CN103986881A - 全自动拍摄方法及装置 - Google Patents

Abstract

全自动批量化拍摄方法，包括如下步骤：S1.使用每一光照设备照射被摄物并拍照，从拍摄图像判断被摄物受光面是否符合预设标准，调整被摄物与光照设备之间的相对位置关系，直至符合预设标准；S2.使用全部光照设备对被摄物拍摄，对拍摄图像进行以下计算及调整：计算各个光照设备下的单一受光面平均亮度值的与被摄物图像平均亮度值之比；计算各个光照设备单一受光面平均亮度值之间差值；计算拍摄图像中被摄物图像平均亮度值；根据以上结果与预期标准调整各个光照设备的亮度值；S3.存储被摄物在满足上述条件下的拍摄参数。本发明还公开了一种全自动批量化拍摄装置，本发明能自动得到理想的光照设备参数，从而实现对不同被摄物的批量化拍摄。

Description

全自动拍摄方法及装置

技术领域

本发明涉及摄影摄像领域，涉及一种全自动批量化拍摄方法及装置。

背景技术

摄影棚拍，是一种常见的拍摄方式，主要有光线可控、背景简单等优点，不论产品摄影还是人像摄影，都经常使用棚拍的方式。棚拍时，由于被摄物位置较固定，摄影师拍摄时主要控制的参数有：灯光装置发出的光线射向被摄物的角度、强度，摄影装置相对被摄物的方位，焦点、光圈、快门、色温等摄影装置参数。

现有技术中，虽然有对摄影参数进行预先设定并利用电脑计算储存最佳参数，但都集中在对光圈，曝光时间（俗称快门）等的设定，例如CN201310370662.3中介绍了一种成像设备自动曝光控制方法，公开了一种采用分布曝光，达到最佳曝光效果的方法，基于调整光圈、快门和曝光增益等参数进行调整。CN201210239705公开了一种摄影棚，利用18度灰度卡代理人脸进行早期拍照，分析拍照结果，从而得到针对人脸的最佳拍摄效果。

静物棚拍的主要要求：是曝光准确，使被摄物的质感和细节清晰成像，既被摄物的向光面亮度均匀。但在实际拍摄过程中，光源亮度仍然是确定被摄物清晰程度的重要手段，由于一些原因，例如摄影设备的最佳成像情况下的光圈和焦距的取值范围通常较小，摄影设备自身和拍摄环境决定了快门时间不可能过长或过短，此时对被摄物进行补光的光源自身调整成为最重要的调光手段，目前未见以调整补光光源为唯一手段对被摄图像亮度进行调整的自动拍摄方法。

发明内容

本发明提出了一种使用三维拍摄台的全自动批量化拍摄方法及装置；能够对不同形状的被摄物和任意拍摄角度自动得到理想的光照设备参数，从而实现对不同被摄物的批量化拍摄。

本发明所述全自动批量化拍摄方法，使用两个以上光照设备对被拍摄物进行照射，其特征在于，包括如下步骤：

S1.使用每一光照设备照射被摄物并拍照，从拍摄图像判断被摄物受光面是否符合预设标准，调整被摄物与光照设备之间的相对位置关系，直至符合预设标准；

S2. 使用全部光照设备对被摄物拍摄，对拍摄图像进行以下计算及调整：

计算各个光照设备下的单一受光面平均亮度值与被摄物图像的平均亮度值之比；计算各个光照设备的单一受光面与平均亮度值之间差值；计算拍摄图像中被摄物图像平均亮度值；根据以上结果与预期标准调整各个光照设备的亮度值；

S3.存储被慑物在满足上述条件下的拍摄参数。

具体的，所述步骤S1中，将拍摄图像划分为若干个图像矩阵，计算每个矩阵块的平均亮度Dk以及拍摄图像平均亮度Di，定义全部Dk 不小于Di的图像矩阵为该光照设备的被摄物受光面；

所述步骤S1中计算出每一光照设备对应的被摄物受光面后，在拍摄图像中找出包含全部光照设备的被摄物受光面的最小矩形，定义该矩形为被摄物图像，对全部光照设备的被摄物受光面面积之和与被摄物图像面积之和的比值设定一个所述的预设标准。

具体的,所述步骤S2为：

首先计算拍摄图像中被摄物图像平均亮度值是否符合预期，若高于预期，则按照亮度从高到低顺序，依次调低各个单一受光面对应的光照设备亮度；若低于预期，则按照亮度从低到高顺序，依次调高对应的光照设备亮度；直至被摄物图像平均亮度值符合预期；

再计算各个光照设备下的单一受光面平均亮度值与被摄物图像的平均亮度值之比；计算各个光照设备的单一受光面与平均亮度值之间差值；根据以上结果与预期标准调整各个光照设备的亮度值。

优选的，所述步骤S2中亮度计算方法具体为：

将图像划分为若干区域，选择其中亮度最大或最小的一个区域，并以该区域为中心进行扩展，扩展后的区域面积小于图像整体面积，计算扩展后区域的平均亮度作为该图像的平均亮度；

所述扩展后的区域为以选定区域为几何中心的规则形状区域。

优选的，所述步骤S2中对平均亮度值的计算方法为：

假设图像大小为m×n个像素点，

则在HSI 色彩空间下单个像素点(i,j) 亮度定义： 

IHij= （Rij+Gij+Bij）/3

YCbCr 色彩空间下单个像素点(i,j) 亮度定义：

        IYij= 0.299·Rij+0.587·Gij+0.114·Bij；

该图像的平均亮度为

。

优选的，所述光照设备数量为两个，分别位于被摄物同一光照方向的向光面和背光面，所述步骤S1中，单一光照设备分别照射被摄物的向光面和背光面。

本发明还公开了一种全自动批量化拍摄装置，包括底座，其特征在于，还包括一端安装在底座上的两个灯光滑轨、两端均安装在底座上的摄像滑轨（2）组成，所述摄像滑轨形状为除直线外的任意弯曲曲线，所述摄像滑轨可以以其与底座的两个连接点连线为转轴转动；两条灯光滑轨均可以在底座上表面以上空间内三维转动；

所述灯光滑轨和摄像滑轨上分别安装有至少一个滑块，灯光滑轨上的滑块还安装有灯座，摄像滑轨上的滑块上还固定有摄影设备云台，每一滑块、滑轨与底座的连接点均安装有步进电机，所述两个灯光滑轨中至少有一条为圆弧形滑轨；

还包括单片机和与单片机连接的控制系统，各个所述步进电机的控制端与单片机连接。

优选的，所述摄像滑轨为半圆形滑轨。

具体的，所述控制系统为PC。

利用本发明所述全自动批量化拍摄方法及装置，先找出被摄物针对每个光照设备的向光面，然后利用图像清晰度、亮度以及色彩饱和度等评价因素建立曝光评价函数。根据不同被摄物的色彩属性和材质属性，判定曝光评价参考，取得理想的光照设备参数，对不同被摄物和不同的拍摄角度有着良好的曝光调节效果，能够准确地反映对被摄物的客观描述。

附图说明

图1是本发明所述全自动批量化拍摄装置的一种具体实施方式示意图；

图2是本发明所述亮度计算方法中的一个图像区域划分示意图；

附图中标记及相应的零部件名称：1-底座，2-摄像导轨，3-第一灯具导轨，4-第二灯具导轨，5-滑块，6-连接点，7-底座上表面。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明所述的全自动批量化拍摄方法，以两台补光设备为例，例如采用如图1所示的拍摄设备，在第一灯光滑轨和第二灯光滑轨上分别安装有第一灯具和第二灯具用于对被摄物进行补光。

将被摄物放置在摄影台底座上，只打开第一灯具照射被摄物，将拍摄图像进行图像亮度分析，具体分析方法为将拍摄图像划分为K个包含m×n像素点的图像矩阵，对每一图像矩阵，计算其平均亮度，对于HSI 色彩模型，单个像素点的亮度：IHij= （Rij+Gij+Bij）/3    ----①

其中下标i，j分别表示该像素点在该m×n图像矩阵中的行、列数。R，G，B表示该像素点在HIS模型下纯红、纯绿、纯蓝色的分量值。

对于YCbCr 色彩空间下单个像素点(i,j) 亮度定义：

        IYij= 0.299·Rij+0.587·Gij+0.114·Bij；-----②

其中下标i，j分别表示该像素点在该m×n图像矩阵中的行、列数。R，G，B表示该像素点在YCbCr模型下纯红、纯绿、纯蓝色的分量值。

    计算出各个像素点的亮度值后，则该m×n图像矩阵的平均亮度：

。  -----③

计算出该图像矩阵的平均亮度后，累计并平均计算该拍摄图像的全部图像矩阵的平均亮度 -----④

 比较每一Dk与Di，对大于Di的Dk，对应的图像矩阵为该第一灯具的受光面。

 关闭第一灯具，打开第二灯具拍照并重复上述亮度统计过程。

 在拍摄图像上找出包含第一灯具和第二灯具的受光面的最小矩形，则该矩形为被摄物图像，将第一灯具和第二灯具的受光面的全部亮度大于平均亮度的图像矩阵面积累积，其中重复出现的图像矩阵只计算一次，计算两个灯具的受光面面积之和与被摄物图像面积比例是否大于预设标准。如果不能达到，则调整第一灯具、第二灯具、被摄物之间的角度和位置关系，通常来说，被摄物位置固定，只调整第一灯具和第二灯具在第一灯光滑轨和第二灯光滑轨上的位置及灯具的出射光角度，也可以调整被摄物自身的位置。

 步骤S1中计算的比例关系，只需要调整补光设备与被摄物之间的位置和角度关系，而不需要调整亮度，灯具亮度只需要能满足低限度的摄影要求即可。亮度的调整将在步骤S2中完成。

在完成步骤S1后 ，重新拍摄，按照上述方法对拍摄图像进行图像矩阵分块，按照①至④式计算第一灯具和第二灯具单独照射下的受光面平均亮度值，及被摄物图像的平均亮度值，计算单一光照设备下的单一受光面平均亮度值的与被摄物图像的平均亮度值之比；计算各个光照设备的单一受光面平均亮度值之间差值；计算拍摄图像中被摄物图像平均亮度值，并根据以上结果与预期标准调整各个光照设备的亮度值。

对步骤S2，本发明的优选实施方式为：首先计算拍摄图像中被摄物图像平均亮度值是否符合预期，若高于预期，则按照亮度从高到低顺序，依次调低各个单一受光面对应的光照设备亮度；若低于预期，则按照亮度从低到高顺序，依次调高对应的光照设备亮度；直至被摄物图像平均亮度值符合预期；

再计算各个光照设备下的单一受光面平均亮度值与被摄物图像的平均亮度值之比；计算各个光照设备的单一受光面与平均亮度值之间差值；根据以上结果与预期标准调整各个光照设备的亮度值。

由于按照相同的趋势增加或减少亮度，按照上述方法，通常容易达到在被摄物图像平均亮度值符合预期后，另外两个标准也符合预期值。

优选的，在所述步骤S2中亮度计算方法具体为：

将图像划分为若干区域，选择其中亮度最大或最小的一个区域，并以该区域为中心进行扩展，扩展后的区域面积小于图像整体面积，计算扩展后区域的平均亮度作为该图像的平均亮度。

所述扩展后的区域为以选定区域为几何中心的规则形状区域，可以是矩形，圆形或其他规则形状。

如图2所示，对图像以矩形划分，其中亮度值最大的是200，以该区域为核心进行扩展，取周围邻近的矩形区域，如图2中的虚线框内所示扩展区域，则以该扩展区域的平均亮度作为该图像的平均亮度。并以该平均亮度值作为调整光照设备亮度的依据。

采用上述方法，实际上在调整整体图象亮度的同时，对亮度最大区域进行了力度更大的削弱，对于过曝区域，即亮度最大的区域的亮度值能够得到有效降低，很好的抑制过曝现象。并且由于对整体图像采用抽样化处理，减少了计算量。

对于过暗的图像，则选择亮度最小的区域进行类似操作。

对图像亮度的亮度是过亮还是过暗的初步判断，则可以依赖于摄影师的经验或对以往拍摄数据的总结，只需要作出大致判断即可。

上述亮度调整可以由计算机控制第一灯具和第二灯具的亮度实现，通常来说，对于预设标准是一个高门限或低门限，则调整时亮度变化只朝一个方向调整，例如对于未达到高门限的亮度值，只增加各个灯具的亮度，直至满足上述全部亮度要求，在两个灯具的亮度差值不满足要求时，只增加亮度较低的灯具的亮度以减小差值，以免减小亮度造成其他标准不符。 

对于预设标准是一个封闭的数值区间的情况，则更需要借助于计算机软件编程实现，对两个灯具的亮度以一定步长变化调整，保证单一光照设备下的单一受光面平均亮度值的与被摄物图像的平均亮度值之比达到标准，以实现被摄物的各个角度均有足够亮度且均匀性较好；保证各个光照设备的单一受光面平均亮度值之间差值符合预期标准，使被摄物亮度均匀；同时保证拍摄图像中被摄物图像平均亮度值符合预期标准；取得较好的拍摄效果。

调整好第一灯具和第二灯具的位置和亮度后，与此时摄影镜头的光圈，快门，焦距，角度等其他摄影参数一并记录存储。

通常的选择方式是两个灯具分别处于被摄物同一光照方向的向光面和背光面，通过顶光、底光各一张找到被摄物图像，单独使用单一光源找到被摄物的向光面、背光面，通过调整两个灯具照射灯光的角度、距离或亮度，找到使物体向光、背光面都清晰的灯光设置，进行拍摄。

在完成参数记录后，可以更换拍摄物，自动调取摄影参数，快速大批量的进行拍摄。

利用本发明所述全自动批量化拍摄方法，先找出被摄物针对每个光照设备的向光面，然后利用图像清晰度、亮度以及色彩饱和度等评价因素建立曝光评价函数。根据不同被摄物的色彩属性和材质属性，判定曝光评价参考，取得理想的光照设备参数，对不同被摄物和不同的拍摄角度有着良好的曝光调节效果，能够准确地反映对被摄物的客观描述。本发明还进一步给出了优化的光照设备调节算法，利用标定的光照增量曲线进行最优光照参数搜索，调节速度较快。

上述方法可以采用这样一种全自动批量化拍摄装置，包括底座1，还包括一端安装在底座上的两个灯光滑轨、两端均安装在底座上的摄像滑轨2组成，所述摄像滑轨形状为除直线外的任意弯曲曲线，所述摄像滑轨可以以其与底座的两个连接点连线为转轴转动；两条灯光滑轨均可以在底座上表面7以上空间内三维转动；所述灯光滑轨和摄像滑轨2上分别安装有至少一个滑块5，灯光滑轨上的滑块还安装有灯座，摄像滑轨上的滑块上还固定有摄影设备云台，每一滑块、滑轨与底座的连接点均安装有步进电机，所述两个灯光滑轨中至少有一条为圆弧形滑轨；还包括单片机和与单片机连接的控制系统，各个所述步进电机的控制端与单片机连接。

底座下方安装有滚轮组，例如3到4个万向轮方便底座1移动，底座上安装有两个灯光滑轨，灯光滑轨的滑块上安装有灯座，用于安装摄影灯具，例如聚光灯、柔光箱、LED摄影灯、补光灯、闪光灯等。两个灯光滑轨与底座的安装连接点通常为底座边缘相距较远的两点。摄像滑轨用于安装照相机、摄像机等，摄像滑轨上的滑块上安装有云台，摄像设备安装在云台上。灯光滑轨最好采用不同的直线和半圆弧线形状，如图1所示，第一灯光滑轨3为直线形，第二灯光滑轨4为弧线形，弧线形滑轨可覆盖被摄物正上、正前、正后等打光位置，两个灯光滑轨互相配合，实现从被摄物上下、前后、左右不同角度的打光补光效果组合。

灯光滑轨的一端与底座的连接为全向连接，可以在底座上表面的任意角度范围旋转，可以采用球铰连接或组合转轴连接的方式，球铰连接方式相对简洁紧凑，是常用的连接方式，但本发明中也可以采用双轴组合的连接方式，既两个互相垂直的转轴组合使用，使滑轨可以在三维角度内任意旋转使用，使灯光滑轨可以上下左右自由移动，同时由于发明用于成像参数的保存设置，使用两个转轴组合方便记录保存两个转轴各自的旋转角度，因而更易于实现本发明的发明目的。

摄像滑轨2最好采用圆弧形或半圆形，滑块行程可以覆盖整个滑轨范围。优选采用半圆形，可以取得最大半径高度，也有利于摄像设备自动指向圆弧中心的被摄物，可以简化摄像设备云台的结构；半圆形两个端点切线平行，也利于安装旋转转轴。可以在各条滑轨设置刻度，方便记录和标识。

本发明所述全自动批量化拍摄装置采用步进电机控制各个滑块5和转轴的进退和旋转，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。通过控制和记录步进电机的在控制滑轨位置和转轴旋转角度时角位数量，达到快速设置灯光亮度和角度、镜头位置角度的目的，实现在频繁更换拍摄对象时的高效拍摄。

控制并记录在采用前述全自动批量化拍摄方法得到的针对特定被摄物和拍摄条件下的全部参数，包括该设定下的灯光角度、位置、亮度、入射角，镜头的角度、位置、焦距、曝光时间等参数，在更换拍摄对象或背景时，不更换参数或仅部分调整参数，实现批量拍摄。

上述过程可以利用单片机与控制系统连接，单片机与步进电机的控制端连接，利用单片机控制步进电机的速度及形程，并将数据存储，下次拍摄时直接调用即可，整个操作过程可以利用个人电脑（PC）实现，利用鼠标、键盘、显示器、硬盘等完成拍摄数据的调用，选择，存储等。

本发明中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。 

Claims (9)

1.全自动批量化拍摄方法，使用两个以上光照设备对被拍摄物进行照射，其特征在于，包括如下步骤：

S1.使用每一光照设备照射被摄物并拍照，从拍摄图像判断被摄物受光面是否符合预设标准，调整被摄物与光照设备之间的相对位置关系，直至符合预设标准；

S2. 使用全部光照设备对被摄物拍摄，对拍摄图像进行以下计算及调整：

计算各个光照设备下的单一受光面平均亮度值与被摄物图像的平均亮度值之比；计算各个光照设备的单一受光面与平均亮度值之间差值；计算拍摄图像中被摄物图像平均亮度值；根据以上结果与预期标准调整各个光照设备的亮度值；

S3.存储被慑物在满足上述条件下的拍摄参数。

2.如权利要求1所述的全自动批量化拍摄方法，其特征在于，所述步骤S1中，将拍摄图像划分为若干个图像矩阵，计算每个矩阵块的平均亮度Dk以及拍摄图像平均亮度Di，定义全部Dk 不小于Di的图像矩阵为该光照设备的被摄物受光面；

所述步骤S1中计算出每一光照设备对应的被摄物受光面后，在拍摄图像中找出包含全部光照设备的被摄物受光面的最小矩形，定义该矩形为被摄物图像，对全部光照设备的被摄物受光面面积之和与被摄物图像面积之和的比值设定一个所述的预设标准。

3.如权利要求1所述的全自动批量化拍摄方法，其特征在于,

所述步骤S2为：

首先计算拍摄图像中被摄物图像平均亮度值是否符合预期，若高于预期，则按照亮度从高到低顺序，依次调低各个单一受光面对应的光照设备亮度；若低于预期，则按照亮度从低到高顺序，依次调高对应的光照设备亮度；直至被摄物图像平均亮度值符合预期；

再计算各个光照设备下的单一受光面平均亮度值与被摄物图像的平均亮度值之比；计算各个光照设备的单一受光面与平均亮度值之间差值；根据以上结果与预期标准调整各个光照设备的亮度值。

4.如权利要求1或3所述的全自动批量化拍摄方法，其特征在于，

所述步骤S2中亮度计算方法具体为：

将图像划分为若干区域，选择其中亮度最大或最小的一个区域，并以该区域为中心进行扩展，扩展后的区域面积小于图像整体面积，计算扩展后区域的平均亮度作为该图像的平均亮度；

所述扩展后的区域为以选定区域为几何中心的规则形状区域。

5. 如权利要求1或2所述的全自动批量化拍摄方法，其特征在于，所述步骤S2中对平均亮度值的计算方法为：

假设图像大小为m×n个像素点，

则在HSI 色彩空间下单个像素点(i,j) 亮度定义： 

IHij= （Rij+Gij+Bij）/3

YCbCr 色彩空间下单个像素点(i,j) 亮度定义：

        IYij= 0.299·Rij+0.587·Gij+0.114·Bij；

该图像的平均亮度为

。

6. 如权利要求1所述的全自动批量化拍摄方法，其特征在于，所述光照设备数量为两个，分别位于被摄物同一光照方向的向光面和背光面，所述步骤S1中，单一光照设备分别照射被摄物的向光面和背光面。

7.全自动批量化拍摄装置，包括底座（1），其特征在于，还包括一端安装在底座上的两个灯光滑轨、两端均安装在底座上的摄像滑轨（2）组成，所述摄像滑轨形状为除直线外的任意弯曲曲线，所述摄像滑轨可以以其与底座的两个连接点连线为转轴转动；两条灯光滑轨均可以在底座上表面（7）以上空间内三维转动；

所述灯光滑轨和摄像滑轨（2）上分别安装有至少一个滑块（5），灯光滑轨上的滑块还安装有灯座，摄像滑轨上的滑块上还固定有摄影设备云台，每一滑块、滑轨与底座的连接点均安装有步进电机，所述两个灯光滑轨中至少有一条为圆弧形滑轨；

还包括单片机和与单片机连接的控制系统，各个所述步进电机的控制端与单片机连接。

8.根据权利要求7所述的全自动批量化拍摄装置，其特征在于，所述摄像滑轨（2）为半圆形滑轨。

9.根据权利要求7所述的全自动批量化拍摄装置，其特征在于，所述控制系统为PC。