前言

最近在补《吐槽大会》第三季，突然发现弹幕们似乎变得智能了，能够自动识别人物前景和背景，不会再遮挡住人物，看起来好像从人物身后穿过去一样。这样既保留了弹幕的趣味性，也不会被遮住画面中的重要内容。

本来我也只是感叹一下腾讯视频的功能强大，结果之后在逛知乎时偶然刷到一位大佬Crossin的文章《弹幕君，别挡着我看小姐姐！》（是不是很熟悉的名字？没错，我想不到什么更好的名字，就把这位大佬的文章标题也抄过来了），讲解了怎么通过Python实现视频的前景识别和文字叠加等功能。

原来B站这位弹幕祖师网站也支持了这样的功能，虽然只有部分视频开启了这个功能，估计复杂的背景可能会影响识别效果。

开发环境安装

先说一下会用到哪些第三方库和他们的部署方法吧，以下基于Python3.5.3版本。

OpenCV， 一个用于图像处理、分析、机器视觉方面的开源函数库 ，主要拿来提取画面内容制作蒙版。

PIL，用于给图片加文字。

NumPy，支持大量的维度数组与矩阵运算,此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。

matplotlib，用于图像处理。

pip install opencv-python  
pip install pillow
python -m pip install --user numpy scipy matplotlib ipython jupyter pandas sympy nose

需要注意的是：

1.PIL 库已停止维护，新的库叫 Pillow，但在使用时仍然是 import PIL。

2.默认的字体不支持中文，因此需要提供字体文件并指定。py2 也不支持中文，需要额外使用 freetype 库。

3.OpenCV 库的 putText 方法也可以实现给图片加文字，但缺少对中文的支持。

代码

首先制作弹幕方面，给图片加文字的代码如下：

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont 

setFont = ImageFont.truetype(r"HKSNT.TTF", 50) #设置字体
fillColor = "#ff0000"    #设置文字颜色 
image = Image.open("timg.jpg") 
draw = ImageDraw.Draw(image)   #创建绘图对象
width, height = image.size 
draw.text((40, height - 90), u'文字测试！！', font=setFont, fill=fillColor)    #在图上绘制文字
image.save("out.jpg", 'jpeg')  #输出图片

提取图片前景部分核心代码如下：

import numpy as np
import cv2

mask = np.zeros(img.shape[:2],np.uint8) 
bgdModel = np.zeros((1,65),np.float64) 
fgdModel = np.zeros((1,65),np.float64) 
rect = (10, 10, img.shape[1]-10, img.shape[0]-10)
cv2.grabCut(img,mask,rect,bgdModel,fgdModel,5,cv2.GC_INIT_WITH_RECT)

有了蒙版之后，就可以对图像进行运算。分别取出带弹幕图像的背景部分（其实直接拿带弹幕图像就可以），和原图像的前景部分，两个叠加一起，就是我们最终需要的效果。

img = img * (1-mask)[:,:,np.newaxis] + img * mask[:,:,np.newaxis]

注意

1. 前景提取的速度比较慢，为了能达到实时效果，在提取前景时，将图片缩小，获取蒙版之后，再将其放大至原尺寸。蒙版不需要太高精度，通过这个方法就可以做到实时。

2. 每一帧的处理速度有快有慢，为了稳定帧率，我加入了每帧时间的计算，如果时间不足设定时长，就 sleep 剩下的时间。

3. 一些过渡帧的识别效果会比较差，导致中间少数蒙版出现类似“跳帧”的效果。为了平滑这些帧，我在程序里记录每一帧蒙版中前景像素的数量，如果当前帧与之前 20 帧的平均值差距超过 50%，那就认为这一帧的前景提取不合格，直接使用之前的蒙版。

完整的代码太长，直接放大佬的git地址。

总有些人觉得你怎么做都不对，

也许你唯一的不对就是理会他们。

《脱线森林》

——狐狸阿北