数字电影产业中三维图像重构技术改进
甘霖++李雪++王保存
摘 要： 数字电影中图像具有动态性和帧分布随机性，导致图像重构的逼真度不好。传统方法采用小波重构方法，受到小波尺度选择准确性影响较大。为了改善数字电影画面重构的视觉效果，提出一种基于相邻帧补偿和电子稳像技术的数字电影产业中三维图像重构技术。对数字电影的图像画面进行像素特征点扫描，对扫描输出的特征点采用相邻帧差补偿方法进行模板匹配和边缘轮廓特征提取，提取数字电影图像中动态跳频特征点，对提取的特征点通过SIFT算法进行电子稳像处理，提高图像重构的画质。实验结果表明，采用该方法进行数字电影的三维图像重构，具有较好的图像画面输出效果，在3D和4D影像设计中具有应用前景。
关键词： 数字电影； 三维图像重构； 稳像； 帧补偿
中图分类号： TN911.73?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 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
随着数字电影产业的发展，对电影的图像画质的清晰度和3D呈现能力提出更高的要求。对数字电影画面的三维重构，结合三维虚拟现实技术和视景仿真技术，实现高清图像合成。研究数字电影产业中三维图像重构技术在促进电影产业的优化升级，提高电影画质和整体质量方面具有重要意义。对数字电影产业中三维图像重构是建立在图像感知、图像信息融合和图像降噪滤波等图像处理算法基础上的，通过对摄影机采集的图像进行降噪处理，结合电子稳像和三维重建技术实现图像画面升级，改善成像质量，再利用3D重构技术实现三维情景再现。数字电影中图像具有动态性和帧分布随机性，对电影图像重构的难度较大、画质不好，传统方法采用小波重构方法[1]，受到小波尺度选择准确性影响较大。为了克服传统方法的弊端，本文提出一种基于相邻帧补偿和电子稳像技术的数字电影产业中三维图像重构技术，结合电子稳像和三维重构技术，实现数字电影画质优化，并通过实验分析得出有效性结论。
1 电影画面的图像采集预处理
1.1 数字电影画面的像素特征点扫描
为了实现对数字电影产业中三维图像重构，需要首先对数字电影的图像画面进行像素特征点扫描。图像扫描采用帧检测方法进行，结合A/D特征采样和激光扫描技术实现图像成像处理[2]。在灰度区域中图像像素大小记为[M×M]，对每帧图像进行像点融合处理，融合处理的更新迭代公式为[s（k）=θ（k），Δx（k），Δy（k）]，得到三维扫描图像的像素值趋于0，通过变分原理获得图像画面的全息信息，在亚像素级空间中得到图像特征分布的归一化像素值为：
3 仿真实验分析
在Matlab仿真环境中进行数字电影三维图像重构的仿真实验分析，采用定点帧扫描方法进行原始图像采集，扫描的频次为f=12 kHz，扫描图像大小为2 000×2 000 像素，圖像采集的持续时间[Tm=14]s，图像画质的干扰项为均值为0，方差为0.24的高斯噪声。根据上述仿真参量设定，进行数字电影画质的三维重构，为了对比性能，采用不同方法进行三维重构，得到原始采集图像如图1所示，重构效果对比如图2所示。
分析仿真结果得知，采用本文方法进行数字电影三维图像重构的视觉效果更好，画面品质更佳。
4 结 语
本文研究了数字电影产业中画面优化重构方法，提出一种基于相邻帧补偿和电子稳像技术的数字电影产业中三维图像重构技术，提取数字电影图像中动态跳频特征点，对提取的特征点通过SIFT算法进行电子稳像处理，提高图像重构的画质。分析得知，采用该方法进行数字电影的三维图像重构，具有更高的图像画面输出质量。
参考文献
[1] 郑伟，张晶，李凯玄，等.基于相位一致性改进的活动轮廓分割模型[J].激光技术，2016，40（2）：296?302.
[2] 盂勃，韩广良.基于改进的尺度不变特征变换特征点匹配的电子稳像算法[J].计算机应用，2012，32（10）：2817?2820.
[3] 牛英宇，聂瑞杰，李丽娟.基于FPGA的红外图像非均匀校正实现方法[J].激光与红外，2016，46（8）：1028?1032.
[4] 郭复胜，高伟.基于辅助信息的无人机图像批处理三维重建方法[J].自动化学报，2013，39（6）：834?845.
[5] HU A， ZHANG R， YIN D， et al. Image quality assessment using a SVD?based structural projection [J]. Signal processing： image communication， 2014， 29（3）： 293?302.
[6] 陈倩，潘中良.一种基于GPU加速的三维分形实时渲染方法[J].激光杂志，2016，37（11）：136?140.
摘 要： 数字电影中图像具有动态性和帧分布随机性，导致图像重构的逼真度不好。传统方法采用小波重构方法，受到小波尺度选择准确性影响较大。为了改善数字电影画面重构的视觉效果，提出一种基于相邻帧补偿和电子稳像技术的数字电影产业中三维图像重构技术。对数字电影的图像画面进行像素特征点扫描，对扫描输出的特征点采用相邻帧差补偿方法进行模板匹配和边缘轮廓特征提取，提取数字电影图像中动态跳频特征点，对提取的特征点通过SIFT算法进行电子稳像处理，提高图像重构的画质。实验结果表明，采用该方法进行数字电影的三维图像重构，具有较好的图像画面输出效果，在3D和4D影像设计中具有应用前景。
关键词： 数字电影； 三维图像重构； 稳像； 帧补偿
中图分类号： TN911.73?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 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
随着数字电影产业的发展，对电影的图像画质的清晰度和3D呈现能力提出更高的要求。对数字电影画面的三维重构，结合三维虚拟现实技术和视景仿真技术，实现高清图像合成。研究数字电影产业中三维图像重构技术在促进电影产业的优化升级，提高电影画质和整体质量方面具有重要意义。对数字电影产业中三维图像重构是建立在图像感知、图像信息融合和图像降噪滤波等图像处理算法基础上的，通过对摄影机采集的图像进行降噪处理，结合电子稳像和三维重建技术实现图像画面升级，改善成像质量，再利用3D重构技术实现三维情景再现。数字电影中图像具有动态性和帧分布随机性，对电影图像重构的难度较大、画质不好，传统方法采用小波重构方法[1]，受到小波尺度选择准确性影响较大。为了克服传统方法的弊端，本文提出一种基于相邻帧补偿和电子稳像技术的数字电影产业中三维图像重构技术，结合电子稳像和三维重构技术，实现数字电影画质优化，并通过实验分析得出有效性结论。
1 电影画面的图像采集预处理
1.1 数字电影画面的像素特征点扫描
为了实现对数字电影产业中三维图像重构，需要首先对数字电影的图像画面进行像素特征点扫描。图像扫描采用帧检测方法进行，结合A/D特征采样和激光扫描技术实现图像成像处理[2]。在灰度区域中图像像素大小记为[M×M]，对每帧图像进行像点融合处理，融合处理的更新迭代公式为[s（k）=θ（k），Δx（k），Δy（k）]，得到三维扫描图像的像素值趋于0，通过变分原理获得图像画面的全息信息，在亚像素级空间中得到图像特征分布的归一化像素值为：
3 仿真实验分析
在Matlab仿真环境中进行数字电影三维图像重构的仿真实验分析，采用定点帧扫描方法进行原始图像采集，扫描的频次为f=12 kHz，扫描图像大小为2 000×2 000 像素，圖像采集的持续时间[Tm=14]s，图像画质的干扰项为均值为0，方差为0.24的高斯噪声。根据上述仿真参量设定，进行数字电影画质的三维重构，为了对比性能，采用不同方法进行三维重构，得到原始采集图像如图1所示，重构效果对比如图2所示。
分析仿真结果得知，采用本文方法进行数字电影三维图像重构的视觉效果更好，画面品质更佳。
4 结 语
本文研究了数字电影产业中画面优化重构方法，提出一种基于相邻帧补偿和电子稳像技术的数字电影产业中三维图像重构技术，提取数字电影图像中动态跳频特征点，对提取的特征点通过SIFT算法进行电子稳像处理，提高图像重构的画质。分析得知，采用该方法进行数字电影的三维图像重构，具有更高的图像画面输出质量。
参考文献
[1] 郑伟，张晶，李凯玄，等.基于相位一致性改进的活动轮廓分割模型[J].激光技术，2016，40（2）：296?302.
[2] 盂勃，韩广良.基于改进的尺度不变特征变换特征点匹配的电子稳像算法[J].计算机应用，2012，32（10）：2817?2820.
[3] 牛英宇，聂瑞杰，李丽娟.基于FPGA的红外图像非均匀校正实现方法[J].激光与红外，2016，46（8）：1028?1032.
[4] 郭复胜，高伟.基于辅助信息的无人机图像批处理三维重建方法[J].自动化学报，2013，39（6）：834?845.
[5] HU A， ZHANG R， YIN D， et al. Image quality assessment using a SVD?based structural projection [J]. Signal processing： image communication， 2014， 29（3）： 293?302.
[6] 陈倩，潘中良.一种基于GPU加速的三维分形实时渲染方法[J].激光杂志，2016，37（11）：136?140.
