專利名稱：一種標(biāo)定參數(shù)的獲取方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種標(biāo)定參數(shù)的獲取方法和裝置。
背景技術(shù)：
虛擬演播室系統(tǒng)(The Virtual Studio System, VSS )是近年來隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和色鍵技術(shù)的不斷改進(jìn)而出現(xiàn)的一種新的電視節(jié)目制作系統(tǒng)。
典型的虛擬演播室系統(tǒng)是由攝像設(shè)備、攝像機(jī)位置參數(shù)分析和控制、圖形計算機(jī)、背景材料庫和圖像合成等設(shè)備組成。虛擬演#"室節(jié)目制作系統(tǒng)構(gòu)成的簡單框圖如圖1所示。
演員在藍(lán)背景中由真實攝像機(jī)拍攝，而如圖1所示的包括圖形計算機(jī)和素材庫的背景圖像記錄及生成系統(tǒng)稱為虛擬攝像機(jī)。真實的攝像機(jī)和虛擬的攝像機(jī)始終是綁定的。因此，需要確定真實攝像機(jī)的位置參數(shù)，包括真實攝像機(jī)在演播室中的空間位置、攝像機(jī)的運動參數(shù)和攝像機(jī)鏡頭設(shè)置參數(shù)。其中，攝像機(jī)的運動參數(shù)包括傾斜、轉(zhuǎn)動和翻轉(zhuǎn)等參數(shù)，攝像機(jī)的鏡頭設(shè)置參數(shù)包括變焦、聚焦和光圈等參數(shù)。
所有這些數(shù)據(jù)都被送入計算機(jī)中進(jìn)行分析，實時生成與前景圖像保持正確透視關(guān)系的背景圖像。然后，前景圖像(包括演員、真實場景和道具)與計算機(jī)生成的背景圖像通過色鍵控制器進(jìn)行天衣無縫的合成。輸出的圖像可以直接播出或記錄在存儲媒介上。
無論是早期的二維虛擬演播室系統(tǒng)還是如今最先進(jìn)的三維虛擬演播室系統(tǒng)，其核心技術(shù)都離不開攝像機(jī)跟蹤和圖形渲染這兩點。攝像機(jī)跟蹤的精確度決定了整套虛擬演播室系統(tǒng)的制作質(zhì)量優(yōu)劣。
在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題攝像機(jī)跟蹤的精確度差，虛擬演播室系統(tǒng)的制作質(zhì)量欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種標(biāo)定參數(shù)的獲取方法和裝置，以提高攝像機(jī)跟蹤的精確度，使重新渲染的虛擬場景和真實場景的變化保持一致。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實施例提供一種標(biāo)定參數(shù)的獲取方法，包括利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算揚(yáng)/f象機(jī)的內(nèi)部參數(shù)；計算所述攝像機(jī)的外部參數(shù)；
對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，存儲優(yōu)化后的參數(shù)，作為標(biāo)定參數(shù)。
其中，利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)具體包括
利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)，通過雙平面標(biāo)定方法或線性標(biāo)定方法計算所述攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)。
其中，計算所述攝像機(jī)的外部參數(shù)具體包括
通過雙平面標(biāo)定方法或線性標(biāo)定方法，計算所述掘/fl^幾的外部參數(shù)。其中，所述攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)包括攝像機(jī)的光學(xué)和幾何學(xué)特性，焦距，比例因子和鏡頭畸變。
所述攝像機(jī)的外部參數(shù)包括攝像機(jī)坐標(biāo)相對于世界坐標(biāo)系的位置和方向。
本發(fā)明實施例還提供一種標(biāo)定參數(shù)的獲取裝置，包括內(nèi)部參數(shù)計算模塊，用于利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)；
外部參數(shù)計算模塊，用于計算所述攝像機(jī)的外部參數(shù)；參數(shù)優(yōu)化模塊，用于對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；參數(shù)存儲模塊，用于存儲優(yōu)化后的參數(shù)作為標(biāo)定參數(shù)。其中，所述內(nèi)部參數(shù)計算模塊具體包括第一獲取子模塊，用于獲取標(biāo)定板的參照點；第二獲取子^:莫塊，用于獲取所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)；
5計算子模塊，用于通過雙平面標(biāo)定裝置或線性標(biāo)定裝置計算所述攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)。
所述計外部參數(shù)計算模塊通過雙平面標(biāo)定裝置或線性標(biāo)定裝置，計算所述攝像機(jī)的外部參數(shù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例利用標(biāo)定板的參照點和該標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，然后對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，存儲優(yōu)化后的參數(shù)，作為標(biāo)定參數(shù)。通過本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，在真實攝像機(jī)的焦距發(fā)生改變時，虛擬攝像機(jī)的焦距也能做相應(yīng)的改變，提高了攝像機(jī)跟蹤的精確度，可以使重新渲染的虛擬場景能夠和真實場景的變化保持一致。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中虛擬演播室節(jié)目制作系統(tǒng)構(gòu)成的簡單框圖；圖2是本發(fā)明實施例中標(biāo)定參數(shù)的獲取方法的流程圖；圖3是本發(fā)明實施例中標(biāo)定參數(shù)的獲取裝置的示意圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
攝像機(jī)標(biāo)定參數(shù)的獲取可以歸結(jié)為通過已知足夠多的點的世界坐標(biāo)和相應(yīng)的圖像坐標(biāo)確定攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，外部參數(shù)以及畸變參數(shù)的過程
如圖2所示，為本發(fā)明實施例標(biāo)定參數(shù)的獲取方法的流程圖，具體包括
6步驟S201 ，利用標(biāo)定板上的參照點和標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)。
其中，該攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)包括攝像機(jī)的光學(xué)和幾何學(xué)特性，焦距，比例因子和鏡頭畸變等。鏡頭畸變參數(shù)的取值根據(jù)經(jīng)驗確定，其數(shù)量級一般為10一4~10-1。
步驟S202，計算攝像機(jī)的外部參數(shù)。
其中，該攝像機(jī)的外部參數(shù)包括攝像機(jī)坐標(biāo)相對于世界坐標(biāo)系的位置和方向，如》走轉(zhuǎn)和平移。
在利用標(biāo)定板上的參照點和標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)時，以及在計算攝像機(jī)的外部參數(shù)時，可以采用雙平面標(biāo)定方法、線性標(biāo)定方法等方法。
步驟S203，對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，存儲優(yōu)化后的參數(shù)，作為標(biāo)定結(jié)果。
在對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化時，可以采用蟻群算法，此外，根據(jù)標(biāo)定板上的參照點的圖像坐標(biāo)測量值與圖像坐標(biāo)的期望值的距離生成目標(biāo)評價函數(shù)，對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行評價。
本發(fā)明實施例提出了 一種標(biāo)定參數(shù)的獲取方法，在真實:f聶像機(jī)的焦距發(fā)
生改變時，虛擬攝像機(jī)的焦距也能做相應(yīng)的改變，提高了攝像機(jī)跟蹤的精確度，可以使重新渲染的虛擬場景能夠和真實場景的變化保持一致。
如圖3所示，為本發(fā)明實施例標(biāo)定參數(shù)的獲取裝置的示意圖，具體包括內(nèi)部參數(shù)計算才莫塊310，用于利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)；其中，該攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)包括攝像機(jī)的光學(xué)和幾何學(xué)特性，焦距，比例因子和鏡頭畸變等。鏡頭畸變參數(shù)的取值根據(jù)經(jīng)驗確定，其數(shù)量級一般為1(T4 10—!。
外部參數(shù)計算模塊320,用于計算所述攝像機(jī)的外部參數(shù)；其中，該攝像機(jī)的外部參數(shù)包括攝像機(jī)坐標(biāo)相對于世界坐標(biāo)系的位置和方向，如旋轉(zhuǎn)和平移。在利用標(biāo)定板上的參照點和標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)時，以及在計算攝像機(jī)的外部參數(shù)時，可以采用雙平面標(biāo)定裝置、線性標(biāo)定裝置等裝置。
參數(shù)優(yōu)化模塊330，用于對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；在對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化時，可以采用蟻群算法，此外，根據(jù)標(biāo)定板上的參照點的圖像坐標(biāo)測量值與圖像坐標(biāo)的期望值的距離生成目標(biāo)評價函數(shù)，對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行評價。
參數(shù)存儲模塊340,用于存儲優(yōu)化后的參數(shù)作為標(biāo)定參數(shù)。上述內(nèi)部參數(shù)計算模塊310具體包括第一獲取子模塊3101,用于獲取標(biāo)定板的參照點；第二獲取子模塊3102,用于獲取所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)；計算子模塊3103，用于通過雙平面標(biāo)定裝置或線性標(biāo)定裝置計算所述攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)。
本發(fā)明實施例提出了 一種標(biāo)定參數(shù)的獲取裝置，在真實攝像機(jī)的焦距發(fā)生改變時，虛擬攝像機(jī)的焦距也能做相應(yīng)的改變，提高了攝像機(jī)跟蹤的精確度，可以使重新渲染的虛擬場景能夠和真實場景的變化保持一致。
通過以上的實施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可以通過硬件實現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個非易失性存儲介質(zhì)(可以是CD-ROM， U盤，移動硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
1、一種標(biāo)定參數(shù)的獲取方法，其特征在于，包括利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)；計算所述攝像機(jī)的外部參數(shù)；對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，存儲優(yōu)化后的參數(shù)，作為標(biāo)定參數(shù)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)具體包括利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)，通過雙平面標(biāo)定方法或線性標(biāo)定方法計算所述揭/fl^幾的內(nèi)部參數(shù)。
3、 如權(quán)利要求l所迷的方法，其特征在于，所述計算所述攝像機(jī)的外部參數(shù)具體包括通過雙平面標(biāo)定方法或線性標(biāo)定方法，計算所迷4i像才幾的外部參數(shù)。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)包括攝像機(jī)的光學(xué)和幾何學(xué)特性，焦距，比例因子和鏡頭畸變。
5、 如權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述攝^^幾的外部參數(shù)包括攝像機(jī)坐標(biāo)相對于世界坐標(biāo)系的位置和方向。
6、 一種標(biāo)定參數(shù)的獲取裝置，其特征在于，包括內(nèi)部參數(shù)計算模塊，用于利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)；外部參數(shù)計算模塊，用于計算所述攝像機(jī)的外部參數(shù)；參數(shù)優(yōu)化模塊，用于對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；參數(shù)存儲模塊，用于存儲優(yōu)化后的參數(shù)作為標(biāo)定參數(shù)。
7、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)部參數(shù)計算模塊具體包括第一獲取子模塊，用于獲取標(biāo)定板的參照點；第二獲取子模塊，用于獲取所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)；計算子模塊，用于通過雙平面標(biāo)定裝置或線性標(biāo)定裝置計算所述攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)。
8、如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述計外部參數(shù)計算模塊通過雙平面標(biāo)定裝置或線性標(biāo)定裝置，計算所述攝#^幾的外部參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種標(biāo)定參數(shù)的獲取方法和裝置，所述標(biāo)定參數(shù)的獲取方法包括利用標(biāo)定板的參照點和所述標(biāo)定板的空間坐標(biāo)計算攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)；計算所述攝像機(jī)的外部參數(shù)；對攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，存儲優(yōu)化后的參數(shù)，作為標(biāo)定參數(shù)。通過本發(fā)明實施例提供的方法，可以提高攝像機(jī)跟蹤的精確度，使重新渲染的虛擬場景和真實場景的變化保持一致。
文檔編號G06T7/00GK101686406SQ20081022325
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者丹 李 申請人:新奧特(北京)視頻技術(shù)有限公司