，而对于一些颜色较为复杂的素材，Sobel 算法可能更为快速高效。

（2）注意细节区域的处理。在抠像过程中，需要注意细节区域的处理，如人物的毛发、树叶等，这些区域可能难以被准确地检测和抠除，需要结合其他工具和方法进行处理。例如，可以使用笔刷工具手动绘制这些区域的透明区域，或者使用蒙版技术进行处理。

（3）进行形态学处理。为了更好地提取目标对象，可以在抠像之后进行形态学处理，如膨胀、腐蚀等，以进一步去除背景边缘和填充孔洞。通过形态学处理，可以使得目标对象的边缘更加平滑，去除一些不必要的毛刺和噪点。

（4）控制参数的精细程度。在抠像过程中，要注意参数调整的精细程度，以确保抠像效果的完美。例如，对于一些颜色较为复杂的素材，需要适当调整色彩范围和容差等参数，以获得更好的抠像效果。

（5）考虑光照和阴影的影响。光照和阴影对于边缘检测的效果有很大的影响，因此在进行边缘检测之前，需要调整好光照条件，避免阴影和暗部区域的出现。如果素材中存在阴影和暗部区域，需要进行适当的处理，如调整亮度、增加阴影等。

（6）多次尝试和测试。基于边缘抠像需要多次尝试和测试，针对不同的素材和需求，需要采用不同的参数设置和处理方式。因此，在实际应用中，需要进行多次尝试和测试，不断调整参数和处理方式，以获得最好的抠像效果。

3.3 基于特征抠像

基于特征抠像方法通过分析图像中的特征信息如纹理、形状等，将目标对象抠出来。它常常使用一些机器学习算法如尺度不变特征变换（Scale-Invariant Feature Transform，SIFT）、加速鲁棒特征检测（Speeded Up Robust Features，SURF）等，来提取图像中的特征信息，然后使用分类器或聚类算法等来实现目标对象的分割和抠像。基于特征的抠像方法在处理具有明显特征差异的素材时效果较好，但对于特征较为相似或复杂的素材则难以获得理想的抠像效果。在实际应用中，基于特征抠像技术需要注意以下几点。

（1）光照和阴影处理。光照和阴影对于基于特征抠像技术的影响非常大。因此，进行抠像处理时，需要特别关注对光照和阴影的处理。如果图像或视频中存在阴影或暗部区域，需要进行适当的处理，如调整亮度、增加阴影等。

（2）运动模糊处理。对于运动模糊的图像或视频，基于特征抠像技术的效果可能会受到影响。这时需要使用更为先进的技术来处理运动模糊问题。

（3）算法优化。基于特征抠像技术需要使用大量的算法和计算机视觉技术来进行处理。因此，算法的优化和改进也是非常重要的。

3.4 遮罩抠像

遮罩抠像是通过手动或自动创建遮罩，将目标对象从背景中分离出来的技术，常常需要使用绘图软件或图像编辑工具来手动绘制遮罩，也可以使用自动跟踪或机器学习算法来生成遮罩。遮罩抠像方法在处理具有明显形状、纹理等特征的目标对象时效果较好，但对于目标对象的大小、形状等限制较大，不适合处理多样化的素材[3]。遮罩抠像的实际应用需要注意以下几点。

（1）特征提取的准确性。特征提取的准确性是影响遮罩抠像效果的关键因素之一。如果特征提取不准确，会导致创建的遮罩与目标对象不匹配，从而影响抠像效果。

（2）遮罩的精细度。遮罩的精细度也是影响抠像效果的重要因素。如果遮罩过于粗糙或不完整，会导致抠像效果不理想，甚至出现残留的背景。

（3）细节处理。与基于边缘抠像技术类似，遮罩抠像也需要进行细节处理。对于一些细节区域，如人物的毛发、树叶等，需要进行更为精细的处理。这可能需要使用更为高级的技术方法，如用笔刷工具手动绘制透明区域，或者使用蒙版技术进行处理。

（4）软件和硬件要求。遮罩抠像需要使用专业的影视后期制作软件，如Adobe After Effects、DaVinci Resolve 等。由于需要创建较为精细的遮罩，因此遮罩抠像对硬件的要求也较高，需要高性能的计算机硬件和显示设备。

3.5 多技术结合抠像

单一的素材抠像技术往往难以取得理想的效果。因此，在很多情况下，需要结合多种技术来实现更好的素材抠像效果。例如，可以将基于颜色抠像和基于边缘抠像方法结合起来，使用一种自适应的算法来根据素材的不同特点自动选择合适的抠像方法；也可以将基于特征抠像和遮罩抠像方法结合起来，使用机器学习算法来自动识别和跟踪素材中的特征信息，然后使用手动或自动创建的遮罩将目标对象分离出来。多技术结合的抠像方法能够取得较好的效果，但需要耗费更多的时间和精力进行处理[4]。下面列举几种常用的技术。

（1）静态影视抠像技术。这种技术包括基于通道的抠像和基于遮罩的抠像等。对于比较复杂的图片，可以采用基于通道的抠像技术，打开人物图，用钢笔工具选取人物主体部分，建立新图层，将选取的人物主体复制到该图层，并对背景与主体对比强烈的通道进行复制和调整，最终选取需要的部分。对于动态的影视素材，则可以采用基于遮罩的抠像技术，通过创建与目标对象相同或相似特征的遮罩来提取目标对象。

（2）动态影视抠像技术。这种技术主要基于运动跟踪和遮罩抠像等方法。对于动态的影视素材，需要先对目标对象的运动进行跟踪，获取目标对象在各个帧中的位置和大小，然后创建与目标对象相同或相似特征的遮罩，将目标对象提取出来。

（3）基于深度学习的抠像技术。这种技术主要利用深度神经网络对图像进行学习和训练，从而实现对目标对象的提取和背景的分离。基于深度学习的抠像技术需要对大量的训练数据进行处理和学习，以获得更准确的抠像效果。