專利名稱：一種自動(dòng)播控的虛擬體育系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電視節(jié)目制作的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自動(dòng)播控的虛擬體育系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
虛擬體育系統(tǒng)是從由虛擬演播室技術(shù)發(fā)展而來，它屬于虛擬演播室技術(shù)的很重要 的一個(gè)分支。虛擬演播室是近年發(fā)展起來的一種獨(dú)特的電視節(jié)目制作技術(shù)。它的實(shí)質(zhì)是將 計(jì)算機(jī)制作的虛擬三維模型與攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)拍攝的物體活動(dòng)圖像進(jìn)行數(shù)字化的實(shí)時(shí)合成，使 物體圖像與虛擬背景能夠同步變化，從而實(shí)現(xiàn)兩者的融合，以獲得完美的合成畫面。虛擬演 播室技術(shù)是在傳統(tǒng)色鍵摳像技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分利用了計(jì)算機(jī)三維圖形技術(shù)和視頻合成技 術(shù)，根據(jù)攝像機(jī)的位置與參數(shù)，使三維虛擬場(chǎng)景的透視關(guān)系與前景保持一致，經(jīng)過色鍵合成 后，使得前景中的圖像看起來完全處于計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的三維虛擬場(chǎng)景中，而且能在其中運(yùn) 動(dòng)，從而創(chuàng)造出逼真的、立體感很強(qiáng)的電視演播室效果。相應(yīng)地，虛擬體育技術(shù)就是將靜態(tài) 或動(dòng)畫3D圖像迭加到體育競(jìng)賽直播節(jié)目的畫面上。不管攝像機(jī)是否移動(dòng)，都能讓圖形固定 在某個(gè)位置不動(dòng)，讓視覺上覺得這些3D圖形是直播畫面的一部份。虛擬體育系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括三維圖形生成技術(shù)和攝像機(jī)定位技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù) 中，這兩個(gè)技術(shù)通常在一個(gè)圖形工作站中完成，即在一個(gè)圖形工作站中，通過實(shí)時(shí)獲取攝像 機(jī)跟蹤用的傳感器返回相關(guān)的攝像機(jī)參數(shù)，將背景圖形的三維圖元按照當(dāng)前攝像機(jī)參數(shù)進(jìn) 行渲染，以使當(dāng)前的虛擬三維圖元就和當(dāng)前真實(shí)攝像機(jī)相匹配。然而，在實(shí)際中可能出現(xiàn)的一種情形為在賽事直播時(shí)，一方面要渲染三維場(chǎng)景播 出，另一方面要實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前越位線這些需要人工干預(yù)的項(xiàng)目的實(shí)時(shí)三維數(shù)據(jù)，從而影響 渲染的效率和直播的安全性。此外，在賽事直播時(shí)，往往還需要相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)不同的比賽修改相應(yīng)的顯示 模板，不僅使得操作繁瑣，還有可能因?yàn)榧夹g(shù)人員的誤操作影響直播。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動(dòng)播控的虛擬體育系統(tǒng)，以提高控制的 靈活性、渲染的效率，以及，直播的安全性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種自動(dòng)播控的虛擬體育系統(tǒng)，包 括第一圖形工作站，包括渲染模塊，用于依據(jù)攝像機(jī)的傳感參數(shù)以及定位信息計(jì)算 出的攝像機(jī)姿態(tài)矩陣來渲染三維場(chǎng)景的播出模板，所述播出模板中包括描述不同播出屬性 的多個(gè)替換單元；第二圖形工作站，包括攝像機(jī)定位模塊，用于對(duì)當(dāng)前攝像機(jī)進(jìn)行初始定位；數(shù)據(jù)處 理模塊，用于依據(jù)所述攝像機(jī)的傳感參數(shù)以及定位信息計(jì)算賽事直播中的相關(guān)顯示數(shù)據(jù)； 以及，數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將所述直播顯示數(shù)據(jù)傳輸至播出控制模塊；
播出控制模塊，包括與所述第二圖形工作站連接的關(guān)聯(lián)子模塊，用于建立模板中 替換單元與對(duì)應(yīng)直播顯示數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系；以及，播控信息生成子模塊，用于在控制播出 時(shí)，生成具有相應(yīng)播出屬性的直播顯示數(shù)據(jù)的播出控制信息；以及，與所述第一圖形工作站 連接的傳送子模塊，用于將所述播出控制信息發(fā)送至第一圖形工作站。優(yōu)選的，所述播出模板根據(jù)不同種類的比賽設(shè)置。優(yōu)選的，所述播出控制模塊的關(guān)聯(lián)子模塊包括命令接收單元，用于接收預(yù)先配置的命令；關(guān)聯(lián)執(zhí)行單元，用于依據(jù)所述命令將模板替換單元與相應(yīng)的直播顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān) 聯(lián)。優(yōu)選的，所述第一圖形工作站還包括前景信號(hào)采集模塊，用于接收攝像機(jī)采集的前景信號(hào)；信號(hào)混合輸出模塊，用于依據(jù)所述播出控制信息將相應(yīng)的直播顯示數(shù)據(jù)及前景信 號(hào)進(jìn)行混合輸出。優(yōu)選的，所述播出控制模塊采用以太網(wǎng)與所述第二圖形工作站和第一圖形工作站 連接。優(yōu)選的，所述攝像機(jī)的定位信息包括標(biāo)定獲得的攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)和攝像機(jī)外參數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)首先，本發(fā)明通過分離用于攝像機(jī)定位和三維場(chǎng)景渲染的圖形工作站，即采用兩 個(gè)圖形工作站分別處理攝像機(jī)定位和三維場(chǎng)景渲染，從而提高控制的靈活性，同時(shí)這種各 司其職的工作模式也提高了渲染的效率以及直播的安全性。再者，本發(fā)明通過自動(dòng)關(guān)聯(lián)賽事直播中的相關(guān)顯示數(shù)據(jù)及預(yù)置播出模板中相應(yīng)的 替換單元，不需要相關(guān)技術(shù)人員手動(dòng)修改模板，即可實(shí)現(xiàn)直播顯示數(shù)據(jù)的自動(dòng)替換，從而大 大方便了用戶，同時(shí)進(jìn)一步提高了直播的安全性。


圖1是本發(fā)明的一種自動(dòng)播控的虛擬體育系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明實(shí)施例主要應(yīng)用在基于虛擬演播室技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展起來的虛擬體育技術(shù) 中。虛擬體育技術(shù)就是將靜態(tài)或動(dòng)畫3D圖像迭加到體育競(jìng)賽直播節(jié)目的畫面上。不管攝 影機(jī)是否移動(dòng)，都能讓圖形固定在某個(gè)位置不動(dòng)，讓視覺上覺得這些3D圖形是直播畫面的 一部份。虛擬體育系統(tǒng)具有實(shí)況賽事跟蹤功能，可以展示草地、田徑場(chǎng)、足球場(chǎng)、雪地、水域 或者3D空間內(nèi)的實(shí)際距離、高度和速度，同時(shí)可以在廣告牌上、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)內(nèi)和(或)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)周 邊展示廣告，并且可以將新的電視廣告或動(dòng)畫電視廣告覆蓋在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際廣告上。虛擬體育 系統(tǒng)也可以用于賽事分析，在回放過程增加分析信息，讓觀眾更直觀的看到比賽情況。參考圖1，示出了本發(fā)明的一種自動(dòng)播控的虛擬體育系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖，具體 可以包括以下部件
第一圖形工作站11，包括渲染模塊，用于依據(jù)攝像機(jī)的傳感參數(shù)以及定位信息計(jì) 算出的攝像機(jī)姿態(tài)矩陣來渲染三維場(chǎng)景的播出模板，所述播出模板中包括描述不同播出屬 性的多個(gè)替換單元；第二圖形工作站12，包括攝像機(jī)定位模塊121，數(shù)據(jù)處理模塊122、以及，數(shù)據(jù)傳輸 模塊123 ；其中，所述攝像機(jī)定位模塊121用于對(duì)當(dāng)前攝像機(jī)進(jìn)行初始定位；所述數(shù)據(jù)處理 模塊122用于依據(jù)所述攝像機(jī)的傳感參數(shù)以及定位信息計(jì)算賽事直播中的相關(guān)顯示數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)傳輸模塊123用于將所述直播顯示數(shù)據(jù)傳輸至播出控制模塊；播出控制模塊13，包括與所述第二圖形工作站12連接的關(guān)聯(lián)子模塊131和播控信 息生成子模塊132，以及，與所述第一圖形工作站11連接的傳送子模塊133 ；其中，所述關(guān)聯(lián)子模塊131用于建立模板中替換單元與對(duì)應(yīng)直播顯示數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián) 關(guān)系；所述播控信息生成子模塊132用于在控制播出時(shí)，生成具有相應(yīng)播出屬性的直播顯 示數(shù)據(jù)的播出控制信息；所述傳送子模塊133用于將所述播出控制信息發(fā)送至第一圖形工 作站11。本發(fā)明即采用這種分離的圖形工作站各司其職的工作模式，提高了控制的靈活 性，渲染的效率以及直播的安全性。在實(shí)際中，為減少重復(fù)勞動(dòng)，通常需要預(yù)先生成用于定義播出屬性的播出模板，根 據(jù)體育賽事直播的需求，往往在一套播出模板內(nèi)，包括多個(gè)針對(duì)不同直播顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行屬 性定義的替換單元，例如，對(duì)于一場(chǎng)足球賽事，可能需要定義比賽陣容的替換單元、比分的 替換單元、發(fā)球位置及距離的替換單元等。由于同一種類比賽所需直播顯示數(shù)據(jù)的相似性， 在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述播出模板可以根據(jù)不同種類的比賽設(shè)置，如針對(duì)足球 比賽設(shè)置一種播出模板、針對(duì)乒乓球比賽設(shè)置一種播出模板、針對(duì)籃球比賽設(shè)置一種播出 模板等。并且，這些模板可以存儲(chǔ)在第一圖形工作站中。所述第二圖形工作站可以用于攝像機(jī)的定位，并在賽事直播時(shí)，通過其實(shí)時(shí)定位 的攝像機(jī)參數(shù)，根據(jù)當(dāng)前賽事情況實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前發(fā)球區(qū)、世界記錄線以及發(fā)球距離等直播 顯示數(shù)據(jù)，即計(jì)算相應(yīng)模板替換單元的空間位置及具體的標(biāo)注信息，作為實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)發(fā)送 給播出控制模塊。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，所述第二圖形工作站可以通過預(yù)先配置好的命 令，將相應(yīng)的直播顯示數(shù)據(jù)以及相應(yīng)模板替換單元的提取路徑發(fā)送給當(dāng)前播出控制模塊， 即所述播出控制模塊的關(guān)聯(lián)子模塊可以包括如下單元命令接收單元，用于接收預(yù)先配置的命令；關(guān)聯(lián)執(zhí)行單元，用于依據(jù)所述命令將模板替換單元與相應(yīng)的直播顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān) 聯(lián)。例如，當(dāng)前需要播出一場(chǎng)足球比賽中從發(fā)球點(diǎn)到射門位置的箭頭數(shù)據(jù)，在第二圖 形工作站中，通過描繪的當(dāng)前發(fā)球點(diǎn)的起始位置以及箭頭長(zhǎng)度、距離的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后發(fā)送 當(dāng)前播出控制單元，同時(shí)將已配置好的命令A(yù)發(fā)送給當(dāng)前播出控制單元，當(dāng)前播出控制單 元依據(jù)該命令控制第一圖形工作站讀取相應(yīng)的箭頭數(shù)據(jù)及關(guān)聯(lián)的模板替換單元，以及，根 據(jù)第二圖形工作站發(fā)送的直播顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，即使得直播顯示數(shù)據(jù)具有相應(yīng)替換單元 定義的播出屬性，在相關(guān)技術(shù)人員的控制下，則播出該具有相應(yīng)播出屬性的直播顯示數(shù)據(jù)。
5
在實(shí)際中，所述第一圖形工作站還可以包括如下模塊前景信號(hào)采集模塊，用于接收攝像機(jī)采集的前景信號(hào)；信號(hào)混合輸出模塊，用于依據(jù)所述播出控制信息將相應(yīng)的直播顯示數(shù)據(jù)及前景信 號(hào)進(jìn)行混合輸出。在這種情況下，攝像機(jī)采集的前景信號(hào)會(huì)進(jìn)入第一圖形工作站，同時(shí)，第一圖形工 作站會(huì)根據(jù)當(dāng)前攝像機(jī)的姿態(tài)矩陣渲染直播顯示數(shù)據(jù)的三維圖元，然后依據(jù)播出控制模塊 傳送的播出控制信息，將虛擬三維圖元的背景信號(hào)和攝像機(jī)采集的前景信號(hào)進(jìn)行混合輸 出ο其中，攝像機(jī)的定位信息是指攝像機(jī)成像的幾何模型參數(shù)，具體可以攝像機(jī)內(nèi)參 數(shù)和攝像機(jī)外參數(shù)。外參數(shù)包括攝像機(jī)的位置、姿態(tài)等幾何信息，內(nèi)參數(shù)包括攝像機(jī)的焦 距，主點(diǎn)、以及鏡頭變形參數(shù)等光學(xué)參數(shù)，在具體實(shí)現(xiàn)中，所述播出控制模塊和第一、第二圖形工作站之間可以采用以太網(wǎng) 連接，所有的命令均可以采用網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的方式進(jìn)行交互。以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種自動(dòng)播控的虛擬體育系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng) 用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理 解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā) 明的限制。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)播控的虛擬體育系統(tǒng)，其特征在于，包括第一圖形工作站，包括渲染模塊，用于依據(jù)攝像機(jī)的傳感參數(shù)以及定位信息計(jì)算出的 攝像機(jī)姿態(tài)矩陣來渲染三維場(chǎng)景的播出模板，所述播出模板中包括描述不同播出屬性的多 個(gè)替換單元；第二圖形工作站，包括攝像機(jī)定位模塊，用于對(duì)當(dāng)前攝像機(jī)進(jìn)行初始定位；數(shù)據(jù)處理模 塊，用于依據(jù)所述攝像機(jī)的傳感參數(shù)以及定位信息計(jì)算賽事直播中的相關(guān)顯示數(shù)據(jù)；以及， 數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將所述直播顯示數(shù)據(jù)傳輸至播出控制模塊；播出控制模塊，包括與所述第二圖形工作站連接的關(guān)聯(lián)子模塊，用于建立模板中替換 單元與對(duì)應(yīng)直播顯示數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系；以及，播控信息生成子模塊，用于在控制播出時(shí)，生 成具有相應(yīng)播出屬性的直播顯示數(shù)據(jù)的播出控制信息；以及，與所述第一圖形工作站連接 的傳送子模塊，用于將所述播出控制信息發(fā)送至第一圖形工作站。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述播出模板根據(jù)不同種類的比賽設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述播出控制模塊的關(guān)聯(lián)子模塊包括命令接收單元，用于接收預(yù)先配置的命令；關(guān)聯(lián)執(zhí)行單元，用于依據(jù)所述命令將模板替換單元與相應(yīng)的直播顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一圖形工作站還包括前景信號(hào)采集模塊，用于接收攝像機(jī)采集的前景信號(hào)；信號(hào)混合輸出模塊，用于依據(jù)所述播出控制信息將相應(yīng)的直播顯示數(shù)據(jù)及前景信號(hào)進(jìn) 行混合輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述播出控制模塊采用以太網(wǎng)與所述第二 圖形工作站和第一圖形工作站連接。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像機(jī)的定位信息包括標(biāo)定獲得的攝 像機(jī)內(nèi)參數(shù)和攝像機(jī)外參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動(dòng)播控的虛擬體育系統(tǒng)，包括第一圖形工作站，包括渲染模塊，用于依據(jù)攝像機(jī)的傳感參數(shù)以及定位信息計(jì)算出的攝像機(jī)姿態(tài)矩陣來渲染三維場(chǎng)景的播出模板；第二圖形工作站，包括攝像機(jī)定位模塊，用于對(duì)當(dāng)前攝像機(jī)進(jìn)行初始定位；數(shù)據(jù)處理模塊，用于依據(jù)所述攝像機(jī)的傳感參數(shù)以及定位信息計(jì)算賽事直播中的相關(guān)顯示數(shù)據(jù)；以及，數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將所述直播顯示數(shù)據(jù)傳輸至播出控制模塊；播出控制模塊，包括與所述第二圖形工作站連接的關(guān)聯(lián)子模塊；播控信息生成子模塊，用于在控制播出時(shí)，生成具有相應(yīng)播出屬性的直播顯示數(shù)據(jù)的播出控制信息；以及，與所述第一圖形工作站連接的傳送子模塊。
文檔編號(hào)G06T15/00GK102118575SQ20091024432
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者馬菲瑩 申請(qǐng)人:新奧特(北京)視頻技術(shù)有限公司