[发明专利]用于真实空间内部的相机定位的方法和系统

说明书

一种用于真实空间内部的相机定位的方法和系统，其中方法包括：设置定位目标；在第一位置上朝向定位目标拍摄以获取定位目标的第一拍摄图像；在多个第二位置上朝向定位目标拍摄以获取定位目标的第二拍摄图像组；分别提取第一图像特征和第二图像特征组；基于位置差异以及对应的特征差异之间的关系，确定拍摄位置和图像特征的映射关系；获取定位目标的定位拍摄图像；提取定位图像特征；以及基于映射关系以及定位图像特征确定待定位相机在真实空间内部的位置。本公开的方法可以仅使用多台相机，甚至仅使用一台相机就能够获得待定位相机的实际位置，从而避免了使用现有技术中价格较为昂贵的OptiTrack、StarTracker等设备对相机进行定位，从而节省了虚拟拍摄的成本。

技术领域

本公开涉及虚拟拍摄，特别是涉及一种用于真实空间内部的相机定位的方法和系统。

背景技术

随着虚拟图像技术的发展，“虚拟拍摄”在越来越多的领域中出现，并发挥重要作用。所谓“虚拟拍摄”，就是在电影拍摄、游戏制作或虚拟直播间拍摄的过程中，根据导演所要求的拍摄动作，全部镜头都在电脑里的虚拟场景中进行。拍摄这个镜头所需的各种元素，包括场景、人物、灯光等，全部被整合进了电脑，然后，导演就可以根据自己的意图，在计算机上“指挥”角色的表演和动作，从得到任意角度的图像。简而言之，就是拍摄出导演想拍摄的任何场景来。所有那些输入到电脑里的数据是完整无误地来源于真实世界，也就是说，输入电脑中的虚拟场景和虚拟人物必须是真实世界和演员的“全息”复制，等于是把一个真实的世界克隆到电脑里的虚幻世界，从而在物理意义上打通“虚拟”与“真实”的界限。

在虚拟拍摄的过程中，需要获取真实相机在真实世界中的具体位置，以使得虚拟相机和真实相机的位置匹配，以生成最终正确的虚拟拍摄图像的显示效果。现有的相机在真实空间定位都是通过安装外部专业定位设备来进行计算定位的，常见的定位系统有OptiTrack、StarTracker、ART-Track、瑞立视等，这些设备都需要额外的系统费用，并且占用系统空间。

在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明，否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地，除非另有指明，否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种用于真实空间内部的相机定位的方法，包括：在真实空间的边界面上设置定位目标；在正对定位目标的第一位置上朝向定位目标拍摄以获取定位目标的第一拍摄图像；在除第一位置以外的多个第二位置上朝向定位目标拍摄以获取定位目标的第二拍摄图像组，第二拍摄图像组包括在每个第二位置上拍摄的图像；分别提取第一拍摄图像和第二拍摄图像组的图像特征，得到第一图像特征和第二图像特征组；基于每个第二位置和第一位置的位置差异以及对应的每个第二图像特征和第一图像特征的特征差异之间的关系，确定拍摄位置和在该拍摄位置所拍摄的定位目标的图像的图像特征的映射关系；调整待定位相机的拍摄方向朝向定位目标以获取定位目标的定位拍摄图像；提取定位拍摄图像的图像特征，得到定位图像特征；以及基于映射关系以及定位图像特征确定待定位相机在真实空间内部的位置。

本公开的方法首先在真实空间边界面处设置定位目标，然后分别在不同位置拍摄该定位目标。根据多组拍摄位置和对应的拍摄图像的图像特征的数据，得到拍摄位置和图像特征的映射关系，从而根据该映射关系以及待定位相机拍摄的定位目标的图像确定待定位相机的位置。本公开的方法可以仅使用多台相机，甚至仅使用一台相机就能够获得待定位相机的实际位置，从而避免使用现有技术中价格较为昂贵的OptiTrack、StarTracker等设备对相机进行定位，节省了虚拟拍摄的成本。另外本公开的方法无需额外的定位设备，进一步简化了虚拟拍摄系统。