專利名稱：虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別技術(shù)，具體涉及一種虛擬演播室系統(tǒng)中采用輔助攝像機(jī)進(jìn)行無接觸式跟蹤的前景景深識(shí)別裝置及方法。
背景技術(shù)：
虛擬演播室技術(shù)經(jīng)過近十年的發(fā)展已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，目前逐漸進(jìn)入應(yīng)用階段。但是，作為虛擬演播室系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一的前景物體(主持人)移動(dòng)位置參數(shù)測定及主持人到主攝像機(jī)的景深定位技術(shù)，目前只有國外某廠商推出了一種基于紅外識(shí)別的主持人景深定位系統(tǒng)，國內(nèi)及國外其它的眾多廠商尚無解決方案。
基于紅外識(shí)別的主持人景深定位系統(tǒng)原理如下在主持人的身上(通常是身后腰部)裝上紅外發(fā)射源，在主持人的上方裝有一定數(shù)量的紅外攝像機(jī)，系統(tǒng)通過紅外攝像機(jī)檢測紅外源的位置變化而計(jì)算出前景物體(主持人)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并計(jì)算出主持人到主攝像機(jī)的景深參數(shù)。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是屬于無接觸式跟蹤，使用方便；缺點(diǎn)則非常明顯對主持人有限制——需要在主持人身上安裝紅外發(fā)射源，因此對主持人的著裝、運(yùn)動(dòng)(不能轉(zhuǎn)身，否則紅外發(fā)射源會(huì)被前景攝像機(jī)拍攝到而影響節(jié)目質(zhì)量)等都有要求；為了能保證紅外攝像機(jī)能準(zhǔn)確拍攝到紅外源，對攝像機(jī)的數(shù)量、安裝位置和姿態(tài)、藍(lán)屏演播室的大小、主持人的位置和姿態(tài)等都有很多要求；由于任何物體在任何溫度下都能發(fā)射不同波段的紅外線，而且隨著溫度不同紅外線的當(dāng)量和波段也不同，因此該系統(tǒng)受環(huán)境光及熱光源的影響極大，加上本來演播室的熱光源比較多，因而系統(tǒng)不穩(wěn)定，精度也會(huì)受影響。
鑒于以上原因，基于紅外識(shí)別的主持人景深定位系統(tǒng)實(shí)際上很難應(yīng)用，這也嚴(yán)重的制約了虛擬演播室系統(tǒng)功能的發(fā)揮及市場推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種識(shí)別精度高、抗干擾能力強(qiáng)和穩(wěn)定性可靠的虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別裝置及方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別裝置，它包括設(shè)置在藍(lán)屏演播室前方的前景攝像機(jī)10，其特征在于在演播室藍(lán)箱1上安裝有輔助攝像機(jī)2，輔助攝像機(jī)2通過視頻線3與景深識(shí)別機(jī)4內(nèi)的視頻圖像采集卡5的輸入端連接，視頻圖像采集卡5用于實(shí)時(shí)采集輔助攝像機(jī)2的視頻信號(hào)，三維渲染機(jī)7通過網(wǎng)線6與景深識(shí)別機(jī)4連接，同時(shí)通過網(wǎng)線6與控制機(jī)8連接，前景攝像機(jī)10通過視頻線9與控制機(jī)8連接。
一種虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別方法，其特征在于在演播室藍(lán)箱任意位置安裝一臺(tái)輔助攝像機(jī)2，鏡頭對準(zhǔn)藍(lán)屏演播室內(nèi)前景物體的活動(dòng)空間，通過視頻圖像采集卡5實(shí)時(shí)采集輔助攝像機(jī)2的視頻信號(hào)，利用藍(lán)屏演播室內(nèi)色彩和亮度的特殊性，根據(jù)采集的圖像的色彩和亮度信息，采用圖像處理的方法識(shí)別前景物體的像素位置，然后再通過三維渲染機(jī)7計(jì)算出前景物體的真實(shí)空間位置，最后通過控制機(jī)8計(jì)算出的前景攝像機(jī)10的真實(shí)空間位置而最終計(jì)算出前景物體到前景攝像機(jī)10的距離，即前景物體的景深定位。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明屬于無接觸式跟蹤定位，使用方便，對前景物體即主持人的著裝、運(yùn)動(dòng)等無任何要求，抗干擾能力強(qiáng)，受環(huán)境光影響小，跟蹤精度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，不受溫度、聲波等影響，為虛擬演播室系統(tǒng)中主持人景深定位問題提供了一種完美的解決方案。


圖1為本發(fā)明虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具本實(shí)施方式如圖1所示的本發(fā)明虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別裝置，它包括設(shè)置在藍(lán)屏演播室前方的前景攝像機(jī)10，在演播室藍(lán)箱1任意位置安裝有一臺(tái)輔助攝像機(jī)2，輔助攝像機(jī)2通過視頻線3與景深識(shí)別機(jī)4內(nèi)的視頻圖像采集卡5的輸入端連接，視頻圖像采集卡5用于實(shí)時(shí)采集輔助攝像機(jī)2的視頻信號(hào)，三維渲染機(jī)7通過網(wǎng)線6與景深識(shí)別機(jī)4連接，同時(shí)通過網(wǎng)線6與控制機(jī)8連接，前景攝像機(jī)10通過視頻線9與控制機(jī)8連接。通過調(diào)整輔助攝像機(jī)2的角度，使得前景物體即主持人的活動(dòng)范圍全部落入輔助攝像機(jī)2的視角。
所述輔助攝像機(jī)2為普通的彩色攝像機(jī)或黑白攝像機(jī)。
視頻圖像采集卡5為普通的圖像采集卡，能夠按幀速率采集即可。輔助攝像機(jī)2的視頻信號(hào)由景深識(shí)別機(jī)4內(nèi)的視頻圖像采集卡5實(shí)時(shí)采集，采集到的圖像依據(jù)色彩和亮度信息經(jīng)過圖像識(shí)別和計(jì)算后即可得到前景物體即主持人當(dāng)前的空間坐標(biāo)，再結(jié)合虛擬演播室的控制機(jī)8提供的前景攝像機(jī)10位置信息即可計(jì)算出前景物體即主持人的景深信息，最后用于虛擬演播室的背景圖像三維渲染機(jī)7，從而使得前景物體在虛擬場景中的穿越、遮擋功能自動(dòng)完成，使得虛擬場景和前景物體的結(jié)合更加真實(shí)化。
本發(fā)明中的景深識(shí)別機(jī)4、三維渲染機(jī)7和控制機(jī)8為計(jì)算機(jī)，所要求的配置可選用標(biāo)準(zhǔn)的PC電腦，主頻要求在2.4G以上，內(nèi)存在256M以上。
本發(fā)明虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別方法為在演播室藍(lán)箱1任意位置安裝一臺(tái)輔助攝像機(jī)2，鏡頭對準(zhǔn)藍(lán)屏演播室內(nèi)前景物體的活動(dòng)空間，通過視頻圖像采集卡5實(shí)時(shí)采集輔助攝像機(jī)2的視頻信號(hào)，利用藍(lán)屏演播室內(nèi)色彩和亮度的特殊性，根據(jù)采集的圖像的色彩和亮度信息，采用圖像處理的方法識(shí)別前景物體的像素位置，然后再通過三維渲染機(jī)7計(jì)算出前景物體的真實(shí)空間位置，最后通過控制機(jī)8計(jì)算出的前景攝像機(jī)10的真實(shí)空間位置而最終計(jì)算出前景物體到前景攝像機(jī)10的距離，即前景物體的景深定位。
綜上所述，本系統(tǒng)采用輔助攝像機(jī)拍攝及圖像識(shí)別的方法計(jì)算前景物體的景深定位，由于虛擬演播室系統(tǒng)中藍(lán)屏演播室(或其它色彩的演播室)色彩的特殊性及其光源的穩(wěn)定性，使得本方案克服了前景物體紅外景深識(shí)別的全部缺點(diǎn)，而且主持人景深定位的精度、抗干擾能力、穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)提到了前所未有的高度，為虛擬演播室系統(tǒng)中主持人景深定位問題提供了一種完美的解決方案。
在虛擬演播室系統(tǒng)中，凡是在演播室內(nèi)任意位置上使用輔助攝像機(jī)進(jìn)行圖像拍攝，以拍攝圖像的色彩或亮度信息對前景物體(主持人)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)位置參數(shù)測定及主持人到主攝像機(jī)的景深定位的，均屬于該專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別裝置，它包括設(shè)置在藍(lán)屏演播室前方的前景攝像機(jī)(10)，其特征在于在演播室藍(lán)箱(1)上安裝有輔助攝像機(jī)(2)，輔助攝像機(jī)(2)通過視頻線(3)與景深識(shí)別機(jī)(4)內(nèi)的視頻圖像采集卡(5)的輸入端連接，視頻圖像采集卡(5)用于實(shí)時(shí)采集輔助攝像機(jī)(2)的視頻信號(hào)，三維渲染機(jī)(7)通過網(wǎng)線(6)與景深識(shí)別機(jī)(4)連接，同時(shí)通過網(wǎng)線(6)與控制機(jī)(8)連接，前景攝像機(jī)(10)通過視頻線(9)與控制機(jī)(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別裝置，其特征在于所述輔助攝像機(jī)(2)為普通的彩色攝像機(jī)或黑白攝像機(jī)。
3.一種虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別方法，其特征在于在演播室藍(lán)箱任意位置安裝一臺(tái)輔助攝像機(jī)(2)，鏡頭對準(zhǔn)藍(lán)屏演播室內(nèi)前景物體的活動(dòng)空間，通過視頻圖像采集卡(5)實(shí)時(shí)采集輔助攝像機(jī)(2)的視頻信號(hào)，利用藍(lán)屏演播室內(nèi)色彩和亮度的特殊性，根據(jù)采集的圖像的色彩和亮度信息，采用圖像處理的方法識(shí)別前景物體的空間位置，然后再將位置信息傳送給三維渲染機(jī)(7)，使三維渲染機(jī)(7)算出的場景景深關(guān)系與前景攝像機(jī)(10)拍攝的前景中活動(dòng)目標(biāo)的景深關(guān)系完全一致即前景物體的景深定位。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識(shí)別裝置及方法，該裝置包括前景攝像機(jī)和安裝在演播室藍(lán)箱任意位置的一個(gè)輔助攝像機(jī)，景深識(shí)別機(jī)和三維渲染機(jī)及控制機(jī)，景深識(shí)別機(jī)內(nèi)設(shè)有視頻圖像采集卡。該方法是將輔助攝像機(jī)鏡頭對準(zhǔn)藍(lán)屏演播室內(nèi)前景物體的活動(dòng)空間，通過視頻圖像采集卡實(shí)時(shí)采集輔助攝像機(jī)的視頻信號(hào)，根據(jù)采集圖像的色彩和亮度信息，用圖像處理方法識(shí)別前景物體的空間位置，三維渲染機(jī)根據(jù)景深計(jì)算出前景物體的真實(shí)空間位置，使其渲染的虛擬場景的景深關(guān)系與節(jié)目主持人的景深關(guān)系完全一致。本發(fā)明抗干擾能力強(qiáng)，受環(huán)境光影響小，穩(wěn)定性強(qiáng)，不受溫度、聲波等影響。
文檔編號(hào)H04N5/262GK1731832SQ20051004305
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月4日
發(fā)明者陰建林, 肖宗坤 申請人:西安宏源視訊設(shè)備有限責(zé)任公司