[发明专利]用于多机位摄像的自动控制方法和系统

说明书

本文提供了一种用于多机位摄像自动控制的系统与方法。所述方法包括，基于用户手动或者系统自动在两个或多个广角相机上分别标记(1)其他广角相机在本广角相机投影画面上的位置(2)所有场地中PTZ相机在本广角相机投影画面上的位置；(3)目标物体或区域在本广角相机上的位置，在不需要测量广角相机之间，或者广角相机与PTZ相机之间的距离的情况下，计算出场地中PTZ相机对准目标物体需要旋转的角度。

技术领域

本申请涉及人机交互领域，更具体地，涉及用于多机位摄像的人机交互领域。

背景技术

多机位摄像系统一般由多个机位的摄像机（一般由摄像师操作）组成，摄像机通过线缆或无线信号连接到一个导播台（一般由导播操作），并最终由导播台输出一路或多路信号。一次直播或拍摄活动一般由一个摄制团队完成。其中如何将一台或多台摄像机快速对准一个特定目标是实际录制或直播过程中的一个关键问题。现有摄像系统一般依赖 1）导播与摄像师之间的默契与快速交流；2）摄像师的快速操作（转向、对准、缩放、对焦）。本发明的多机位摄像机控制系统，旨在让导播在没有摄像师配合的情况下，独自快速操控多个摄像机。

PTZ 是Pan（水平移动）/Tilt（垂直移动）/Zoom（变焦）的简写。PTZ相机代表带有电动云台的可以全方位（左右/上下）移动及镜头变倍、变焦控制的相机。这类相机已经在安防或者拍摄中大量部署。PTZ 相机相比传统相机的优势是可以用自身广角优势取得目标后，通过缩放变焦获得放大清晰的目标图像，并且在一定条件下控制并且跟踪目标。传统的PTZ 相机多用遥控器或者专用控制台手动远程控制。

已有许多关于 PTZ 相机的自动化控制的探索，如：

1.专利 JP2012520650A: 讲述的是一个很普遍的广角相机与 PTZ 相机的系统，通过广角相机取得 PTZ 相机需要特写的位置，然后由 PTZ 相机特写放大。

2.专利 US20040263476A1: 讲述的是用类似游戏控制杆来控制 PTZ 相机。

自动化控制PTZ相机的已有探索主要集中在用户通过单个广角相机画面选定目标物体或区域，系统自动算出相对应的单个PTZ相机的控制信号，并且大部分系统和方法需要广角相机与 PTZ 相机位置相近，以确保广角相机拍摄到的画面与PTZ相机拍摄的画面相近。对于广角相机与PTZ相机位置相对较远的情况并没有过多研究。而对同一目标物体从不同角度的拍摄因为控制复杂，多由人工完成。

计算机视觉中有经典的运动恢复结构算法（Structure from Motion, SfM）可以实现在未知相机位置和目标位置的前提下，通过拍摄画面的相关性，同时计算出在一个同三维坐标系中相机的位置和目标的位置。此方法也可以用在这个场景解决PTZ相机需要对准目标物体的问题。不过此方法有几个缺陷: (1) SfM 需要相机位置在空间上是较为连续的，对前后给出的两个相机的画面的重合特征点的个数和质量有要求。但在一般的拍摄场景中，相机的位置一般都是不动的，而且机位的个数有限，且可能相距较远。(2) 从多个角度对同一个物体进行拍摄时，如果一个角度是正面，一个角度是侧面，则 SfM 无法准确找到相同的特征点，误差会增大并不可控。(3) SfM 的计算量较大，无法适用于快速确定目标位置并控制相机。

发明内容