CN102118567A - 一种分离模式的虚拟体育系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分离模式的虚拟体育系统，包括：第二图形工作站，包括摄像机定位模块，用于对当前摄像机的进行初始定位，接口模块，用于在所述第二图形工作站与第一图形工作站之间形成通信接口；第一图形工作站，包括渲染模块，用于依据所述摄像机的定位信息渲染三维场景模型。本发明可以提高控制的灵活性、渲染的效率，以及，直播的安全性。

Description

一种分离模式的虚拟体育系统
技术领域
本发明涉及电视节目制作的技术领域，特别是涉及一种分离模式的虚拟体育系统。
背景技术
虚拟体育系统是从由虚拟演播室技术发展而来，它属于虚拟演播室技术的很重要的一个分支。虚拟演播室是近年发展起来的一种独特的电视节目制作技术。它的实质是将计算机制作的虚拟三维模型与摄像机现场拍摄的物体活动图像进行数字化的实时合成，使物体图像与虚拟背景能够同步变化，从而实现两者的融合，以获得完美的合成画面。虚拟演播室技术是在传统色键抠像技术的基础上，充分利用了计算机三维图形技术和视频合成技术，根据摄像机的位置与参数，使三维虚拟场景的透视关系与前景保持一致，经过色键合成后，使得前景中的图像看起来完全处于计算机所产生的三维虚拟场景中，而且能在其中运动，从而创造出逼真的、立体感很强的电视演播室效果。相应地，虚拟体育技术就是将静态或动画3D图像迭加到体育竞赛直播节目的画面上。不管摄像机是否移动，都能让图形固定在某个位置不动，让视觉上觉得这些3D图形是直播画面的一部份。
虚拟体育系统的关键技术包括：三维图形生成技术和摄像机定位技术。现有技术中，这两个技术通常在一个图形工作站中完成，即在一个图形工作站中，通过实时获取摄像机跟踪用的传感器返回相关的摄像机参数，将背景图形的三维图元按照当前摄像机参数进行渲染，以使当前的虚拟三维图元就和当前真实摄像机相匹配。
然而，在实际中可能出现的一种情形为在赛事直播时，一方面要渲染三维场景播出，另一方面要实时计算当前越位线这些需要人工干预的项目的实时三维数据，从而影响渲染的效率和直播的安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种分离模式的虚拟体育系统，以提高控制的灵活性、渲染的效率，以及，直播的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种分离模式的虚拟体育系统，包括：
第二图形工作站，包括摄像机定位模块，用于对当前摄像机的进行初始定位，
接口模块，用于在所述第二图形工作站与第一图形工作站之间形成通信接口；
第一图形工作站，包括渲染模块，用于依据所述摄像机的定位信息渲染三维场景模型。
优选的，所述第二图形工作站还包括：
计算模块，用于实时计算模块赛事直播中的相关显示数据；
所述的系统还包括：
分别与所述第二图形工作站和第一图形工作站连接的播出控制模块，包括关联模块，用于将三维场景模型与对应的直播显示数据进行关联，获得播出用的虚拟图形数据；播控信息生成模块，用于依据用户操作，生成虚拟图形数据的播出控制信息；以及，传送模块，用于将所述播出控制信息发送至第一图形工作站。
优选的，所述第一图形工作站还包括：
前景信号采集模块，用于接收摄像机采集的前景信号；
信号混合输出模块，用于依据所述播出控制信息将相应的虚拟图形数据及前景信号进行混合输出。
优选的，所述的系统，还包括：
与所述第一图形工作站连接的色键器，用于将所述混合输出信号作为色键背景，将相应的前景信号作为色键前景进行合成后输出。
优选的，所述接口模块为网络接口。
优选的，所述播出控制模块采用以太网与所述第二图形工作站和第一图形工作站连接。
优选的，所述色键器通过数字视频线与第一图形工作站连接。
优选的，所述摄像机的定位信息包括标定获得的摄像机内参数和摄像机外参数。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过分离用于摄像机定位和三维场景渲染的图形工作站，即采用两个图形工作站分别处理摄像机定位和三维场景渲染，从而提高控制的灵活性，同时这种各司其职的工作模式也提高了渲染的效率以及直播的安全性。
附图说明
图1是本发明的一种分离模式的虚拟体育系统实施例1的结构框图；
图2是本发明的一种分离模式的虚拟体育系统实施例2的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例主要应用在基于虚拟演播室技术进一步发展起来的虚拟体育技术中。虚拟体育技术就是将静态或动画3D图像迭加到体育竞赛直播节目的画面上。不管摄影机是否移动，都能让图形固定在某个位置不动，让视觉上觉得这些3D图形是直播画面的一部份。虚拟体育系统具有实况赛事跟踪功能，可以展示草地、田径场、足球场、雪地、水域或者3D空间内的实际距离、高度和速度，同时可以在广告牌上、运动场内和(或)运动场周边展示广告，并且可以将新的电视广告或动画电视广告覆盖在现场实际广告上。虚拟体育系统也可以用于赛事分析，在回放过程增加分析信息，让观众更直观的看到比赛情况。
参考图1，示出了本发明的一种分离模式的虚拟体育系统实施例1的结构框图，具体可以包括以下部件：
第二图形工作站11，包括摄像机定位模块，用于对当前摄像机的进行初始定位；
接口模块12，用于在所述第二图形工作站与第一图形工作站之间形成通信接口；
第一图形工作站13，包括渲染模块，用于依据所述摄像机的定位信息渲染三维场景模型。
在实际中，所述接口模块可以分别设置在第一图形工作站与第二图形工作站的内部，也可以单独设置，本发明对此无需加以限制。
本发明即采用这种分离的图形工作站各司其职的工作模式，提高了控制的灵活性，渲染的效率以及直播的安全性。
参考图2，示出了本发明的一种分离模式的虚拟体育系统实施例2的结构框图，具体可以包括以下部件：
第二图形工作站21，包括摄像机定位模块和计算模块，所述摄像机定位模块用于对当前摄像机的进行初始定位；所述计算模块用于实时计算模块赛事直播中的相关显示数据；
接口模块22，用于在所述第二图形工作站与第一图形工作站之间形成通信接口；
第一图形工作站23，包括以下模块：
渲染模块，用于依据所述摄像机的定位信息渲染三维场景模型；
前景信号采集模块，用于接收摄像机采集的前景信号；
信号混合输出模块，用于依据所述播出控制信息将相应的虚拟图形数据及前景信号进行混合输出；
与所述第一图形工作站23连接的色键器24，用于将所述混合输出信号作为色键背景，将相应的前景信号作为色键前景进行合成后输出；
以及，
分别与所述第二图形工作站21和第一图形工作站23连接的播出控制模块25，包括关联模块、播控信息生成模块和传送模块；其中，所述关联模块用于将三维场景模型与对应的直播显示数据进行关联，获得播出用的虚拟图形数据；所述播控信息生成模块用于依据用户操作，生成虚拟图形数据的播出控制信息；所述传送模块用于将所述播出控制信息发送至第一图形工作站。
在本实施例中，摄像机采集的前景信号会进入第一图形工作站，同时，第一图形工作站会根据当前摄像机的定位信息渲染三维场景模型，第二图形工作站即可以根据当前摄像机的定位信息和传感器参数实时计算赛事直播中的相关数据，如在体育赛事直播中的比分数据、出场阵容数据、发球距离等，然后在播出控制模块中会将相应的三维场景模型和对应的赛事直播显示数据进行关联，以获得当前赛事直播的虚拟图形数据。依据播出控制模块传送的播出控制信息，第一图形工作站即会将虚拟图形数据的背景信号和摄像机采集的前景信号进行混合输出。
其中，摄像机的定位信息是指摄像机成像的几何模型参数，具体可以包括摄像机内参数和摄像机外参数。外参数包括摄像机的位置、姿态等几何信息，内参数包括摄像机的焦距，主点、以及镜头变形参数等光学参数，
在本发明实施例中，优选的是，还可以进一步采用色键器将第一图形工作站混合输出的信号作为色键背景，将相应的前景信号作为色键前景进行合成后输出，以获得更好地虚实结合的效果。
在具体实现中，优选的是，所述接口模块可以为网络接口，相应地，所述播出控制模块也可以采用以太网与所述第二图形工作站和第一图形工作站连接；所述色键器可以通过数字视频线与第一图形工作站连接。
以上对本发明所提供的一种分离模式的虚拟体育系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种分离模式的虚拟体育系统，其特征在于，包括：
第二图形工作站，包括摄像机定位模块，用于对当前摄像机的进行初始定位，
接口模块，用于在所述第二图形工作站与第一图形工作站之间形成通信接口；
第一图形工作站，包括渲染模块，用于依据所述摄像机的定位信息渲染三维场景模型。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二图形工作站还包括：
计算模块，用于实时计算模块赛事直播中的相关显示数据；
所述的系统还包括：
分别与所述第二图形工作站和第一图形工作站连接的播出控制模块，包括关联模块，用于将三维场景模型与对应的直播显示数据进行关联，获得播出用的虚拟图形数据；播控信息生成模块，用于依据用户操作，生成虚拟图形数据的播出控制信息；以及，传送模块，用于将所述播出控制信息发送至第一图形工作站。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一图形工作站还包括：
前景信号采集模块，用于接收摄像机采集的前景信号；
信号混合输出模块，用于依据所述播出控制信息将相应的虚拟图形数据及前景信号进行混合输出。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：
与所述第一图形工作站连接的色键器，用于将所述混合输出信号作为色键背景，将相应的前景信号作为色键前景进行合成后输出。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接口模块为网络接口。
6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述播出控制模块采用以太网与所述第二图形工作站和第一图形工作站连接。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述色键器通过数字视频线与第一图形工作站连接。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像机的定位信息包括标定获得的摄像机内参数和摄像机外参数。
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