背景虚化算法研究

一，背景虚化特点研究

玩单反的人经常会使用背景虚化来拍摄一些很漂亮的照片，但是，单反毕竟不是每个人都可以玩的，因此，出现了很多软件算法来实现的背景虚化效果。

我们要实现背景虚化，首先要了解单反拍出的背景虚化的照片有什么特点，只有这样，才能写出更接近真实的算法。

经过我的总结，背景虚化有如下几个特点：

1,聚焦的物体成像要清晰(也就是焦平面内要清晰)；

2，焦平面之外的景物成像是模糊的；

3,距离焦平面越远，模糊程度越大，反之，越小(即模糊随着景深不同而不同)；

4，焦外成像二线性问题；

现在很多手机厂商都在用图像算法做背景虚化，但是在单摄像头的情况下，效果却都不尽人意，这里举个例子来说明一下。

下面这张图是华为荣耀6Plus的效果图：

上面我们详细的说了一下背景虚化的特点，针对最后一点焦外二线性，实际上是这样的：对于单反，绝大多数镜头在全开光圈的时候，光圈都是圆形的，此时的焦外成像就代表了镜头设计的本性；当收缩光圈拍摄时表现出来的焦外成像，是镜头设计的本性和光圈形状共同作用的结果。一些镜头在全开光圈时可以表现出很好的焦外成像，但是在收缩光圈后，由于光圈的非圆形，会破坏焦外成像内容。

一般来说，好的虚化应该是按对焦点远近过渡均匀连续的，在焦外成像中没有明显的边缘残留，如图6所示；而图5中，虚化的物体的轮廓不是均匀散焦的，而是被数条线分开，形成一些类似小气泡的东西，这就是焦外二线性。

针对2背景模糊，我们可以直接对原图进行高斯模糊，得到模糊图像G；

针对3渐进模糊，我们需要在焦平面的中心点，向外构建一个比例系数，构成一个扩散系数，距离焦平面中心点越远，扩散系数越大，对应的模糊程度也越大，这里我假设为K；

上述三点完成之后，我们做如下处理：

Output = S*Mask+(255-Mask)*G

这个公式计算出来的效果是背景模糊均匀的背景虚化效果；

如下图所示：

实际上也就是质心计算公式，这里我们计算出的质心为(x0,y0)；

②以(x0,y0)为中心，向外计算可变半径高斯模糊，即距离中心越远的地方高斯半径越大，反之越小，具体可以参考比例系数K；

这一步得到的效果是有渐进模糊的背景虚化效果，同时，过渡区域也比较自然；

这里我给个我的测试图：

具体代码就不写了，本文主要探讨方法，方法有了，代码只是水到渠成的事情。

最后，给出一个C#调用C实现的DEMO看下效果：点击打开链接

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来源：Trent1985