CN106954325A - 一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法，包括以下步骤：1）实时采集当前舞台俯视角度的图像和红外图像；2）对图像以及红外图像进行处理，根据聚光灯光斑所形成的近似椭圆提取特征点；3）根据识别出的椭圆特征点计算其中心点所在位置；4）以中心点所在位置为圆心，半径大小为20至25厘米确定椭圆中心区域，根据红外图像计算出表演者所形成的俯视图阴影区域与椭圆中心区域相重合部分的比率，从而判断椭圆中心区域是否被遮挡；5）若未被遮挡，则根据椭圆中心区域与表演者相对方位移动聚光灯使表演者位于椭圆的中心区域。本发明解决了现有舞台追光灯控制系统存在的定位不准确容易被干扰等问题，达到了快速便捷的控制追光灯的目的。

Description

一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法

技术领域

本发明涉及图像处理技术，尤其涉及一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法。

背景技术

随着科技的发展，追光灯已经成为了舞台不可或缺的一部分了。主要用于通过强光照射表演者，从而将观众的注意力集中到表演者身上。通常一个演出的时间较长，仅仅靠人工控制灯光的方向容易导致人员疲劳。同时人工控制可能会由于反应延迟而导致演员未被照射影响演出效果。

现有技术中，已经有多种技术方案控制舞台追光灯，如专利号为：ZL201310145433.1公开的一种舞台追光灯追光控制系统，由于这个系统使用大量传感器进行获取演员位置，因此存在着布置的时间长、线路复杂、不适用于临时舞台等问题。再如申请号为：201220193005.7的专利通过声源定位装置获取表演者的位置，这种装置通过声音来判断表演者位置而演出往往会有大量外来音干扰，因此存在着定位不准确容易被干扰的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法，能有效解决现有舞台追光灯控制系统存在的布置的时间长、线路复杂、不适用于临时舞台、定位不准确容易被干扰等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法，包括以下步骤：

1)实时采集当前舞台俯视角度的图像和红外图像；

2)对图像以及红外图像进行处理，根据聚光灯光斑所形成的近似椭圆提取特征点；

3)根据识别出的椭圆特征点计算其中心点所在位置；

4)以中心点所在位置为圆心，半径大小为20至25厘米确定椭圆中心区域，根据红外图像计算出表演者所形成的俯视图阴影区域与椭圆中心区域相重合部分的比率，从而判断椭圆中心区域是否被遮挡；

5)若未被遮挡，则根据椭圆中心区域与表演者相对方位移动聚光灯使表演者位于椭圆的中心区域。

按上述方案，所述步骤2)中椭圆特征点由聚光灯在舞台照射所形成的椭圆光斑部分边缘的点构成。

按上述方案，所述步骤3)中，中心点的计算方法如下：利用边缘检测算法获取椭圆光斑特征点；对所述的椭圆特征点进行最小二乘拟合计算得到椭圆的中心坐标，即为中心点。

按上述方案，所述步骤4)中，检测中心点区域是否被遮挡方法，包括：获取未被遮挡状态下的光斑的RGB值c；以中心点(ox,oy)为圆心以R为半径画圆该区域为中心点区域，获取该部分红外成像的像素值；计算中心点区域遮挡率其计算公式为：

当中心点区域未被完全遮挡时遮挡率的上限为：因此当遮挡率时则中心区域被完全遮挡否则中心点区域未被完全遮挡；

按上述方案，所述步骤5)中计算表演者与中心点相对方位距离的方法，包括：通过红外成像图片进行确定表演者的位置；找到图像中表演者离中心点(ox,oy)距离最小的点(mx,my)；假设拍摄的照片分辨率为m*n，则聚光灯中心与表演者在舞台上实际水平方向的偏移距离Lx和前后方向的偏移距离Ly可用以下公式计算：

其中h为摄像机离舞台的垂直高度，θx、θy分别为摄像机的水平视场角和垂直视场角；

按上述方案，所述步骤5)中移动聚光灯的方法如下：获取当前聚光灯水平方向旋转角度α和前后方向旋转角度β；记水平方向要移动的角度为Δα，前后方向要移动的角度为Δβ，具体计算公式如下：

本发明产生的有益效果是：

1.本发明通过对舞台俯视角度图像和红外成像图像的识别定位，解决了现有舞台追光灯控制系统存在的定位不准确容易被干扰等问题，达到了快速便捷的控制追光灯的目的。

2.本发明仅需要安装两个摄像设备，安装便捷。解决了现有舞台追光灯控制系统存在的布置的时间长、线路复杂、不适用于临时舞台的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明具体的操作方法如下：

获取当前舞台俯视角度的图像以及红外成像图片；图像采集自拍摄舞台俯视角度的高清摄像机，红外成像图片通过拍摄红外图像的热像仪采集，也是设置在拍摄舞台俯视角度的位置；

对原始图像进行处理，并识别出聚光灯所形成的椭圆光斑特征点；

根据识别出的椭圆特征点计算其中心点所在位置，检测椭圆中心区域是否被遮挡；椭圆中心区域以中心点所在位置为圆心，半径大小为20至25厘米确定；

若未被遮挡则根据椭圆中心区域与表演者相对方位移动聚光灯直至表演者位于椭圆的中心区域。

其中，中心点的计算方法，包括：利用边缘检测算法获取椭圆光斑特征点；对所述的椭圆特征点进行最小二乘拟合计算得到椭圆的圆心坐标(ox,oy)；

检测中心点区域是否被遮挡方法，包括：获取未被遮挡状态下的光斑的RGB值c；以中心点(ox,oy)为圆心以R为半径画圆该区域为中心点区域，获取该部分红外成像的像素值；计算中心点区域遮挡率其计算公式为：

当中心点区域未被完全遮挡时遮挡率的上限为：因此当遮挡率时则中心区域被完全遮挡，否则中心点区域未被遮挡；

计算表演者与中心点相对方位距离的方法，包括：通过红外成像图片进行确定表演者的位置；找到图像中表演者离中心点(ox,oy)距离最小的点(mx,my)；假设拍摄的照片分辨率为m*n，则聚光灯中心与表演者在舞台上实际水平方向的偏移距离Lx和前后方向的偏移距离Ly可用以下公式计算：

其中h为摄像机离舞台的垂直高度，θx、θy分别为摄像机的水平视场角和垂直视场角；

计算移动聚光灯的度数方法包括：获取当前聚光灯水平方向旋转角度α和前后方向旋转角度β；记水平方向要移动的角度为Δα，前后方向要移动的角度为Δβ，具体计算公式如下：

聚光灯需要移动的步骤包括：水平方向移动Δα，前后方向移动Δβ。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)实时采集当前舞台俯视角度的图像和红外图像；

2)对图像以及红外图像进行处理，根据聚光灯光斑所形成的近似椭圆提取特征点；

3)根据识别出的椭圆特征点计算其中心点所在位置；

4)以中心点所在位置为圆心，半径大小为20至25厘米确定椭圆中心区域，根据红外图像计算出表演者所形成的俯视图阴影区域与椭圆中心区域相重合部分的比率，从而判断椭圆中心区域是否被遮挡；

5)若未被遮挡，则根据椭圆中心区域与表演者相对方位移动聚光灯使表演者位于椭圆的中心区域。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别的舞台追光灯控制方法，其特征在于，所述步骤2)中椭圆特征点由聚光灯在舞台照射所形成的椭圆光斑部分边缘的点构成。

3.根据权利要求1所述的基于图像识别的舞台追光灯控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，中心点的计算方法如下：利用边缘检测算法获取椭圆光斑特征点；对所述的椭圆特征点进行最小二乘拟合计算得到椭圆的中心坐标，即为中心点。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别的舞台追光灯控制方法，其特征在于，所述步骤4)中，检测中心点区域是否被遮挡方法，包括：获取未被遮挡状态下的光斑的RGB值c；以中心点(ox,oy)为圆心以R为半径画圆该区域为中心点区域，获取该部分红外成像的像素值；计算中心点区域遮挡率其计算公式为：

$p=\frac{{\mathrm{\Σ}}_i^n\left(rgb\right(i)-c)}{\left({\mathrm{\πR}}^2\right)}$

当中心点区域未被完全遮挡时遮挡率的上限为：因此当遮挡率时则中心区域被完全遮挡否则中心点区域未被完全遮挡。

5.根据权利要求1所述的基于图像识别的舞台追光灯控制方法，其特征在于，所述步骤5)中计算表演者与中心点相对方位距离的方法，包括：通过红外成像图片进行确定表演者的位置；找到图像中表演者离中心点(ox,oy)距离最小的点(mx,my)；假设拍摄的照片分辨率为m*n，则聚光灯中心与表演者在舞台上实际水平方向的偏移距离Lx和前后方向的偏移距离Ly可用以下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}Lx=h*tan\[\arctan \left(\frac{|mx-ox|}{h}\right)+\frac{\mathrm{\θ}x}{n}\]-|mx-ox|\\ Ly=h*tan\[\arctan \left(\frac{|my-oy|}{h}\right)+\frac{\mathrm{\θ}y}{m}\]-|my-oy|\end{array}\right.$

其中h为摄像机离舞台的垂直高度，θx、θy分别为摄像机的水平视场角和垂直视场角。

6.根据权利要求1所述的基于图像识别的舞台追光灯控制方法，其特征在于，所述步骤5)中移动聚光灯的方法如下：获取当前聚光灯水平方向旋转角度α和前后方向旋转角度β；记水平方向要移动的角度为Δα，前后方向要移动的角度为Δβ，具体计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\sqrt{1-\frac{Lx}{h*\cot \mathrm{\α}}}\\ \mathrm{\Δ}\mathrm{\β}={\tan }^{-1}\sqrt{1-\frac{Ly}{h*\cot \mathrm{\β}}}\end{array}\right..$