數字電影產業中三維圖像重構技術改進

甘霖++李雪++王保存

摘 要： 數字電影中圖像具有動態性和幀分布隨機性，導致圖像重構的逼真度不好。傳統方法采用小波重構方法，受到小波尺度選擇準確性影響較大。為了改善數字電影畫面重構的視覺效果，提出一種基于相鄰幀補償和電子穩像技術的數字電影產業中三維圖像重構技術。對數字電影的圖像畫面進行像素特征點掃描，對掃描輸出的特征點采用相鄰幀差補償方法進行模板匹配和邊緣輪廓特征提取，提取數字電影圖像中動態跳頻特征點，對提取的特征點通過SIFT算法進行電子穩像處理，提高圖像重構的畫質。實驗結果表明，采用該方法進行數字電影的三維圖像重構，具有較好的圖像畫面輸出效果，在3D和4D影像設計中具有應用前景。

關鍵詞： 數字電影； 三維圖像重構； 穩像； 幀補償

中圖分類號： TN911.73?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）18?0104?03

Improvement of 3D image reconstruction technology in digital film industry

GAN Lin， LI Xue， WANG Baocun

（College of Arts， North China University of Science and Technology， Tangshan 063100， China）

Abstract： The image in digital film has the dynamic nature and random distribution of frames， which may result in poor fidelity of image reconstruction. The wavelet reconstruction method adopted in traditional methods is influenced by wavelet scale selection accuracy greatly. In order to improve the visual effect of digital film image reconstruction， a three?dimensional image reconstruction technology based on adjacent frame compensation and electronic image stabilization in digital film industry is proposed. The pixel feature points of the images in digital film are scanned， and the scanned and output feature points are performed with template matching and edge contour feature extraction by means of adjacent frame difference compensation method to extract the dynamic frequency hopping feature points in digital film images. The extracted feature points are processed with electronic image stabilization technology by means of SIFT algorithm to improve the quality of image reconstruction. The experimental results show that the method used to reconstruct the 3D image of digital film has good image output effect， and broad application prospect in the design of 3D and 4D images.

Keywords： digital film； 3D image reconstruction； image stabilization； frame compensation

隨著數字電影產業的發展，對電影的圖像畫質的清晰度和3D呈現能力提出更高的要求。對數字電影畫面的三維重構，結合三維虛擬現實技術和視景仿真技術，實現高清圖像合成。研究數字電影產業中三維圖像重構技術在促進電影產業的優化升級，提高電影畫質和整體質量方面具有重要意義。對數字電影產業中三維圖像重構是建立在圖像感知、圖像信息融合和圖像降噪濾波等圖像處理算法基礎上的，通過對攝影機采集的圖像進行降噪處理，結合電子穩像和三維重建技術實現圖像畫面升級，改善成像質量，再利用3D重構技術實現三維情景再現。數字電影中圖像具有動態性和幀分布隨機性，對電影圖像重構的難度較大、畫質不好，傳統方法采用小波重構方法[1]，受到小波尺度選擇準確性影響較大。為了克服傳統方法的弊端，本文提出一種基于相鄰幀補償和電子穩像技術的數字電影產業中三維圖像重構技術，結合電子穩像和三維重構技術，實現數字電影畫質優化，并通過實驗分析得出有效性結論。

1 電影畫面的圖像采集預處理

1.1 數字電影畫面的像素特征點掃描

為了實現對數字電影產業中三維圖像重構，需要首先對數字電影的圖像畫面進行像素特征點掃描。圖像掃描采用幀檢測方法進行，結合A/D特征采樣和激光掃描技術實現圖像成像處理[2]。在灰度區域中圖像像素大小記為[M×M]，對每幀圖像進行像點融合處理，融合處理的更新迭代公式為[s（k）=θ（k），Δx（k），Δy（k）]，得到三維掃描圖像的像素值趨于0，通過變分原理獲得圖像畫面的全息信息，在亞像素級空間中得到圖像特征分布的歸一化像素值為：

3 仿真實驗分析

在Matlab仿真環境中進行數字電影三維圖像重構的仿真實驗分析，采用定點幀掃描方法進行原始圖像采集，掃描的頻次為f=12 kHz，掃描圖像大小為2 000×2 000 像素，圖像采集的持續時間[Tm=14]s，圖像畫質的干擾項為均值為0，方差為0.24的高斯噪聲。根據上述仿真參量設定，進行數字電影畫質的三維重構，為了對比性能，采用不同方法進行三維重構，得到原始采集圖像如圖1所示，重構效果對比如圖2所示。

分析仿真結果得知，采用本文方法進行數字電影三維圖像重構的視覺效果更好，畫面品質更佳。

4 結 語

本文研究了數字電影產業中畫面優化重構方法，提出一種基于相鄰幀補償和電子穩像技術的數字電影產業中三維圖像重構技術，提取數字電影圖像中動態跳頻特征點，對提取的特征點通過SIFT算法進行電子穩像處理，提高圖像重構的畫質。分析得知，采用該方法進行數字電影的三維圖像重構，具有更高的圖像畫面輸出質量。

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