[发明专利]一种基于传感器的室外摄像机跟踪的方法及系统

说明书

本申请提供了一种基于传感器的室外摄像机跟踪的方法，包括：标定摄像机内参数，所述摄像机内参数包括焦距、光心图像坐标、畸变参数和云台参数；获取摄像机外参数，所述摄像机外参数包括正交矩阵和光心世界坐标；依据所述摄像机内参数和摄像机外参数生成投影矩阵；依据所述投影矩阵，在字幕机上播出虚拟图形。本发明在不增加标志板面积的基础上，提高了摄像机标定的精度，从而提高了摄像机跟踪的精度，以适用于高质量高效率体育转播信号的处理与增强。

技术领域

本申请涉及摄像机标定的技术领域，特别是涉及一种基于传感器的摄像机标定与跟踪的方法及系统。

背景技术

在电视转播过程中，常需要在电视画面上叠加虚拟图形以帮助观众更好地理解和欣赏所收看的电视节目。尤其是在体育赛事的转播过程中，针对不同的体育项目，需要因地制宜地在比赛场上展示比赛成绩、场地特征、运动员数据、赞助商等信息，例如，需要在田径项目的比赛中展示世界记录线，在游泳项目的比赛中展示泳道上所铺设的国旗，以及，在足球项目的比赛中展示越位线和罚球9码线等，这些虚拟图形往往需要作为实际场景的一部分，融合到实际场景之中。

为了实现虚实融合的效果，需要解决摄像机跟踪的问题，即需要解决计算机实时跟踪摄像机的变化，以求在摄像机转动或变焦的同时，虚拟图形也能进行相应地变化，让虚拟图形和实际场景始终贴合。

为了解决摄像机跟踪的问题，通常采用的技术主要有两种方法，传感器方法和图像方法。具体而言，传感器方法是通过在摄像机云台的齿轮中内嵌传感器，实时记录摄像机转动或变焦信息，从而计算出虚拟图形的相应变化；图像方法是通过对场景的直接识别，计算出摄像机转动或变焦时场景在图像空间的变化，从而计算出虚拟图形的相应变化。

对于传感器方法而言,需要事先进行摄像机标定以确定摄像机的基本参数，摄像机标定的精度将决定摄像机跟踪的效果。当被拍摄物体到摄像机距离较长时，被拍摄物体在画面中较小，在田径项目和游泳项目比赛中，摄像机工作的聚焦值通常为50米，当标志板面积达到10平方米以上的时，才能在画面中分辨出标志板的格点来进行摄像机标定。10平方米以上的标志板不仅运输困难，而且制作精度难以保证，因此，造成摄像机标定难以完成或者标定不够准确的情况，从而造成摄像机跟踪难以完成或者跟踪的效果不够准确。

对于图像方法而言，由于场地容易受到人员或其它物体遮挡或污损，极易造成在实际中无法选点或者选点不准确的情况，对场地的识别就难以完成或者识别不够准确，从而虚拟图形的叠加就难以完成或者叠加不够准确。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：提供一种基于传感器的摄像机标定与跟踪的方法及系统，用以在不增加标志板面积的基础上，提高摄像机标定的精度，从而提高摄像机跟踪的精度，以适用于高质量高效率体育转播信号的处理与增强。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种基于传感器的室外摄像机跟踪的方法及系统，用以在不增加标志板面积的基础上，提高摄像机标定的精度，从而提高摄像机跟踪的精度，以适用于高质量高效率体育转播信号的处理与增强。

为了解决上述问题，本申请公开了一种基于传感器的室外摄像机跟踪的方法，包括：

标定摄像机内参数，所述摄像机内参数包括焦距、光心图像坐标、畸变参数和云台参数；

获取摄像机外参数，所述摄像机外参数包括正交矩阵和光心世界坐标；

依据所述摄像机内参数和摄像机外参数生成投影矩阵；

依据所述投影矩阵，在字幕机上播出虚拟图形。

优选地，在所述依据所述摄像机内参数和摄像机外参数生成投影矩阵的步骤之前，还包括：

对所述摄像机内参数和摄像机外参数按照预置规则进行调整，获得调整后的摄像机内参数和摄像机外参数。