CN102118575B - 一种自动播控的虚拟体育系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动播控的虚拟体育系统，包括：第一图形工作站，包括渲染模块，用于依据摄像机的传感参数以及定位信息计算出的摄像机姿态矩阵来渲染三维场景的播出模板；第二图形工作站，包括摄像机定位模块，用于对当前摄像机进行初始定位；数据处理模块，用于依据所述摄像机的传感参数以及定位信息计算赛事直播中的相关显示数据；以及，数据传输模块，用于将所述直播显示数据传输至播出控制模块；播出控制模块，包括与所述第二图形工作站连接的关联子模块；播控信息生成子模块，用于在控制播出时，生成具有相应播出属性的直播显示数据的播出控制信息；以及，与所述第一图形工作站连接的传送子模块。

Description

一种自动播控的虚拟体育系统

技术领域

本发明涉及电视节目制作的技术领域，特别是涉及一种自动播控的虚拟体育系统。

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。

此外，在赛事直播时，往往还需要相关技术人员针对不同的比赛修改相应的显示模板，不仅使得操作繁琐，还有可能因为技术人员的误操作影响直播。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动播控的虚拟体育系统，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自动播控的虚拟体育系统，包括：

第一图形工作站，包括渲染模块，用于依据摄像机的传感参数以及定位信息计算出的摄像机姿态矩阵来渲染三维场景的播出模板，所述播出模板中包括描述不同播出属性的多个替换单元；

第二图形工作站，包括摄像机定位模块，用于对当前摄像机进行初始定位；数据处理模块，用于依据所述摄像机的传感参数以及定位信息计算赛事直播中的相关显示数据；以及，数据传输模块，用于将所述直播显示数据传输至播出控制模块；

播出控制模块，包括与所述第二图形工作站连接的关联子模块，用于建立模板中替换单元与对应直播显示数据的关联关系；以及，播控信息生成子模块，用于在控制播出时，生成具有相应播出属性的直播显示数据的播出控制信息；以及，与所述第一图形工作站连接的传送子模块，用于将所述播出控制信息发送至第一图形工作站。

优选的，所述播出模板根据不同种类的比赛设置。

优选的，所述播出控制模块的关联子模块包括：

命令接收单元，用于接收预先配置的命令；

关联执行单元，用于依据所述命令将模板替换单元与相应的直播显示数据进行关联。

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直播显示数据及前景信号进行混合输出。

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：

首先，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。

再者，本发明通过自动关联赛事直播中的相关显示数据及预置播出模板中相应的替换单元，不需要相关技术人员手动修改模板，即可实现直播显示数据的自动替换，从而大大方便了用户，同时进一步提高了直播的安全性。

附图说明

图1是本发明的一种自动播控的虚拟体育系统实施例的结构框图。

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自动播控的虚拟体育系统实施例的结构框图，具体可以包括以下部件：

第一图形工作站11，包括渲染模块，用于依据摄像机的传感参数以及定位信息计算出的摄像机姿态矩阵来渲染三维场景的播出模板，所述播出模板中包括描述不同播出属性的多个替换单元；

第二图形工作站12，包括摄像机定位模块121，数据处理模块122、以及，数据传输模块123；

其中，所述摄像机定位模块121用于对当前摄像机进行初始定位；所述数据处理模块122用于依据所述摄像机的传感参数以及定位信息计算赛事直播中的相关显示数据；所述数据传输模块123用于将所述直播显示数据传输至播出控制模块；

播出控制模块13，包括与所述第二图形工作站12连接的关联子模块131和播控信息生成子模块132，以及，与所述第一图形工作站11连接的传送子模块133；

其中，所述关联子模块131用于建立模板中替换单元与对应直播显示数据的关联关系；所述播控信息生成子模块132用于在控制播出时，生成具有相应播出属性的直播显示数据的播出控制信息；所述传送子模块133用于将所述播出控制信息发送至第一图形工作站11。

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。

在实际中，为减少重复劳动，通常需要预先生成用于定义播出属性的播出模板，根据体育赛事直播的需求，往往在一套播出模板内，包括多个针对不同直播显示数据进行属性定义的替换单元，例如，对于一场足球赛事，可能需要定义比赛阵容的替换单元、比分的替换单元、发球位置及距离的替换单元等。由于同一种类比赛所需直播显示数据的相似性，在本发明的一种优选实施例中，所述播出模板可以根据不同种类的比赛设置，如针对足球比赛设置一种播出模板、针对乒乓球比赛设置一种播出模板、针对篮球比赛设置一种播出模板等。并且，这些模板可以存储在第一图形工作站中。

所述第二图形工作站可以用于摄像机的定位，并在赛事直播时，通过其实时定位的摄像机参数，根据当前赛事情况实时计算当前发球区、世界记录线以及发球距离等直播显示数据，即计算相应模板替换单元的空间位置及具体的标注信息，作为实时的数据发送给播出控制模块。

在本发明的一种优选实施例中，所述第二图形工作站可以通过预先配置好的命令，将相应的直播显示数据以及相应模板替换单元的提取路径发送给当前播出控制模块，即所述播出控制模块的关联子模块可以包括如下单元：

命令接收单元，用于接收预先配置的命令；

关联执行单元，用于依据所述命令将模板替换单元与相应的直播显示数据进行关联。

例如，当前需要播出一场足球比赛中从发球点到射门位置的箭头数据，在第二图形工作站中，通过描绘的当前发球点的起始位置以及箭头长度、距离的相关数据，然后发送当前播出控制单元，同时将已配置好的命令A发送给当前播出控制单元，当前播出控制单元依据该命令控制第一图形工作站读取相应的箭头数据及关联的模板替换单元，以及，根据第二图形工作站发送的直播显示数据进行组合，即使得直播显示数据具有相应替换单元定义的播出属性，在相关技术人员的控制下，则播出该具有相应播出属性的直播显示数据。

在实际中，所述第一图形工作站还可以包括如下模块：

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直播显示数据及前景信号进行混合输出。

在这种情况下，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姿态矩阵渲染直播显示数据的三维图元，然后依据播出控制模块传送的播出控制信息，将虚拟三维图元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，

在具体实现中，所述播出控制模块和第一、第二图形工作站之间可以采用以太网连接，所有的命令均可以采用网络发送的方式进行交互。

以上对本发明所提供的一种自动播控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 (5)

1.一种自动播控的虚拟体育系统，其特征在于，包括：

第一图形工作站，包括渲染模块，用于依据摄像机的传感参数以及定位信息计算出的摄像机姿态矩阵来渲染三维场景的播出模板，所述播出模板中包括描述不同播出属性的多个替换单元；

第二图形工作站，包括摄像机定位模块，用于对当前摄像机进行初始定位；数据处理模块，用于依据所述摄像机的传感参数以及定位信息计算赛事直播中的相关显示数据；以及，数据传输模块，用于将所述直播显示数据传输至播出控制模块；

播出控制模块，包括与所述第二图形工作站连接的关联子模块，用于建立模板中替换单元与对应直播显示数据的关联关系；以及，播控信息生成子模块，用于在控制播出时，生成具有相应播出属性的直播显示数据的播出控制信息；以及，与所述第一图形工作站连接的传送子模块，用于将所述播出控制信息发送至第一图形工作站；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。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述播出模板根据不同种类的比赛设置。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述播出控制模块的关联子模块包括：

命令接收单元，用于接收预先配置的命令；

关联执行单元，用于依据所述命令将模板替换单元与相应的直播显示数据进行关联。

4.如权利要求1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直播显示数据及前景信号进行混合输出。

5.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。