專利名稱：用于確定攝像機運動控制標準的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的領域本發(fā)明涉及一種攝像機控制。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于根據(jù)被觀看的場景的內(nèi)容控制攝像機運動序列的動態(tài)確定標準。
背景技術：
在本領域中，電影攝影技術是熟知的。因為第一運動圖像攝像機的研發(fā)，許多電影攝影技術處于繼續(xù)研發(fā)中。因而，通過實驗研發(fā)了許多技術，這些技術使得能夠觀看記錄的場景或圖像，達到娛樂效果。其中一些技術例如搖攝持續(xù)時間，縮放程度和速度以及攝像機傾斜角被改變和試驗，以便找到能夠獲得搞笑觀眾的圖像的搖攝速率，縮放速率和傾斜角。
隨著新的革新進入電影攝影工業(yè)，電影攝影師繼續(xù)實驗用于捕獲和顯示場景的不同方式。例如，可以使用不同的攝像機角度捕獲一個場景，以便改變所述場景的觀眾透視效果。此外，可以使用不同的記錄時間捕捉觀眾的注意，或者把觀眾的注意集中在場景中的特定對象上。
在攝像機技術發(fā)展中，通過所述大量的實驗，得出了關于在膠卷、磁帶上或者實時傳輸例如電視傳輸中捕獲場景的特定外觀的標準。這些經(jīng)驗得出的標準對于專業(yè)人員是熟知的，但是不為一般的或者偶爾的用戶所知。因而，想要搖攝一個場景的一般或偶爾的用戶可能進行得太快或者太慢。在每種情況下，最終捕獲的圖像當在太短的時間間隔或者在太長的時間間隔內(nèi)顯示時都會使得看起來不愉快。因而，為了獲得高質(zhì)量的可供愉快地觀看的圖像，用戶必須付出大量的時間和精力來獲得用于執(zhí)行這些由實驗得出的標準的技巧。另外，偶爾的用戶必須懇請已經(jīng)掌握按照得出的標準操作攝像機設備所需的技巧的人員。在前一種情況下，用于獲得所需技巧而付出的時間和精力是繁重而浪費的，因為這些技巧必須被不斷地實踐和更新。在后一種情況下，則經(jīng)常需要專業(yè)人員執(zhí)行相當程式化的和熟知的任務。因而，需要把使用由實驗得出的標準的攝像技術包括在一種攝像設備中，所述攝像設備能夠使用戶獲得高質(zhì)量的可供愉快觀看的圖像，而不會成為不必要的負擔，并且不需要經(jīng)驗。
發(fā)明概述本發(fā)明包括電影攝影處理，其中具有由計算機產(chǎn)生的一個場景內(nèi)的圖像表示，以便根據(jù)記錄的場景的內(nèi)容產(chǎn)生高質(zhì)量的，可供愉快觀看的圖像。本發(fā)明包括一種用于確定用來自動控制已知的攝像機的標準的方法和裝置。更具體地說，接收第一輸入，用于從多個已知的攝像機參數(shù)序列中選擇至少一個已知的攝像機參數(shù)序列，其中所選擇的攝像機參數(shù)提供用于執(zhí)行已知的攝像機運動的一般化的指令。本發(fā)明還接收第二輸入，所述第二輸入由表示場景中的對象的高值的參數(shù)構成。然后，本發(fā)明響應所述高值參數(shù)，確定用于執(zhí)行所選的攝像機參數(shù)的已知序列的標準，并提供至少一個輸出，用于響應所述的序列標準調(diào)節(jié)攝像機的運動。


附圖中圖1是按照本發(fā)明的原理進行的處理的方塊圖；圖2a表示用于說明可識別的場景對象的一種示例的圖像；圖2b表示按照本發(fā)明的原理在圖2a所示的對象的攝像機視野的改變；圖3a按照本發(fā)明的原理的一種示例的處理流程圖；圖3b表示按照本發(fā)明的原理的用于確定攝像機控制標準的示例的流程圖；圖4a表示本發(fā)明的一個示例的實施例；以及圖4b表示本發(fā)明的第二個示例的實施例。
應當理解，這些附圖只用于說明本發(fā)明的構思，而不用于在某種程度上限制本發(fā)明。將會看到，在所有的附圖中，使用相同的標號，有時附加合適的字母，用于識別相應的部分。
本發(fā)明的詳細說明圖1以方塊圖的形式表示按照本發(fā)明用于控制攝像機序列的方法。視頻圖像100通過使用常規(guī)的計算機評價技術被分析，如在方塊110中所示，從而確定在視頻圖像100內(nèi)的對象的高級參數(shù)140。計算機評價技術用于評價一個場景，能夠使一個計算系統(tǒng)感知一個場景中的圖像。在場景中識別出的圖像或?qū)ο罂梢员挥涗浌┮院筇幚?，例如增強，濾波，著色等等。高級參數(shù)140例如可以包括在視頻圖像100內(nèi)的對象的數(shù)量和位置。此外，如圖所示，高級參數(shù)140還可以包括語音識別120，和音頻定位處理130。語音識別120可用于確定在場景內(nèi)說話的特定對象。音頻定位130可用于確定在場景內(nèi)的聲源。
一般的攝像機序列規(guī)則或參數(shù)160確定用于執(zhí)行已知的處理步驟所需的標準，所述的處理步驟是為根據(jù)確定的場景的高級場景參數(shù)140執(zhí)行用戶選擇的攝像機序列所需的。攝像機序列規(guī)則可以使用攝像機序列選擇器150進行選擇。然后，輸出操作指令，如由攝像機方向170所表示的，從而按照選擇的攝像機序列和確定的標準移動或定位一個選擇的攝像機或攝像機鏡頭。
1.對于已知攝像機序列的一般規(guī)則按照本發(fā)明的原理，攝像機序列的一般規(guī)則或參數(shù)，上面稱為規(guī)則160，可以被預先裝入一個計算機系統(tǒng)中，例如，所述計算機系統(tǒng)能夠使選擇的攝像機自動地進行和執(zhí)行規(guī)定的運動。已知的攝像機序列參數(shù)，其當被供以來自指定場景的信息項時，便確定攝像機運動所需的標準，以便實現(xiàn)所需的操作。例如，用于和一般的近攝序列相關的攝像機運動的示例的規(guī)則或參數(shù)列于下面的表I中表I示例的近攝規(guī)則

在這個示例的例子中，攝像機變焦值或位置可以以已知的改變速度從其當前的值改變?yōu)橐粋€第二個值，從而產(chǎn)生一個可供愉快觀看的場景過渡。在這種情況下，在步驟1，對象在圖像內(nèi)被定位。在步驟2，確定最接近中心的對象。在步驟3，確定一個幀，即在對象周圍的場景的百分比。在步驟4，確定當前的攝像機位置或變焦值，并且在步驟5，獲得被愉快觀看的特寫鏡頭的實驗導出的標準。例如，一個愉快觀看的特寫鏡頭可能需要對象占據(jù)一幀的75％。在步驟6，確定攝像機位置的改變或變焦值的改變，以便實現(xiàn)已知的特寫鏡頭標準。然后在步驟7，獲得攝像機位置改變或變焦值改變的已知速率。例如，變焦值改變標準的速率可能需要在已知的時間間隔例如2秒內(nèi)將尺寸加倍。在步驟8，可以確定根據(jù)識別的特寫鏡頭區(qū)域的初始尺寸執(zhí)行特寫鏡頭的時間，識別的特寫鏡頭的最終尺寸，和改變的已知速率。在步驟9，對指定的攝像機或調(diào)節(jié)攝像機鏡頭或電子變焦能力的攝像機電動機輸出用于引導攝像機運動或改變攝像機鏡頭變焦值的指令。
圖2a和圖2b是利用表I列出的已知的攝像機序列使用本發(fā)明的例子。圖2a表示一個一般的場景，其包括至少5個可由計算機視覺識別或確定的對象，即，分別是人A410，人B420，睡椅450，桌子430和椅子440。此外，在人B420周圍的區(qū)域425被識別為指定的特寫鏡頭區(qū)域。圖2b表示當對被表示為人B420的對象應用特寫鏡頭攝像機序列時的可供觀看的圖像。在這種情況下，發(fā)出攝像機控制，使攝像機鏡頭的變焦值從當前的值改變?yōu)槭怪付ǖ膮^(qū)域占據(jù)觀看幀的一個已知的百分數(shù)的一個值。
作為第二個示例的例子，下面的表2列出了用于執(zhí)行左右搖攝序列的一般規(guī)則或參數(shù)表II示例的左右搖攝規(guī)則

應當理解，可以確定類似的和更困難的攝像機序列，例如談入，淡出，鏡頭左晃，鏡頭右晃，方位倒置，變焦和后拉等等，它們可被用于根據(jù)要被記錄的場景的內(nèi)容確定攝像機控制標準。此外，攝像機序列規(guī)則可以被串行地或以組合方式執(zhí)行。例如，左右搖晃鏡頭和特寫鏡頭可以組合進行，其中攝像機被左右搖晃，同時動態(tài)地改變變焦值，使得選擇的對象占據(jù)觀看幀的一個已知的百分數(shù)。
2.使用基于規(guī)則的攝像機序列參數(shù)的方法圖3a表示一種示例的處理的流程圖，其進一步詳細說明圖1所述的步驟。在這個示例的處理中，在塊500，用戶從已知的攝像機運動序列表中選擇一個已知的攝像機運動序列。高級的場景參數(shù)，例如在場景中的對象的數(shù)量和位置，分別在塊510和520被確定。響應所述高級場景參數(shù)的確定，例如在場景中的對象的數(shù)量和位置，在塊550確定攝像機或攝像機鏡頭運動控制的標準。然后在塊560向選擇的攝像機或攝像機鏡頭發(fā)出攝像機或攝像機鏡頭運動控制信號，從而執(zhí)行所需的運動。
圖3b表示一個示例的處理流程圖，用于確定關于圖2a，2b所示的場景，即，在被表示為人B420的對象的周圍區(qū)域425的特寫鏡頭的用于控制攝像機運動的標準，其中使用表1所列的示例的攝像機序列。在這種情況下，在塊552確定對象人B420和指定區(qū)域425的當前位置。此后，在塊554確定由所需的對象人B420的特寫鏡頭區(qū)域占據(jù)的場景的初始百分數(shù)。在塊556，對于選擇的攝像機序列“推鏡頭”獲得滑稽的特寫圖像的已知的最終百分數(shù)。然后在塊558，獲得用于引起所述的幀占據(jù)的百分數(shù)的一個已知的增加的一個已知的變焦速率。在塊559確定標準，例如總的推鏡頭時間，攝像機對中，攝像機變焦值改變的速率等，用于控制攝像機運動或攝像機變焦值，以便實現(xiàn)用戶選擇的“近攝”。
3.利用本發(fā)明的方法的裝置和系統(tǒng)圖4a表示利用本發(fā)明的原理的一種示例的裝置200，例如便攜式攝像機，視頻記錄器等。在所示的例子中，處理器210和照相機鏡頭270通信，以便控制攝像機鏡頭270的角度、方位、變焦值等。攝像機270捕獲場景的圖像，并在觀看裝置280上顯示所述圖像。攝像機鏡頭270還能夠把觀看的圖像傳遞到記錄裝置256上。處理器210還能夠和記錄裝置265通信，以便控制由攝像機鏡頭270觀看的圖像的記錄。
裝置270還包括攝像機序列規(guī)則160和場景評價器110，它們和處理器210通信。攝像機序列規(guī)則160由一般規(guī)則或用于控制攝像機的位置、行進方向、場景持續(xù)時間、攝像機的方位等，或者用于控制攝像機鏡頭的運動的指令，如表1和2所列的示例的攝像機序列構成。攝像機序列或技術可以使用攝像機序列選擇器150被選擇。
場景評價器110評價由選擇的攝像機接收的圖像，以便確定場景的高級參數(shù)，例如在被觀看的圖像中的對象的數(shù)量和位置。然后，處理器210使用所述高級參數(shù)動態(tài)地確定用于定位的標準，并定位所選擇的攝像機，或者用于按照用戶選擇的攝像機序列規(guī)則調(diào)節(jié)攝像機鏡頭。
圖4b說明利用本發(fā)明的原理的一種示例的系統(tǒng)。在所示的例子中，處理器210和多個攝像機例如攝像機A220、攝像機B230和攝像機C240以及記錄裝置265通信。每個攝像機還和一個監(jiān)視裝置通信。在所示的例子中，攝像機A220和監(jiān)視器裝置225通信，攝像機B230和監(jiān)視裝置235通信，攝像機C240和監(jiān)視裝置245通信。此外，開關250可以通過操作用于選擇一個被選擇的監(jiān)視裝置的圖像，并把這些圖像提供給監(jiān)視裝置260進行觀看。此時在監(jiān)視器245上觀看的圖像可被記錄在記錄器265上，所述記錄器處于處理器210的控制之下。
此外，場景評價器110確定高級場景參數(shù)。在這個例子中，圖像在監(jiān)視器裝置245上被顯示。在本發(fā)明的另一方面中，場景評價器110可以使用由攝像機A220、攝像機B230、攝像機C240采集的圖像。然后把至少一個圖像的高級參數(shù)提供給處理器210。此外，可以使用攝像機序列選擇器150從存儲的攝像機序列規(guī)則160中選擇至少一個一般的攝像機序列規(guī)則。
具有選擇的攝像機序列和代表在場景中的對象的高級參數(shù)，處理器210確定用于引導選擇的攝像機的運動的攝像機運動控制。例如，處理器210可以選擇攝像機A220，然后相對于場景中的對象控制選擇的攝像機的位置、角度、方向等。在另一個方面中，處理器210可以確定圖像的成幀，其中控制選擇的攝像機鏡頭的推入或拉出功能，或者改變鏡頭的光圈，以便增加或減少捕獲的光的數(shù)量。
圖4b所示的系統(tǒng)的一個例子是電視生產(chǎn)室。在這個例子中，導演或制片人可以直接控制多個攝像機中的每一個，其通過選擇各個攝像機，然后引導選擇的攝像機執(zhí)行已知的攝像機序列。因而，導演可以通過選擇一個攝像機和攝像機運動序列控制每個攝像機，然后把由選擇的攝像機捕獲的圖像引入記錄裝置或發(fā)送裝置(未示出)中。在這種情況下，導演直接控制攝像機和隨后捕獲的攝像機圖像，而不是發(fā)出口頭指令，由攝像機的控制人員進行攝像機的運動控制。
雖然本發(fā)明以具有某種程度的特定性的優(yōu)選形式進行了說明，應當理解，這些優(yōu)選形式的內(nèi)容僅僅是作為例子給出的，不脫離權利要求限定的本發(fā)明的范圍和構思，可以對本發(fā)明的結構以及部件的組合和排列的諸多細節(jié)進行大量的改變。
應當指出，所有以基本相同的方式完成基本上相同的功能，并達到相同的效果的這些元件與/或方法步驟的組合都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。應當指出，通過對所附權利要求的合適的解釋，本專利應當覆蓋本發(fā)明披露的所有可獲專利的新的特征。
權利要求
1.一種用于自動控制至少一個攝像機或攝像機鏡頭(270)的運動，從而改變由所述至少一個攝像機或攝像機鏡頭(270)觀察的預期的場景的方法，所述方法包括以下步驟從多個已知的攝像機參數(shù)序列(160)中選擇至少一個已知的攝像機參數(shù)序列(150)，其中所述參數(shù)提供用于控制所述至少一個攝像機或攝像機鏡頭的運動的指令；確定用于執(zhí)行所述選擇的已知的攝像機參數(shù)序列(150)的標準，其中所述標準響應包含在所述場景中的高級參數(shù)(140)；以及響應所述確定的標準(150)調(diào)節(jié)所述至少一個攝像機或攝像機鏡頭的運動(170)。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述至少一個已知的攝像機參數(shù)序列(150)從包括掃描、變焦、傾斜、改變方位、搖攝、變焦并后推、推入、拉出的攝像機運動的組中選擇。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述高級參數(shù)(140)包括在所述場景內(nèi)的對象的數(shù)量。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述高級參數(shù)(140)包括在所述場景內(nèi)的對象的位置。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述高級參數(shù)(140)包括在所述場景內(nèi)的對象的語音識別。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述高級參數(shù)(140)包括在所述場景內(nèi)的對象的音頻輸入。
7.一種用于自動控制至少一個攝像機或攝像機鏡頭(270)的運動，從而改變由所述至少一個攝像機或攝像機鏡頭(270)觀察的預期的場景的裝置，所述裝置包括處理器(210)，其通過操作用于接收一個輸入，用于從多個已知的攝像機參數(shù)序列(160)中選擇至少一個已知的攝像機參數(shù)序列(150)，其中所述參數(shù)提供用于控制所述至少一個攝像機或攝像機鏡頭(270)的運動的指令；接收由在所述場景中包含的高級參數(shù)(140)構成的第二輸入；確定用于執(zhí)行所述選擇的已知的攝像機參數(shù)序列(150)的標準，其中所述標準響應包含在所述場景中的高級參數(shù)(140)；以及用于響應所述確定的標準(150)調(diào)節(jié)所述至少一個攝像機或攝像機鏡頭(270)的運動的裝置。
8.如權利要求7所述的裝置，其中所述第一輸入從包括掃描、變焦、傾斜、改變方位、搖攝、變焦并后推、推入、拉出的攝像機運動的組中選擇。
9.如權利要求7所述的裝置，其中所述高級參數(shù)(140)包括在所述場景內(nèi)的對象的數(shù)量。
10.如權利要求7所述的裝置，其中所述高級參數(shù)(140)包括在所述場景內(nèi)的對象的位置。
11.如權利要求7所述的裝置，其中所述高級參數(shù)(140)包括在所述場景內(nèi)的對象的語音識別(120)。
12.如權利要求7所述的裝置，其中所述高級參數(shù)(140)包括在所述場景內(nèi)的對象的音頻輸入(130)。
13.如權利要求7所述的裝置，其中所述用于調(diào)節(jié)所述攝像機運動的裝置包括通過一種串行連接輸出所述標準。
14.如權利要求7所述的裝置，其中所述用于調(diào)節(jié)所述攝像機運動的裝置包括通過一種并行連接輸出所述標準。
15.如權利要求7所述的裝置，其中所述用于調(diào)節(jié)所述攝像機運動的裝置包括通過網(wǎng)絡輸出所述標準。
16.如權利要求7所述的裝置，其中所述攝像機的運動以電子方式實現(xiàn)。
17.如權利要求7所述的裝置，其中所述攝像機的運動以機械方式實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明把已知的電影攝影處理和計算機提供的一個場景內(nèi)的圖像的表示合并，從而根據(jù)被記錄的場景的內(nèi)容捕獲高質(zhì)量的可供愉快觀看的圖像。本發(fā)明動態(tài)地確定用于控制攝像機運動所需的標準，從而根據(jù)計算機確定的場景內(nèi)容執(zhí)行已知的攝像機運動序列。例如，通過知道在場景中對象的數(shù)量和位置，可以確定用于控制攝像機運動，從而實現(xiàn)已知的攝像機運動序列的標準。
文檔編號G03B15/00GK1416538SQ01806404
公開日2003年5月7日 申請日期2001年12月14日 優(yōu)先權日2001年1月12日
發(fā)明者D·L·佩勒蒂爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司