專利名稱：虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識別裝置及方法
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)中采用輔助攝像機進行無接觸式跟蹤的前景景深識別裝置及方法。
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)取得了巨大的進步，目前逐漸進入應用階段。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)移動位置參數(shù)測定及主持人到主攝像機的景深定位技術(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，系統(tǒng)通過紅外攝像機檢測紅外源的位置變化而計算出前景物體(主持人)的運動參數(shù)并計算出主持人到主攝像機的景深參數(shù)。這種方案的優(yōu)點是屬于無接觸式跟蹤，使用方便；缺點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、運動(不能轉(zhuǎn)身，否則紅外發(fā)射源會被前景攝像機拍攝到而影響節(jié)目質(zhì)量)等都有要求；為了能保證紅外攝像機能準確拍攝到紅外源，對攝像機的數(shù)量、安裝位置和姿態(tài)、藍屏演播室的大小、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，精度也會受影響。
鑒于以上原因，基于紅外識別的主持人景深定位系統(tǒng)實際上很難應用，這也嚴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，而提供一種識別精度高、抗干擾能力強和穩(wěn)定性可靠的虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識別裝置及方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識別裝置，它包括設置在藍屏演播室前方的前景攝像機10，其特征在于在演播室藍箱1上安裝有輔助攝像機2，輔助攝像機2通過視頻線3與景深識別機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用于實時采集輔助攝像機2的視頻信號，三維渲染機7通過網(wǎng)線6與景深識別機4連接，同時通過網(wǎng)線6與控制機8連接，前景攝像機10通過視頻線9與控制機8連接。
一種虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識別方法，其特征在于在演播室藍箱任意位置安裝一臺輔助攝像機2，鏡頭對準藍屏演播室內(nèi)前景物體的活動空間，通過視頻圖像采集卡5實時采集輔助攝像機2的視頻信號，利用藍屏演播室內(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別前景物體的像素位置，然后再通過三維渲染機7計算出前景物體的真實空間位置，最后通過控制機8計算出的前景攝像機10的真實空間位置而最終計算出前景物體到前景攝像機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、運動等無任何要求，抗干擾能力強，受環(huán)境光影響小，跟蹤精度高，穩(wěn)定性強，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)中前景景深識別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具本實施方式如圖1所示的本發(fā)明虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識別裝置，它包括設置在藍屏演播室前方的前景攝像機10，在演播室藍箱1任意位置安裝有一臺輔助攝像機2，輔助攝像機2通過視頻線3與景深識別機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用于實時采集輔助攝像機2的視頻信號，三維渲染機7通過網(wǎng)線6與景深識別機4連接，同時通過網(wǎng)線6與控制機8連接，前景攝像機10通過視頻線9與控制機8連接。通過調(diào)整輔助攝像機2的角度，使得前景物體即主持人的活動范圍全部落入輔助攝像機2的視角。
所述輔助攝像機2為普通的彩色攝像機或黑白攝像機。
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2的視頻信號由景深識別機4內(nèi)的視頻圖像采集卡5實時采集，采集到的圖像依據(jù)色彩和亮度信息經(jīng)過圖像識別和計算后即可得到前景物體即主持人當前的空間坐標，再結(jié)合虛擬演播室的控制機8提供的前景攝像機10位置信息即可計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7，從而使得前景物體在虛擬場景中的穿越、遮擋功能自動完成，使得虛擬場景和前景物體的結(jié)合更加真實化。
本發(fā)明中的景深識別機4、三維渲染機7和控制機8為計算機，所要求的配置可選用標準的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)中前景景深識別方法為在演播室藍箱1任意位置安裝一臺輔助攝像機2，鏡頭對準藍屏演播室內(nèi)前景物體的活動空間，通過視頻圖像采集卡5實時采集輔助攝像機2的視頻信號，利用藍屏演播室內(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別前景物體的像素位置，然后再通過三維渲染機7計算出前景物體的真實空間位置，最后通過控制機8計算出的前景攝像機10的真實空間位置而最終計算出前景物體到前景攝像機10的距離，即前景物體的景深定位。
綜上所述，本系統(tǒng)采用輔助攝像機拍攝及圖像識別的方法計算前景物體的景深定位，由于虛擬演播室系統(tǒng)中藍屏演播室(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別的全部缺點，而且主持人景深定位的精度、抗干擾能力、穩(wěn)定性等各項指標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進行圖像拍攝，以拍攝圖像的色彩或亮度信息對前景物體(主持人)進行運動位置參數(shù)測定及主持人到主攝像機的景深定位的，均屬于該專利的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識別裝置，它包括設置在藍屏演播室前方的前景攝像機(10)，其特征在于在演播室藍箱(1)上安裝有輔助攝像機(2)，輔助攝像機(2)通過視頻線(3)與景深識別機(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)用于實時采集輔助攝像機(2)的視頻信號，三維渲染機(7)通過網(wǎng)線(6)與景深識別機(4)連接，同時通過網(wǎng)線(6)與控制機(8)連接，前景攝像機(10)通過視頻線(9)與控制機(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識別裝置，其特征在于所述輔助攝像機(2)為普通的彩色攝像機或黑白攝像機。
3.一種虛擬演播室系統(tǒng)中前景景深識別方法，其特征在于在演播室藍箱任意位置安裝一臺輔助攝像機(2)，鏡頭對準藍屏演播室內(nèi)前景物體的活動空間，通過視頻圖像采集卡(5)實時采集輔助攝像機(2)的視頻信號，利用藍屏演播室內(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(7)，使三維渲染機(7)算出的場景景深關(guān)系與前景攝像機(10)拍攝的前景中活動目標的景深關(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)中前景景深識別裝置及方法，該裝置包括前景攝像機和安裝在演播室藍箱任意位置的一個輔助攝像機，景深識別機和三維渲染機及控制機，景深識別機內(nèi)設有視頻圖像采集卡。該方法是將輔助攝像機鏡頭對準藍屏演播室內(nèi)前景物體的活動空間，通過視頻圖像采集卡實時采集輔助攝像機的視頻信號，根據(jù)采集圖像的色彩和亮度信息，用圖像處理方法識別前景物體的空間位置，三維渲染機根據(jù)景深計算出前景物體的真實空間位置，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，受環(huán)境光影響小，穩(wěn)定性強，不受溫度、聲波等影響。
文檔編號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:西安宏源視訊設備有限責任公司