[0002] 本申请要求于2017年3月8日提交的第62/468,663号美国临时申请的权益，该申请通过引用并入。
发明领域
[0003] 本发明大体上涉及在捕捉的图像/视频后
面层置(layer)图像/视频，更具体地，使用智能设备和可移动的物理照明结构来创建具有照明
缺陷校正的色度键合成图像/视频。
[0004] 发明背景
[0005] 绿色屏幕一词由于其被电视制作公司广泛地使用而进入主流语言。技术术语色度键合成(Chroma key compositing)或
色度键控(Chroma keying)涉及：将对象
定位在单色
颜色背景的前面；捕捉对象的图像/视频，同时将期望的背景替换内容层置在捕捉的图像/视频的后面；和消除捕捉的单色背景的任何可见性，从而显示位于对象后面的背景替换内容。结果得到一个图像/视频，在这个图像/视频中，对象看起来似乎在与其在单色背景前面的实际
位置不同的位置。因此，人们可以在其实际位于寒冷黑暗的仓库中时捕捉看起来在温暖阳光明媚的海滩前面的图像/视频。电视制作公司将色度键合成用于多种用途，包括新闻、特效和视频游戏。其中一个最熟知的示例是天气预报员，其看上去像站在特定位置的地图前讲解天气预报，而实际上，天气预报员正站着看一个空白的“绿色屏幕”。
[0006] 如上所述，色度键合成包括将两个图像关于颜色色相(hue)层置在一起，其中使
指定的颜色范围基本上是透明的，从而使得背景替换可见。任何颜色都可以用作单色颜色，但是绿色和蓝色是最典型的颜色，因为它们提供了与大多数人类
皮肤颜色的最佳区别。
[0007] 照明是完善色度键合成物的一个重要因素，因为单色背景上不完美或不均匀的照明可能会妨碍颜色中立(color neutrality)，从而在背景替换内容被层置时可能导致失真。因此，电视制作工作室使用的传统色度键合成需要大量的装备，这些装备包括被足够照明环绕的大单色背景，以确保实现真正的颜色中立背景。此外，为了校正这种颜色中立中的任何缺陷，制作公司可能会采用后期制作技术。因此，鉴于可能需要大量的空间和装备，创建高
质量色度键合成物的过程既耗时又昂贵。因此，这些要求给试图执行这一过程(通常被称为“移动内容捕捉(mobile content capture)”)的普通消费者带来了负担，从而使得创建这种高质量色度键合成物变得困难。
[0008] 现有的
软件应用使智能设备(如智能手机)能够创建色度键合成图像/视频。然而，与使用高质量摄像机，用大型灯光照射在对象和背景上，同时还采用后期制作技术的电视制作公司不同，智能设备的有限的能
力需要从离对象更近的地方捕捉图像。结果是，单色背景容易受到照明缺陷例如对象投射的阴影或者来自不想要的外部
光源的聚光区的影响，这会导致背景替换显示出这种缺陷，其结果可能是录制或直播中的模糊的
像素。因此，鉴于创建由于均匀照明而呈现颜色中立的单色背景所需的大量的装备和资源，这给普通消费者在任何期望的位置使用智能设备实时地且现场地创建播出质量的、高清晰度的色度键合成物的可行性带来了压力。
[0009] 因此，应当理解的是，需要一种使用智能设备创建色度键合成图像/视频的系统和方法，其中照明缺陷可以被现场且实时地校正，以提供颜色中立背景。本发明满足了这一需求和其他需求。
[0010] 发明概述
[0011] 简而言之，且总的来说，本发明体现为便携式色度键合成系统，该系统使得智能设备和摄像机能够捕捉位于单色颜色背景前面的对象的图像/视频，并且进一步消除单色颜色背景可见性以显示层置在捕捉的图像/视频后面的期望背景内容。单色背景可以体现为便携式结构，该便携式结构附连有定向照明，以在单色背景上提供均匀的光分布。此外，智能设备可以与背景结构处理器进行可操作的通信，从而实现对背景结构的自动照明调节，以校正妨碍颜色中立的任何照明缺陷。
[0012] 更具体地说，作为示例而非限制地，背景结构可以体现为可充气结构，该可充气结构由可充气管组成，当充气展开时，这些可充气管将定向在竖直位置。充气展开的管建立一个
框架，该框架可以用可拉伸的织物封闭，该织物提供单色颜色背景，该背景包括后墙和第一
天花板，后墙延伸有两个侧墙，第一
天花板从三个墙的顶部延伸，部分地延伸穿过该结构的敞开的前部空间。可充气结构还可以包含悬伸天花板，该悬伸天花板从第一天花板延伸并被用于
支撑校正照明模
块和阻挡来自其他源的光。
[0013] 在示例性
实施例的另一个详细方面，可充气结构可以沿着侧墙的内边缘附连有照明模块，这些照明模块聚焦于照亮背景结构。额外的照明模块可以沿着第一天花板的内边缘或下边缘被附连，额外的照明模块聚焦于照亮背景结构和位于背景前面的对象。每个照明模块可以由附接到公共底座的多个光源组成，例如LED带灯或LED条带灯。光源可以被配置成将对单色背景的照明定向在例如依据象限的较小的区段中。照明模块可以通过将照明模块直接连接到外部电源例如电源插座来被供电，或者通过连接到连接电源的外部
电池例如锂电池来被供电。
[0014] 在示例性实施例的又一个详细方面，照明模块可以被附连到悬伸天花板，其中所述照明模块将聚焦于其图像正在被捕捉的对象区，以便能够在对象区上实现均匀照明。悬伸天花板照明模块可各自由沿着内边缘分布或在悬伸天花板下方分布的LED面板组成。LED面板可以通过直接连接到外部电源来被供电，或者通过连接到与外部电源连接的锂电池来被供电，其中起连接作用的电力缆线可以在可拉伸织物下面行进。LED面板也可以在存放于单独的箱子中时充电。
[0015] 在示例性实施例的又一个详细方面，背景结构附连有处理器，该处理器充作
控制器，该控制器与位于附接到背景结构的各个照明模块上的每个单独的光源进行可操作地通信。每个单独的光源可以被分配一个特定的位置数据点以供控制器识别。因此，控制器可以单独地调节每个光源的
亮度，包括变暗、变亮，以及在某些情况下改变相应光源的颜色。
[0016] 在示例性实施例的又一个详细方面，嵌入在智能设备上的软件应用可以用作色度键合成系统的系统平台，色度键合成系统可以包括智能设备和背景结构控制器，其中所述部件可以通过网络进行可操作地通信。此外，网络可以实现与远程
云服务器、远程
电子商务服务器以及诸如互联网
网站的在线内容的通信。
[0017] 在示例性实施例的又一个详细方面，智能设备可以是个人计算设备，包括配备有摄像机的智能电话。此外，背景结构控制器可以包含多个有线和无线数据输入端，并且可以进一步从各种源接收音频数据。
[0018] 在示例性实施例的又一个详细方面，系统平台可以包含维护用户数据、登录凭证数据、背景替换库数据以及创建的合成物数据的
数据库管理系统(DBMS)。
[0019] 在示例性实施例的又一个详细方面，系统平台可以包含合成模块、照明调节模块、音频模块、编辑模块和云同步模块。合成模块提供了用于捕捉对象的图像/视频的平台，对象的图像/视频同时被层置在
选定背景替换内容上，并且消除了在捕捉的图像/视频中检测到的单色颜色的可见性，以显示位于对象后面的背景替换内容。背景替换内容可以是从DBMS中回放的图像或视频，或者可以是从云服务器
流式传输的视频。照明调节模块提供了用于检测所
配对的单色背景结构上的照明缺陷的平台，其中缺陷的位置可以被识别，并且校正这些缺陷的校正动作被计算。校正动作包括使施加在色度键过程中使用的单色背景结构上的存在照明缺陷的位置处的亮度变暗或变亮。照明调节模块可以进一步将识别出的具有照明缺陷的位置和相应的校正动作中继给控制器，控制器随后将调节相应的照明源的亮度以消除照明缺陷。这一过程使用户能够在智能设备上实现完美的、现场的、实时的、高清晰度的色度键，其中背景替换内容显得清晰，且甚至感觉不到色度键正在被使用。音频模块提供了用于从控制器接收各种音频输入的平台，这些音频输入可以选择性地与捕捉的图像/视频混合和分配。编辑模块使得能够使用智能设备或云服务器上可用的功能编辑背景替换内容，其包括将不合规则的文件格式转码为系统平台使用的通用文件格式。云同步模块提供了一个平台，该平台用于从云服务器流式传输可被编辑和/或循环的截断的或完整的背景替换视频，并将所述流式传输视频层置在捕捉的对象图像/视频的后面。云同步模块还提供了一个平台来将背景替换视频和/或图像同步和存储到智能设备，从而使得视频和/或图像能够被回放，用于合成图像/视频创建。
[0020] 在示例性实施例的另一个详细方面中，系统平台通过将云服务器与智能设备同步，使得通过诸如互联网的网络找到的内容(该内容由另一软件应用选择并存储在远程云服务器上)能够存储在智能设备上，以用于之后的背景替换。背景替换内容可以在远程云服务器中被编辑或循环，并以其编辑的转码格式同步或流式传输到智能设备。
[0021] 在示例性实施例的又一个详细方面，
电子商务系统提供了用于创建、编辑、购买和销售背景替换内容的平台，该平台具有仅背景替换内容需要的以进行例如转码、重新格式化、流式传输和循环回放的特征。
[0022] 在可替代的实施例中，背景结构可以体现为单色颜色弹开式屏幕(monochromatic color pop-up screen)，该屏幕可以以伞的方式存放和打开。单色屏幕可以配备有从屏幕中间区段延伸的灯组，从而在整个屏幕上提供均匀的光分布。屏幕高度可以通过附连到可伸缩和可延伸的脊柱(spine)来调节，从而使屏幕能够放置在桌面或地板上。屏幕可以被折叠并朝向框架旋转。可以使用
弹簧机构或电动致动来打开屏幕。屏幕还可以包含与智能设备和屏幕照明可操作地通信的控制器，其中控制器可以调节照明以校正智能设备所检测到的任何照明缺陷。
[0023] 在可替代的实施例中，具有摄像机的智能设备可以被固定到滚动式框架，该滚动式框架可以被远程定位，使得对象可以被智能设备的摄像机捕捉和记录，其中对象看起来被很好地放置在期望的摄像机镜头中。滚动式框架可以配备有能够操纵和移动滚动式框架的
电机和GPS接收器，所有这些都与第二智能设备可操作地通信。基于对象在摄像机镜头中的期望位置，第二智能设备可以经由GPS接收器和电机来定位滚动式框架，使得固定到滚动式框架的智能设备摄像机实现期望的摄像机镜头，也称为“机位(blocking)”。滚动式框架还可以包括灯架和额外的照明模块，以在特定位置照亮对象，照亮对象的胸部，并在对象上方提供光，也称为“键(key)”光。
[0024] 为了总结本发明和相对于
现有技术实现的优点的目的，本文已经描述了本发明的某些优点。当然，应该理解是，根据本发明的任何特定实施例不一定都可以实现所有这些优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以以实现或优化本文教导的一个优点或一组优点的方式来体现或执行，而不必实现本文可能教导或建议的其他优点。
[0025] 所有这些实施例旨在落入本文公开的发明的范围内。参考
附图，从下面对优选实施例的详细描述中，本发明的这些和其他实施例对于本领域技术人员来说将变得明显，本发明不限于所公开的任何的特定优选实施例。
[0026] 附图简述
[0027] 现在将仅通过示例的方式参考下列附图描述本发明的实施例，其中：
[0028] 图1A是根据本发明的背景结构的斜向前视图，描绘了单色颜色背景和对象区。
[0029] 图1B是图1A中的背景结构的前侧视图，描绘了单色背景的外表面。
[0030] 图1C描绘了图1A中的背景结构的前侧视图，描绘了投射在单色背景外表面上的阴影。
[0031] 图2是图1A中的背景结构的内部框架，描绘了直立起来的充气展开的管。
[0032] 图3A是图2中的内部框架的侧视图，描绘了限定第一天花板和悬伸天花板的管。
[0033] 图3B是图2中内部框架的俯视图，描绘了充气展开的管的椭圆形顶部部分。
[0034] 图4是根据本发明的背景结构的内部框架，描绘了直立起来的充气展开的管。
[0035] 图5A是图4中的内部框架的侧视图，描绘了限定第一天花板和悬伸天花板的管。
[0036] 图5B是图4中的内部框架的俯视图，描绘了充气展开的管的六边形顶部部分。
[0037] 图5C是图4中的内部框架的后视图，描绘了连接在一起的管。
[0038] 图6是图1A中的背景结构的下侧透视图，描绘了附连到可充气管的一段中的穿孔上的带有阻塞器的空气
阀。
[0039] 图7是图1A中的背景结构的斜向的前视图，描绘了附连到该结构的多个照明模块。
[0040] 图8A是根据本发明的单色弹开式屏幕的后视图，描绘了屏幕、多个
辐条和中央脊柱。
[0041] 图8B是图8A中的单色弹开式屏幕的侧视图，描绘了处于闭合和折叠位置的屏幕。
[0042] 图8C是图8A中的单色弹开式屏幕的侧视图，描绘了从屏幕上的中间位置延伸的灯组以及相关联的对象区。
[0043] 图8D是图8A中的单色弹开式屏幕的侧视图，描绘了沿着屏幕顶部的照明灯带。
[0044] 图9是根据本发明的滚动式框架的前视图，描绘了轮底座、脊柱、设备支座、灯架和灯条以及单独的照明模块。
[0045] 图10描绘了根据本发明的色度键合成系统的简化
框图。
[0046] 图11描绘了图10中的系统的
数据库管理系统(DBMS)的简化框图。
[0047] 图12描绘了图10中的系统的用于合成模块操作的
流程图。
[0048] 图13描绘了图10中的系统的用于照明调节模块操作的流程图。
[0049] 图14描绘了图10中的系统的用于流式传输背景模块操作的流程图
[0050] 图15描绘了根据本发明的电子商务背景替换系统的简化框图。
[0051] 图16A描绘了图12中的合成模块的截屏，描绘了在单色背景前面的对象的摄像机镜头。
[0052] 图16B描绘了图12中的合成模块的截屏，描绘了与对象层叠的背景替换图像/视频的摄像机镜头。
[0053] 图16C描绘了图12中的合成模块的截屏，描绘了正在被捕捉的对象的视频，该视频与已层叠的背景替换图像/视频层叠。
[0054] 图17A描绘了在没有应用照明调节的情况下创建的色度键合成物，从而导致背景上的照明缺陷。
[0055] 图17B描绘了应用照明调节以创建良好照明背景所创建的色度键合成物。
[0056] 优选实施例的详细描述
[0057] 现在参考附图，示出了一种系统及相关方法，该系统及相关方法使用便携式单色颜色背景结构促进便携式色度键合成过程，该便携式单色颜色背景结构附连有用于在单色背景结构上的均匀的光分布的定向照明模块和用于对象的定向照明模块。对象的图像/视频在背景结构的前面被捕捉，并且被实时
地层置在期望的背景替换图像/视频的前面，而无需后期制作装备或额外的装备，其中单色颜色的可见性被消除，从而以鲜明、高清晰度显示对象后面的背景替换图像/视频。参考图10，嵌入在智能设备中的软件应用提供了启动和控制色度键合成过程的系统平台202，并进一步提供用于向远程服务器/从远程服务器传送背景替换图像/视频(背景替换内容)的平台，色度键合成过程包括校正背景颜色中立中的任何缺陷。因此，用户可以创建具有所需背景替换的对象的播出质量的色度键合成图像/视频，而不需要传统的大型且昂贵的后期制作装备、空间要求和后期制作劳动力。
[0058] 便携式背景结构。现在参考图1A-图1B，示例性背景结构体现为可充气结构10，其具有后墙12、从后墙12延伸的两个侧墙14、第一天花板16和从第一天花板延伸的悬伸天花板18。侧墙14被构造成从后墙12向
外延伸。在可替代的实施例中，侧墙可以被构造成垂直于后墙延伸。悬伸天花板18被构造成延伸超过侧墙14的边缘。此外，悬伸天花板可以被构造成垂直于后墙竖直轴线延伸，即
水平地延伸，或者悬伸天花板可以在向上的取向上延伸，如在可充气结构框架的图3A的实施例中所描绘的。后墙、侧墙和第一天花板的内表面20显示单色颜色，该单色颜色典型地是绿色或蓝色，因为它们与典型的人类皮肤颜色区别最大。然而，所显示的单色颜色可以是任何期望的颜色，只要使用相同的单色颜色即可。如下所述，可充气结构和整个悬伸天花板的外表面22可以是任何颜色，因为它在摄像机镜头内是无关的，但是其提供了一种阻挡来自其他源的光的装置以及附连照明模块的结构。
[0059] 现在参考图2-图5，可充气结构包括由多个连接的可充气管26、28、36构成的
基础框架24、34，可充气管26、28、36构造成在充气展开时处于竖直位置。如下所述，管26、28、36被封闭在可拉伸织物(未示出)内，该织物为可充气结构10提供其形状和颜色。基础框架可以被构造成呈类似于具有椭圆形顶部的直立圆柱体的形状(图2-3B)或者六边形构形(图4-5B)。现在参考图2，基础框架24还包括四个竖直管28以及与其连接的水平管30，当织物被拉伸以封闭基础框架24时，四个竖直管28以及水平管30一起限定了可充气结构的后墙、侧墙和第一天花板。悬伸天花板由基础框架顶部部分限定，该基础框架顶部部分32向与限定后墙的管相反的方向延伸。第三竖直管34可用于支撑悬伸天花板，并进一步支撑通用智能设备支座(未示出)，其中在捕捉对象的图像/视频时，摄像机可被固定在支座中。第三竖直管
34可以是可移除的，或者以使得第三竖直管34可以跨越悬伸天花板的纵向轴线向上旋转并放置的方式可旋转地接合到基础框架。图2中的椭圆形顶部还可以由长轴96和短轴98限定。
[0060] 可充气管26可以由聚
氨酯、乙烯基或类似材料制成。该示例性实施例描绘了可以保持2psi至7psi空气的4”-6”管。参考图6，空气
压缩机(未示出)可被用于使用供应软管并通过一段管内的穿孔40对管26充气，其中空气阀42和阻塞器被用于密封穿孔。相同的空气阀42可被用于对可可充气结构放气，其中已放气的结构可储存在手提箱或帆布袋中。
[0061] 参考图1A-图1B，如上所述，基础框架可以被封闭在可拉伸织物内，该织物将使用
拉链紧固件(即附连在织物上的拉链)牢固地缠绕在充气展开的管周围。可选择地，织物可以使用钩环紧固件(例如 )固定在充气展开的管周围，或者织物可以使用索环固定。此外，织物在管上的定位使后墙、侧墙和第一天花板的单色颜色保持一致。当可充气结构放气时，可拉伸织物将保持附接到框架上，其中空气阀可通过织物中的开口接近。
[0062] 因此，可充气结构的构形提供了一种可放置在对象后面的便携式、无支撑的、前部敞开的且半封闭的单色颜色背景。可充气结构可以被设定尺寸以
覆盖对象后面的更大的区域，从而为对象的移动提供更大的灵活性，如下文进一步描述的。此外，可充气结构可以是“消费化的”，使得普通消费者可以在常规环境下例如在房内房间中使用该结构。示例性可充气结构提供了7’0”x 7’0”的单色背景，其中宽度是在两个侧墙14的边缘之间测量的。半封闭区域由4’0”宽的后墙12和向外延伸的4’5”宽的侧墙14界定，从而提供了从侧墙边缘到后墙的3’5”的深度。此外，悬伸天花板的最外边缘从第一天花板延伸出4’0”。
[0063] 现在参考图7，可充气结构10可以附连有多个照明模块，这些照明模块有助于在单色背景20上提供均匀的光分布。竖直照明模块44、46仅朝向可充气结构10上的单色背景20定向，并且沿着两个侧墙的内边缘定位。顶冠照明模块48朝向单色背景和对象区74的上部部分定向。顶冠照明48沿第一天花板的内边缘或下边缘水平地定位，并由图2中所描绘实施例的连接两个竖直管28的水平管30和/或图4中所描绘实施例的水平管94支撑。照明模块44、46、48中的每一个可以由多个光源(例如LED)50、51组成。用于相应照明模块44、46、48的光源50、51可以被附接到共同的底座，例如LED条带灯或带灯。此外，用于竖直照明模块44、
46的光源50可以被配置成具有小的光束
角，例如15度，以便增加单色背景20上的较小焦点中的光强。用于顶冠照明模块48的光源51可以被配置成具有较大的光束角，例如45度，以便增大照明焦点，尽管强度较低。因此，并且如下文进一步描述的，多个光源50、51能够实现对单色背景20的定向照明，其中例如依据象限的较小的背景区段可以被特定地照亮。竖直照明模块44、46和顶冠照明模块48可以使用钩环紧固件例如 或索环附连和/或悬挂在可充气结构10上。此外，竖直照明模块44、46和顶冠照明模块48可以通过直接连接到外部电源(例如墙插座)来供电。可选择地，竖直照明模块44、46和顶冠照明模块48可以通过连接到外部电池(例如锂电池)来供电，该外部电池又连接到电源。到外部电源和外部电池的线路可以在可拉伸织物的下面布线。
[0064] 继续参考图7，可充气结构还可以包括多个悬伸天花板照明模块52，悬伸天花板照明模块52朝向单色背景20前面的被指定为对象区74的位置定向，以便能够在对象和对象区上均匀照明。悬伸天花板照明模块52附连在悬伸天花板下面，并且可以沿着悬伸天花板的内边缘设置。悬伸天花板照明模块52可以由多个
LED灯53组成。此外，用于每个天花板照明模块52的LED灯53可以体现为充作光源的LED面板54，其中每个LED面板54可以被构造为容纳多个LED灯53。例如，LED面板的一个实施例可以保持九十(90)个LED灯53。LED灯53可以通过直接连接到外部电源(例如墙插座)来供电，或者通过连接到与外部电源连接的锂电池来供电。将LED灯53连接到外部电源或锂电池的电力缆线可以在可拉伸织物下面行进。可选择地，通过使用锂电池充电器，可以在LED灯53被附连到可充气结构之前对LED灯53进行充电，该锂电池充电器在存放时连接到LED灯53，从而消除了在可充气结构10上运行时需要电力缆线连接到LED灯53。悬伸天花板照明模块52可以使用钩环紧固件(例如 )或索环附连到可充气结构。
[0065] 竖直照明模块44、46、顶冠照明模块48和悬伸天花板照明模块52可以使用光源50、51、54，光源50、51、54包括日光平衡灯并且是不闪烁的。光源的其他技术参数包括96CRI和高达6000开尔文
色温。悬伸天花板照明可以进一步使光源的范围在3000钨和6000开尔文之间。
[0066] 可充气结构10可以包含处理器92，处理器92用作控制器，控制器与每个单独的光源50、51、54可操作地通信，其中每个单独的光源50、51、54硬连线地或无线地被连接到处理器(控制器)。因此，控制器能够调节特定光源50、51、54的亮度，例如变暗、变亮，并且在某些情况下，改变给定光源的颜色。控制器通过分配特定的位置数据点来识别每个光源，位置数据点对应于光源在可充气结构上的物理位置，如通过与每个单独光源50、51、54的硬连线连接所确定的物理位置。控制器可以体现为单独的
硬件控制台92，并且在可充气结构的后侧之后安置在地面上。光源和控制器之间的线路位于可拉伸织物的下方。控制器还可以包含无线收发器，其中控制器与外部处理器/计算设备可操作地通信。继续参考图7，竖直照明模块的示例性布置包括左竖直照明44和右竖直照明46。位置数据点分配可以包括针对相应的照明模块44、46、48、52，光源50、51、54中的每一个被单独编号为1至“n”，其中“n”表示对于给定照明模块44、46、48、52的光源的数量。因此，相应的位置数据点可以被分配如下：
[0067]
[0068] 如下文进一步描述的，可充气结构上的控制器将接收来自外部处理器/计算设备的指令，以调节特定光源的亮度，从而校正单色背景上颜色中立的缺陷。
[0069] 现在参考图8A-8D，背景结构的可选择的实施例被描绘为使用单色颜色弹开式屏幕56。屏幕56可以从存放位置以伞的方式部署，其中屏幕附连到多个辐条58上，辐条58附接到屏幕轴60。辐条58可以通过弹簧作用或电气自动化打开屏幕56。屏幕轴60可旋转地附连到中央脊柱62，使得闭合的屏幕64能够折叠并与中央脊柱轴62对齐，从而提供紧凑的存放位置。中央脊柱可以使用两个支撑腿66被直立地放置。中央脊柱是可伸缩的和可延伸的，从而为屏幕56提供可调节的高度，使得屏幕56能够被放置在桌面上或地板上。
[0070] 如上所述，屏幕56由单色颜色构成，单色颜色通常是蓝色或绿色，但也可以是黑色或白色。当屏幕完全打开时，屏幕本身的尺寸被设定成提供通常为对象的上部部分68例如从人(例如坐在桌子旁的人)的中部躯干往上的部分定制的单色背景。示例性实施例包括4’x4’的屏幕尺寸。屏幕56还设置有从屏幕56上的中间位置延伸的灯组70，其中灯组70有助于在单色背景上提供均匀的光分布。灯组70定位在屏幕56上，当从对象前方的摄像机观看时，灯组70将被对象遮挡住，以防止由于照明灯组70而干扰捕捉到的图像/视频。此外，照明条带72可以沿着屏幕56的顶部放置，用于在单色背景上的额外照明。照明条带72由位于照明条带上的可充电锂电池供电，或者使用家用110v AC的有线电源供电。
[0071] 屏幕56还包含充当控制器的处理器(未示出)，该处理器通过硬连线连接与每个光源(即灯组70和照明条带72)可操作地通信。因此，处理器(控制器)能够调节特定光源70、72的亮度，例如变暗、变亮，并且在某些情况下，改变给定光源的颜色。控制器通过分配特定的位置数据点来识别每个光源70、72，该位置数据点对应于光源在屏幕上的物理位置，如通过与每个单独光源70、72的硬连线连接所确定的物理位置。控制器可以位于屏幕后面或下面。控制器还可以包含无线收发器，其中控制器与外部处理器/计算设备可操作地通信。如下文进一步描述的，并且类似于可充气结构10，屏幕上的控制器将接收来自外部处理器/计算设备的指令，以调节特定光源的亮度，以便校正单色背景上颜色中立上的缺陷。
[0072] 对象区。对象区是被指定的区域，其中正在被捕捉的图像/视频的对象将位于摄像机和背景之间。色度键合成通常需要对象位于摄像机能够以期望的变焦聚焦于对象的地方，同时确保背景完全由单色颜色构成。因此，对象的位置、姿势和移动性方面的灵活性取决于所使用的背景结构。现在参考图1A-图1B和图7，可充气结构10提供从地面向上7’x 7’的单色背景20，从而能够捕捉对象的全身。对象也可以在半封闭单色区74内自由地移动。此外，多个对象在位于对象区74内时可以在摄像机镜头中被捕捉，从而使可以被色度键合成的图像/视频的类型多样化。如上所述，即使摄像机以及任何其他相关光源不能充分地照明对象，可充气结构10上附连的顶冠照明模块48和悬伸天花板照明模块52也将照亮对象。相比之下，现在参考图8C，对象区68在位于弹开式单色屏幕56的前面时限制性更强，其中摄像机通常聚焦在单个对象往上的中部躯干上。考虑到摄像机镜头受到单色屏幕56的空间边界的限制，对象区68通常位于单色屏幕56附近，从而以最小的空间要求促进色度键合成过程。
[0073] 远程控制的摄像机定位。现在参考图9，描绘了定位摄像机的可替代的实施例，其中常规定位可以是使摄像机能够充分聚焦于对象的任何手段，例如手持定位、将摄像机放置在
支架中或者使用前述可充气结构的第三竖直管定位。在可替代的实施例中，具有摄像机(未示出)的智能设备可以被固定到滚动式框架76，滚动式框架76可以被远程控制以“拦截(block)”镜头，如上所述，这是为了获得对象的期望的摄像机镜头的摄像机的定位。滚动式框架76由可旋转地附接到框架底座80的框架脊柱78组成，其中智能设备可以通过通用智能设备支座82固定到框架脊柱76。框架底座80可以配备有轮84或者配备有用于移动滚动式框架76的其他装置。框架底座80还可以包含电机(未示出)，该电机可以向前和向后移动滚动式框架76，并且在示例性实施例中，该电机可以操纵附连到轮底座80上的轮84。滚动式框架还包含GPS接收器，该接收器与电机一起与第二智能设备可操作地通信。使用第二智能设备，滚动式框架可以经由电机和GPS接收器通过远程控制被移动，以定位摄像机来实现最佳的“机位”。
[0074] 滚动式框架76还可以包括灯架86，灯架86将从框架脊柱78延伸到通用设备支座82上方的位置。灯架86附连有灯条88，当正在捕捉图像/视频时，灯条88可以照亮对象。示例性实施例包括5″-7″宽的灯条88。此外，中央照明模块90位于通用智能设备支座82下方，以进一步照亮对象。
[0075] 灯架86可旋转地附接到框架脊柱78，使得在存放滚动式框架76时灯架86能够向下旋转。此外，框架脊柱78可以被折叠以与框架底座80对齐，从而有利于紧凑的存放构形。
[0076] 色度键合成过程。参考图10，示出了色度键合成系统，该系统提供了一个平台来捕捉设置在单色颜色背景前面的对象的图像/视频，并且同时将图像/视频与背景替换内容合成，同时消除单色颜色的可见性以显示位于对象后面的背景替换内容。该系统还可以被配置成解决影响背景颜色中立的任何照明缺陷。此外，该系统可以提供一个平台来编辑位于云服务器上的背景替换内容，并且将这些内容同步到该系统，使得背景替换内容可以在色度键合成过程中被回放或被流式传输。
[0077] 如上所述，作为基本构造，该系统由硬件部件组成，该硬件部件包括单色背景结构、智能设备和摄像机。智能设备200可以是智能手机或具有无线连接能力的其他个人计算设备。软件应用嵌入在智能设备中，并充当系统平台202，使得能够启动和控制色度键合成过程。软件应用将进一步使用智能设备显示屏来显示和促进色度键合成过程。摄像机可以位于智能设备200本身上，其中系统平台202能够
访问摄像机功能。可选择地，可以使用远程摄像机220，其中远程摄像机220可以位于第二智能设备中，或者作为独立的更高质量的摄像机，并且远程摄像机220进一步与系统平台202可操作地通信。该系统还可以包括背景结构控制器218，并且进一步能够经由网络204与远程服务器通信。
[0078] 参考图10-11，系统平台202包括数据库管理系统(DBMS)206，数据库管理系统(DBMS)206维护与用户信息228、登录凭证230、背景替换库232和创建的合成物234相关的详细数据。用户信息数据228和登录凭证数据230从属于特定用户的简档，并且包括诸如名称、组织、用户名和访问远程服务器的密码的信息。背景替换库数据232包含背景替换内容，该背景替换内容已经存储到智能设备上，例如存储在摄像机胶卷上，并且可以被访问以将被捕捉的给定的图像/视频层置在顶部上，即创建色度键合成物。背景替换内容可以是1)由用户创建的；2)通过远程交换服务器获得/购买；3)从先前存储的位于摄像机胶卷或基于云的服务器上的背景替换内容中获得；和/或4)通过互联网上可用的背景替换内容获得。此外，基于云的服务器224使得不常见图像/视频格式的背景替换内容能够被转码为适用于系统平台202的通用格式。创建的合成物数据234存储系统平台202所创建的色度键合成物，其中所述创建的合成物可以被分发或上传到远程服务器，包括互联网。系统平台202还包括合成模块208、编辑模块210、照明调节模块212、音频模块214和云同步模块216。
[0079] 创建色度键合成物。参考图12，示出了合成模块208的方法和示例性操作流程图，该合成模块208提供了将正在被捕捉的对象的图像/视频层置在期望的背景替换上的平台。合成模块208将首先提示用户从DBMS中选择300要层置的背景替换图像/视频，并在对象的图像/视频后面实时回放。所选择的视频可以被完整地回放或者可以被截断，并且可以由用户基于期望的长度进一步循环。可选择地，如下文进一步描述的，背景替换视频可以使用云同步模块216从云服务器流式传输，而不是从DBMS回放。一旦选择了背景替换内容，合成模块208搜索302单色背景结构以配对/连接。配对/连接304可以通过无线配对，例如通过连接，或者通过无线网络连接来实现。如果不能建立配对/连接，合成模块208
将不能320确定单色颜色来创建色度键合成物。合成模块208可以能够经由网络(未示出)购买“解
锁代码”，使得合成模块208仍然能够创建色度键合成物，然而确切的单色颜色可能是不可辨别的，从而可能呈现低于标准质量的色度键合成图像/视频。
[0080] 如下文进一步描述的，一旦单色背景已经配对304，系统平台将从背景结构获得相关信息，例如所使用的预定义的单色颜色(例如绿色#255)以及照明调节模块212可以用来识别和找准背景结构上的照明位置的预映射位置网格(pre-mapped location grid)。合成模块208随后将使306摄像机聚焦于位于设置在单色背景前面的指定对象区中的对象。随后的摄像机镜头将
叠加在选定的背景替换内容上。一旦摄像机在摄像机镜头内获得对象，合成模块208将搜索并检测308是填充摄像机镜头中背景的预定义的单色颜色的存在(还参见图16A)。如下文进一步描述的，如果背景结构配备有便于照明调节的控制器，照明调节模块212将被访问318，以帮助确保均匀的光分布施加在单色背景上。一旦合成模块208检测到单色颜色的存在，则合成模块208将基本上消除摄像机镜头中单色颜色的任何存在的可见性
310，从而显示出位于单色颜色所在区域后面的选定的背景替换内容(还参见图16B)。在一个详细实施例中，合成模块208包含具有滑块(未示出)的编辑组件，该滑块使得背景替换内容变得模糊，从而在对象和对象通过背景替换而看起来所处的位置之间添加“深度”的外观。
[0081] 合成模块208随后使得具有背景替换内容的对象的图像/视频能够被捕捉312(还参见图16C)。创建的合成物将被存储314在DBMS中，以供将来访问。在可替代的实施例(未示出)中，合成模块208可以使得合成图像/视频能够同时被捕捉并上传到服务器以供观看，即合成的具有层置的背景替换内容的图像/视频的现场流式传输。
[0082] 自动照明调节。现在参考图10-11，色度键合成系统可以进一步包括与系统平台202和附连到单色背景结构的照明模块进行可操作通信的控制器218，从而使得能够自动照明调节所述照明模块。具有这种通信能力的背景结构的一个示例是前述可充气结构10(图
1A-1B，图7)和弹开式屏幕56(图8A-8D)，两者都嵌入有处理器(控制器)和无线收发器。控制器218可以配备有多个有线数据输入端口以及通过无线网络或无线配对(例如
配对)连接的无线数据输入端口。控制器222可以无线连接到智能设备200，从而连接到系统平台202。
[0083] 现在参考图13，示出了照明调节模块212的方法和示例性操作流程图，用于在单色颜色背景首次与合成模块208配对后自动校正施加在单色颜色背景上的任何照明缺陷。一旦摄像机已经检测到背景结构中的单色颜色(图12步骤308)，照明调节模块212将使摄像机对单色背景执行402照明检测分析，以确定在单色背景上是否检测到任何照明缺陷或不均匀照明，从而妨碍颜色中立。这种照明缺陷或不均匀照明可能是由于外部物体投射的阴影(还参见图1C，参考数字100)、由任何照明源产生的聚光区和/或导致不均匀照明分布的其他因素造成的。照明检测分析使用像素颜色
模式识别算法，其中摄像机将确定预定义的单色颜色(例如绿色#255)是否均匀地显示在背景结构中。使用绿色#255作为示例性单色颜色，模式识别算法将检测404处于背景结构上的比绿色#255暗或亮的任何绿色
色调。较暗的色调对应于存在于该特定位置的阴影，而较亮的色调对应于存在于该位置的聚光区。照明调节模块212随后将为使用背景结构的物理空间边界找到的每个阴影或聚光区分配位置406，并识别背景内特定阴影或聚光区所在的区域。与所配对的背景结构相对应的预先映射的位置网格将背景结构划分成大小相等的区域，区域例如在各象限中，并将背景结构上光源的位置数据点与相应的区域相关联。因此，照明调节模块将使给定的照明缺陷位置与指定区域相关联，从而确定背景结构上的需要调节的相应的光源。
[0084] 照明调节模块随后将确定406校正照明缺陷所需的校正动作。这种校正动作可以包括调暗或调亮背景结构上给定区上的亮度。照明调节模块212将命令408控制器引导与所识别的照明缺陷区域相关联的光源执行校正动作。如上所述，背景结构控制器可以通过硬连线连接识别具有特定数据位置的每个光源。当系统平台202被启动或重新启动时，照明调节模块212将执行所述照明检测分析和照明调节优化。如果经由系统平台202被
请求的话，照明调节模块212也可以被执行。
[0085] 附加地，照明调节模块212可以调节聚焦在对象区上的在可充气结构上的照明。这种照明的示例是图7中所描绘的可充气结构10的悬伸天花板照明模块52。照明调节模块212可以基于不同的外界条件来调节这种对象区照明，例如由于白天和晚上期间的不同的照明，或者在明亮的电视演播室中。这种对象区照明可以被配置有由照明调节模块控制的预设，该预设可以包括弱光、中光或夜间。
[0086] 参考图17A，示出了在没有适当的灯光或照明调节的情况下创建的色度键合成物，因此由于缺乏照明以及对象上的照明缺陷而被赋予了不自然的负面摄影效果，而图17B描绘了应用了照明调节从而获得适当照明的对象以及良好照明背景的合成物。
[0087] 除了上述照明检测分析之外，照明调节模块212可以通过用预定义的单色颜色的像素置换由照明调节模块212识别为不同于预定义单色颜色的那些像素，使得能够对通过照明调节所获得的
感知颜色中立进行微调(未示出)。该应用的一个示例可以是在前述区的一小区段中即使使用照明调节也不能实现颜色中立，且因此像素置换过程将针对该小区段，以确保整个背景显示预定义的单色颜色，从而提供背景替换内容的鲜明、高清晰度的观看。像素置换过程将检测存在的单色颜色的不同的色调，其中不同色调对应于针对给定颜色定义的范围。例如，当绿色#255表示预定义的单色颜色，并且照明调节模块检测到摄像机镜头中绿色#450的小位置，照明调节模块将执行以绿色#255像素置换如通过智能设备显示器可见的绿色#450像素的命令。该像素置换过程可以刚好发生在背景替换内容变得可见之前，和/或几乎与照明检测分析过程同时发生。
[0088] 在可替代的实施例中，景深分析(depth of field analysis)(未示出)可以结合照明检测分析或代替照明检测分析来执行。系统202将以这样的方式使用摄像机：即使得摄像机镜头中的对象将聚焦，而背景将失焦，从而显示清晰的对象，而背景可能看起来有些模糊，类似于由配备有F-
光圈设置的摄像机所完成的过程。因此，系统将使用由摄像机确定的景深数据点来识别那些失焦的像素，并用选定的背景替换来替换它们。
[0089] 音频混合。音频模块214提供用于对针对捕捉的图像/视频而接收的各种音频输入进行混合的平台，这可以是除了与捕捉的图像/视频同时记录的音频之外的音频，例如来自对象佩戴的麦克
风的音频。如上所述，控制器可以有线或无线连接到多个音频提供设备。这些设备可以包括位于正在被捕捉图像/视频的对象上的无线麦克风。其他设备包括辅助设备，如
乐器或卡拉OK机。音频模块214将从控制器接收音频数据，并且使得一个或更多个音频源能够与已捕捉的/正在捕捉的图像/视频选择性地混合和分配。音频模块还可以提示额外的音频编辑，包括，尤其地，截断音频输入和指定要循环的截断部分。因此，音频模块214使得用户能够确定各种音频输入将如何与正在被捕捉的图像/视频整合。所选的音频混合和分配将被存储，并且如果需要的话作为替换音频与创建的合成物叠加。
[0090] 编辑背景替换内容。编辑模块210使得能够使用智能设备200或者使用云服务器上可用的特征来编辑背景替换内容。如下所述，在云服务器上编辑的内容将通过云同步模块216存储到智能设备。使用云服务器上可用的特征，编辑模块使得不常见文件格式的背景替换文件能够被转码为适合于系统平台202的通用文件格式。另外地，使用云服务器上的特征，编辑模块210使得背景替换内容能够变得模糊，使得当与对象的图像/视频合成时，背景替换内容的模糊性对内容产生深度效应。这种深度效应过程重现肖像摄影领域的技术人员通过在35MM摄像机上使用F-光圈创建的内容，从而在模糊的背景下制作清晰的聚焦对象的肖像。另外地，在智能设备上创建的色度键合成物可以同步到云服务器，用于自动化后期制作视频组合，例如专业制作的带有商标的演出介绍或介绍性摄制人员名单，然后同步回智能设备，用于继续编辑或发布。
[0091] 将智能设备与云服务器同步以获取背景替换内容。现在参考图14，示出了云同步模块216的方法和操作流程图，云同步模块216提供了将云服务器224与智能设备200同步的平台，从而使得背景替换视频能够被流式传输到智能设备，或者背景替换图像/视频能够被下载到DBMS以用于将来回放。这些背景替换文件随后将用于创建色度键合成图像/视频。更具体地，由于缓冲的流式传输内容的文件大小较小，大的背景替换文件可能不需要被截断，或者可选择地，云同步模块216可以截断并循环要被流式传输的一小部分。流式传输这样的文件避免了由于下载文件而占用智能设备上不必要的存储空间，且也避免了智能设备消耗过多的计算能力来处理这样的大文件。
[0092] 云同步模块216将首先访问基于云的远程服务器224，以识别600用户先前存储在远程云服务器224上的期望的背景替换。编辑模块210然后可以被访问602，如上所述，这使得所选择的背景替换文件能够用云服务器上可用的特征来编辑，包括将文件转码为适合于系统平台202的格式。如果所选择的背景替换文件是视频，则云同步模块216将确定604是否希望使用整个视频或仅一部分视频，其中如果仅希望使用一部分视频，云同步模块216将使得视频能够被截断606至期望的长度和内容。然后云同步模块216将确定608背景替换视频是否将被流式传输。如果背景替换视频将被流式传输，则云同步模块216将与智能设备200同步610视频文件，使得视频文件能够随后被流式传输612，经由合成模块208直接作为正被捕捉的图像/视频的背景替换614，其中如果需要的话，视频可以被连续循环。流式传输的背景替换视频文件可以进一步存储620在DBMS中以用于将来回放。作为流式传输的替代方案，云同步模块将云服务器同步616到智能设备，使得背景替换图像或背景替换视频能够被下载并直接存储618到DBMS。然后合成模块208可以使所存储的背景替换图像/视频在所捕捉的对象的图像/视频后面回放并层置。
[0093] 背景替换捕捉。参考图10，系统平台202使用户能够使用另一软件应用(未示出)接收背景替换内容，该软件应用能够捕捉互联网222上可用的内容，并将数据存储在远程云存储服务器224上。软件应用可以通过加盖到内容上的水印来识别
版权保护的内容，使得用户将无法将所述内容存储到云服务器224。一旦期望的图像/视频已经被存储到云服务器224上，系统平台202可以将智能设备200与所获得的内容同步，以便在色度键合成物中使用，和/或存储到智能设备200上用于未来回放，如经由云同步模块216实现的。
[0094] 背景替换电子商务平台。现在参考图15，示出了向用户提供创建、编辑和交换背景替换内容的平台的系统，其中交换可以通过
货币交易进行。该系统包括数据库管理系统(DBMS)700，数据库管理系统700维护与背景替换库、用户信息和其他相关信息相关的详细数据，用于在电子商务网站上实现访问和进行交易。该系统还包括背景替换内容模块702、背景替换编辑模块704、购买模块706和销售模块708。
[0095] 背景替换创建模块702使得用户能够创建背景替换内容，以在用户的智能设备上使用，和/或供其他人购买。背景替换内容可以以任何文件类型格式创建。背景替换编辑模块使用户能够获取从用户的智能设备购买或上传的现有背景替换文件，并使背景替换文件能够根据需要进行编辑。购买模块使用户能够经由背景替换库浏览电子商务服务器上可用的背景替换内容，并购买优选的背景替换内容以创建合成内容。购买的背景替换内容随后可以存储到远程云服务器224上，用于将来与智能设备200同步，使得背景替换内容能够被流式传输或存储在智能设备200上，用于将来回放，如云同步模块216所完成的。此外，用户可以对内容加盖水印，以确保内容未经授权不能使用。销售模块708使用户能够识别由用户创建和/或拥有的被放置希望出售的背景替换内容，其中用户可以指定价格。
[0096] 从前述内容应当理解，本发明提供了一种系统和相关方法，用于便携式地实现色度键合成，其中使用智能设备捕捉位于便携式单色背景前面的对象的图像/视频，并且同时捕获的对象的图像/视频层置在不同的期望背景替换内容上。该系统还能够消除单色颜色的可见性，显示出位于对象后面的背景替换内容。便携式单色背景结构可以是附连有多个照明模块的可充气结构或弹开式屏幕，这些照明模块被配置为确保单色颜色背景上的均匀光分布。此外，智能设备上的软件应用可以充当系统平台，该系统平台能够对单色背景上的照明模块进行自动光调节，以校正妨碍背景上颜色中立的任何光缺陷，其中，系统平台和控制器与照明模块可操作地通信。此外，系统平台使得存储在云服务器上的背景替换内容能够同步到智能设备，从而使得背景替换内容能够被流式传输或存储到智能设备上来，用于未来回放，并且在色度键合成创建中使用。
[0097] 上面已经根据目前优选的实施例描述了本发明，以便能够传达对本发明的理解。然而，还有一些本发明适用的本文没有具体描述的其他实施例。因此，本发明不应被视为限于所示的形式，所示的形式应被视为是说明性的而非限制性的。
