CN107168523A - 一种摄像机位置调整方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像机位置调整方法和系统，摄像机用于抓取VR头戴设备的移动/位置图像，VR头戴设备和摄像机分别连接控制端。该方法包括：将摄像机固定在伸缩杆上，伸缩杆内设置有伸缩机构；将伸缩杆内的伸缩机构连接控制端，由控制端进行如下处理：计算摄像机在当前高度下的第一可视范围；获取VR头戴设备的移动轨迹和移动速度，并根据VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出用户的当前位置；若用户的当前位置与第一可视范围的上边界之间的距离小于第一预设值，则控制伸缩机构向上移动伸缩杆，若用户的当前位置与第一可视范围的下边界之间的距离小于第一预设值，则控制伸缩机构向下移动伸缩杆，实现动态调节摄像机的可视范围，提升用户体验。

Description

一种摄像机位置调整方法和系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种摄像机位置调整方法和系统。

背景技术

随着虚拟现实技术的快速发展，虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)技术已经成功运用到游戏领域，大大提高了游戏者的游戏体验。在VR游戏的体验过程中，摄像机是检测用户动作的主要部件，是VR游戏配件必不可少的一部分，但是静止状态下的摄像机可视范围有限，为了解决这一难题，相关技术领域人员设计了伸缩杆，通过手动调节伸缩杆的高度，来调节摄像机的可视范围。但是这种手动调节伸缩杆高度的方式，尤其在用户站姿和坐姿转换时也需要进行一次手动调节，大大降低了用户游戏时的体验。

发明内容

本发明提供了一种摄像机位置调整方法和系统，以解决现有的利用摄像机追踪VR头戴设备时由于摄像机可视范围有限导致的用户体验低等问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种摄像机位置调整方法，所述摄像机用于抓取VR头戴设备的移动/位置图像，所述VR头戴设备和所述摄像机分别连接同一控制端，所述方法包括：

将所述摄像机固定设置在伸缩杆上，所述伸缩杆内设置有伸缩机构，所述伸缩机构用于上下移动所述伸缩杆；

将所述伸缩杆内的所述伸缩机构连接所述控制端，由所述控制端进行如下处理：

获取所述摄像机的当前高度，计算所述摄像机在当前高度下的第一可视范围；

获取所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度，并根据所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出所述用户的当前位置；

判断所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上、下边界之间的距离是否小于第一预设值；若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向上移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的下边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向下移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的上下位置，使所述摄像机的上下可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

优选地，所述方法还包括：在所述伸缩杆底部设置滚轮，所述滚轮安装在定向导轨上，用于在所述定向导轨上左右移动所述伸缩杆；

将所述滚轮连接所述控制端，由所述控制端进行如下处理：

获取所述摄像机的当前水平位置，计算所述摄像机在当前水平位置处的第二可视范围；

判断所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左、右边界之间的距离是否小于第二预设值；若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向左移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的右边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向右移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的左右位置，使所述摄像机的左右可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

优选地，所述方法还包括：根据所述VR头戴设备的移动速度，控制所述伸缩杆向上/下/左/右的移动距离：其中，所述VR头戴设备的移动速度与所述移动距离成正比例关系，比例系数为k，k的大小由仿真实验获得。

优选地，所述方法还包括：当所述伸缩杆达到伸缩长度极限，无法控制所述伸缩机构上下移动所述伸缩杆时，或者当所述滚轮移动到所述定向导轨的边沿，无法控制所述滚轮左右移动所述伸缩杆时，所述控制端发送预警信息给所述VR头戴设备，由所述VR头戴设备提醒所述用户在所述摄像机的可视范围内活动。

优选地，所述控制端获取所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度的方式包括：

在所述VR头戴设备上设置一光源，所述摄像机从抓取的所述VR头戴设备的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端，所述控制端根据一定时间内的所述光源的每一帧图像计算所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备的移动速度的方向和大小并传送给所述控制端；所述控制端根据一定时间内的每两次收到的所述移动速度的方向和大小及收到时间差，计算所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备上设置一光源，所述摄像机从抓取的所述VR头戴设备的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端，所述控制端根据一定时间内的所述光源的每一帧图像获取所述VR头戴设备的移动轨迹；以及，在所述VR头戴设备内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备的移动速度的大小并传送给所述控制端，所述控制端由此获取所述VR头戴设备的移动速度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种摄像机位置调整系统，其特征在于，该系统包括摄像机、VR头戴设备、伸缩杆和控制端；

所述摄像机固定设置在所述伸缩杆上，用于抓取VR头戴设备的移动/位置图像；

所述VR头戴设备和所述摄像机分别与同一所述控制端连接；

所述伸缩杆内设置有伸缩机构，所述伸缩机构与所述控制端连接，用于上下移动所述伸缩杆；

所述控制端包括：

第一可视范围计算单元，用于获取所述摄像机的当前高度，计算所述摄像机当前高度下的可视范围；

轨迹和速度获取单元，用于获取所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

位置估算单元，用于根据所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出所述用户的当前位置；

伸缩机构控制单元，用于判断所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上、下边界之间的距离是否小于第一预设值；若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向上移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的下边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向下移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的上下位置，使所述摄像机的上下可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

优选地，所述伸缩杆底部设置滚轮，所述滚轮安装在定向导轨上；所述滚轮连接所述控制端，用于在所述定向导轨上左右移动所述伸缩杆；

所述控制端还包括：

第二可视范围计算单元，获取所述摄像机的当前水平位置，计算所述摄像机在当前水平位置处的第二可视范围；

滚轮控制单元，用于判断所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左、右边界之间的距离是否小于第二预设值；若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向左移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的右边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向右移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的左右位置，使所述摄像机的左右可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

优选地，所述控制端还包括移动距离控制单元：

所述移动距离控制单元，用于根据所述VR头戴设备的移动速度，控制所述伸缩杆向上/下/左/右的移动距离：其中，所述VR头戴设备的移动速度与所述移动距离成正比例关系，比例系数为k，k的大小由仿真实验获得。

优选地，所述控制端还包括预警单元：

所述预警单元，用于当所述伸缩杆达到伸缩长度极限，所述伸缩机构控制单元无法控制所述伸缩机构上下移动所述伸缩杆时，或者当所述滚轮移动到所述定向导轨的边沿，所述滚轮控制单元无法控制所述滚轮左右移动所述伸缩杆时，所述控制端发送预警信息给所述VR头戴设备，由所述VR头戴设备提醒所述用户在所述摄像机的可视范围内活动。

优选地，所述轨迹和速度获取单元，具体用于：

在所述VR头戴设备上设置一光源，所述摄像机从抓取的所述VR头戴设备的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端，所述控制端根据一定时间内的所述光源的每一帧图像计算所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备的移动速度的方向和大小并传送给所述控制端；所述控制端根据一定时间内的每两次收到的所述移动速度的方向和大小及收到时间差，计算所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备上设置一光源，所述摄像机从抓取的所述VR头戴设备的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端，所述控制端根据一定时间内的所述光源的每一帧图像获取所述VR头戴设备的移动轨迹；以及，在所述VR头戴设备内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备的移动速度的大小并传送给所述控制端，所述控制端由此获取所述VR头戴设备的移动速度。

本发明的有益效果是：

首先，本发明的技术方案是通过伸缩杆内部设置的伸缩机构，将伸缩机构连接控制端，由控制端根据摄像机在当前高度下的第一可视范围，以及根据获取到的VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出的用户的当前位置，通过判断所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上、下边界之间的距离是否小于第一预设值，来控制伸缩机构向上或者向下移动所述伸缩杆，动态调节摄像机的上下的可视范围，使所述摄像机的上下可视范围始终覆盖所述用户的当前位置，提升了用户体验；

其次，通过在伸缩杆底部设置滚轮，将滚轮安装在定向导轨上，用于在定向导轨上左右移动伸缩杆，将滚轮连接控制端，由控制端根据摄像机在当前水平位置处的第二可视范围，以及根据获取到的VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出的用户的当前位置，通过判断所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左、右边界之间的距离是否小于第二预设值，来控制滚轮向左或者向右移动伸缩杆，动态调节摄像机的左右的可视范围，使所述摄像机的左右可视范围始终覆盖所述用户的当前位置，提升了用户体验；

最后，通过根据VR头戴设备的移动速度，控制所述伸缩杆向上、下、左、右的移动距离；并建立预警机制：当所述伸缩杆达到伸缩长度极限，无法控制伸缩机构上下移动伸缩杆时，或者当滚轮移动到定向导轨的边沿，无法控制滚轮左右移动伸缩杆时，由控制端发送预警信息给VR头戴设备，由VR头戴设备提醒用户在摄像机的可视范围内活动，达到伸缩杆和滚轮正常工作的目的，提升用户体验。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种摄像机上下位置调整方法的流程图；

图2是本发明一个实施例的一种摄像机水平位置调整方法的流程图；

图3是本发明一个实施例的一种摄像机位置调整系统的示意图；

图4是本发明一个实施例的一种控制端的功能结构示意图；

图5是本发明一个实施例的一种控制端的另一种功能结构示意图；

图6是本发明一个实施例的一种摄像机镜头视角的示意图；

图7是本发明一个实施例的一种摄像机可视范围的示意图。

具体实施方式

本发明的设计构思是：在伸缩杆内部设置伸缩机构，根据VR头戴设备的移动轨迹和移动速度控制伸缩杆的向上或者向下移动以及移动的距离；在伸缩杆的底部设置滚轮，并将滚轮安装在定向导轨上，根据VR头戴设备的移动轨迹和移动速度控制伸缩杆的向左或者向右移动以及移动的距离；也可以通过程序控制实现伸缩杆的实时上下左右移动，进而使得VR头戴设备一直在摄像机的可视范围内。

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种摄像机上下位置调整方法的流程图，如图1所示，

需要说明的是，在执行此方法之前，摄像机用于抓取VR头戴设备的移动/位置图像，VR头戴设备和摄像机分别连接同一控制端，

在步骤S110中，将所述摄像机固定设置在伸缩杆上，所述伸缩杆内设置有伸缩机构，所述伸缩机构用于上下移动所述伸缩杆；

在步骤S120中，将所述伸缩杆内的所述伸缩机构连接所述控制端，由所述控制端进行如下处理：

在步骤S130中，获取所述摄像机的当前高度，计算所述摄像机在当前高度下的第一可视范围；

需要说明的是，如图6所示，当前使用的摄像机为双目红外摄像头模组，会有一个水平镜头视角FOV和垂直镜头视角FOV，根据角度和成像质量，可计算出最终的摄像机的可视范围。其中，镜头视角FOV是指镜头所能覆盖的范围(物体超过这个角就不会出现在镜头里)。

在步骤S140中，获取所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度，并根据所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出所述用户的当前位置；

在步骤S150中，判断所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上、下边界之间的距离是否小于第一预设值；若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向上移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的下边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向下移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的上下位置，使所述摄像机的上下可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

通过图1可知，本发明的技术方案是通过伸缩杆内部设置的伸缩机构，将伸缩机构连接控制端，由控制端根据摄像机在当前高度下的第一可视范围，以及根据获取到的VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出的用户的当前位置，通过判断所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上、下边界之间的距离是否小于第一预设值，来控制伸缩机构向上或者向下移动所述伸缩杆，动态调节摄像机的上下的可视范围，使所述摄像机的上下可视范围始终覆盖所述用户的当前位置，提升了用户体验。

图2是本发明一个实施例的一种摄像机水平位置调整方法的流程图，如图2所示，

在步骤S210中，在所述伸缩杆底部设置滚轮，所述滚轮安装在定向导轨上，用于在所述定向导轨上左右移动所述伸缩杆；

在步骤S220中，将所述滚轮连接所述控制端，由所述控制端进行如下处理：

在步骤S230中，获取所述摄像机的当前水平位置，计算所述摄像机在当前水平位置处的第二可视范围；

在步骤S240中，判断所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左、右边界之间的距离是否小于第二预设值；若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向左移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的右边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向右移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的左右位置，使所述摄像机的左右可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

通过图2可知，本发明的技术方案是通过在伸缩杆底部设置滚轮，将滚轮安装在定向导轨上，用于在定向导轨上左右移动伸缩杆，将滚轮连接控制端，由控制端根据摄像机在当前水平位置处的第二可视范围，以及根据获取到的VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出的用户的当前位置，通过判断所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左、右边界之间的距离是否小于第二预设值，来控制滚轮向左或者向右移动伸缩杆，动态调节摄像机的左右的可视范围，使所述摄像机的左右可视范围始终覆盖所述用户的当前位置，提升了用户体验。

在本发明的一个具体实施例中，无论是在调节摄像机的上下可视范围的过程中，还是在调节摄像机的左右可视范围的过程中，伸缩机构的上下移动距离以及滚轮在定向导轨上上的左右移动距离均与VR头戴设备的移动速度相关。需要说明的是，VR头戴设备的移动速度与移动距离成正比例关系，比例系数为k，k的大小由仿真实验获得。也就是说，若VR头戴设备的移动速度越快，则伸缩机构上下移动的距离和滚轮在定向导轨上的左右移动距离越大。需要说明的是，若VR头戴设备的移动速度用v表示且其单位是米/秒(m/s)，伸缩杆的长度用h表示且其单位是米(m)，则v＝k*h，其中，k的取值范围为[5，12]；若VR头戴设备的移动速度用v表示且其单位是米/秒(m/s)，定向导轨的长度用l表示且其单位是米(m)，则v＝k*l，其中，k的取值范围为[5，12]。

为了防止伸缩杆达到伸缩长度的极限以及滚轮移动到所述定向导轨的边沿，导致摄像机的可视范围无法覆盖VR头戴设备，设置预警机制。在本发明的一个实施例中，当所述伸缩杆达到伸缩长度极限，无法控制伸缩机构上下移动伸缩杆时，或者当滚轮移动到定向导轨的边沿，无法控制滚轮左右移动伸缩杆时，由控制端发送预警信息给VR头戴设备，由VR头戴设备可以通过文字、声音、图像显示等单一或者相结合的方式提醒用户在摄像机的可视范围内活动，达到伸缩杆和滚轮正常工作的目的，提升用户体验。

只有获取到VR头戴设备的移动轨迹和移动速度，才能实现对伸缩杆的上下左右移动以及滚动轮的左右移动，进而才能使得VR头戴设备一直在摄像机的可视范围内。在本发明的一个具体实施例中，获取VR头戴设备的移动轨迹和移动速度的方式只要有以下三种方式：

第一种方式：在VR头戴设备上设置一光源，摄像机从抓取的VR头戴设备的位置/移动图像中获取光源的每一帧图像并传送给控制端，控制端根据一定时间内的光源的每一帧图像计算VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

需要说明的是，在VR头戴设备上设置的光源可以为红外、可见光、激光等，在本发明的一个实施例中，在VR头戴设备上设置一红外光球，采用双目红外摄像头模组拍摄红外光球的红外图像，利用双目成像原理确定红外发光球体相对于摄像头的三维位置坐标xyz；通过获取到的一定时间内的VR头戴设备的三维坐标，获取VR头戴设备的移动轨迹和移动速度。

第二种方式：在VR头戴设备内设置一速度传感器，速度传感器实时获取VR头戴设备的移动速度的方向和大小并传送给控制端；控制端根据一定时间内的每两次收到的移动速度的方向和大小及收到时间差，计算VR头戴设备的移动轨迹和移动速度。

第三种方式：为了减少系统的计算时间，提升系统的反应速度，在本发明的一个实施例中，在VR头戴设备上设置一红外光球，摄像机从抓取的VR头戴设备的位置/移动图像中获取光源的每一帧图像并传送给控制端，控制端根据一定时间内的红外光球的每一帧图像获取VR头戴设备的移动轨迹；以及，在VR头戴设备内设置一速度传感器，速度传感器实时获取VR头戴设备的移动速度的大小并传送给控制端，控制端由此获取VR头戴设备的移动速度。

实施例二

图3是本发明一个实施例的一种摄像机位置调整系统的示意图，如图3所示，该系统包括摄像机、VR头戴设备、伸缩杆和控制端；

所述摄像机固定设置在所述伸缩杆上，用于抓取VR头戴设备的移动/位置图像；

所述VR头戴设备和所述摄像机分别与所述控制端连接；

所述伸缩杆内设置有伸缩机构，所述伸缩机构与所述控制端连接，用于上下移动所述伸缩杆；

需要说明的是，VR头戴设备、摄像机和伸缩机构分别与控制端既可以通过有线连接，也可以通过无线连接。其中，将伸缩机构设置在伸缩杆的内部是出于美观的设计，是实际应用中，伸缩机构的设置位置可以根据实际情况进行选择。在此，需要进一步说明的是，本系统不仅可以对一个VR头戴设备进行识别，同时适用于识别多个VR头戴设备的移动轨迹和移动速度。当VR头戴设备为多个时，系统将调节伸缩杆的上下左右移动，使所有的VR头戴设备都在摄像机的可视范围内。

在摄像机位置调整系统中，控制端是控制的核心，为了使本系统的控制过程更加具体、清楚，下面对控制端的具体功能实现进行描述。图4是本发明一个实施例的一种控制端的功能结构示意图，如图4所示，控制端包括：

第一可视范围计算单元401，用于获取所述摄像机310的当前高度，计算所述摄像机310当前高度下的可视范围；

轨迹和速度获取单元402，用于获取所述VR头戴设备320的移动轨迹和移动速度；

位置估算单元403，用于根据所述VR头戴设备320的移动轨迹和移动速度实时估算出所述用户的当前位置；

伸缩机构控制单元404，用于判断所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上、下边界之间的距离是否小于第一预设值；若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向上移动所述伸缩杆330，若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的下边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向下移动所述伸缩杆330，从而调整所述摄像机310的上下位置，使所述摄像机310的上下可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

图5是本发明一个实施例的一种控制端的另一种功能结构示意图，如图5所示，控制端还包括：

第二可视范围计算单元405，获取所述摄像机310的当前水平位置，计算所述摄像机310在当前水平位置处的第二可视范围；

滚轮控制单元406，用于判断所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左、右边界之间的距离是否小于第二预设值；若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮350向左移动所述伸缩杆330，若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的右边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮350向右移动所述伸缩杆330，从而调整所述摄像机310的左右位置，使所述摄像机310的左右可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

所述移动距离控制单元407，用于根据所述VR头戴设备320的移动速度，控制所述伸缩杆330向上/下/左/右的移动距离：其中，所述VR头戴设备320的移动速度与所述移动距离成正比例关系，比例系数为k，k的大小由仿真实验获得。

所述预警单元408，用于当所述伸缩杆330达到伸缩长度极限，无法控制所述伸缩机构上下移动所述伸缩杆时，或者当所述滚轮350移动到所述定向导轨的边沿，无法控制所述滚轮350左右移动所述伸缩杆330时，所述控制端340发送预警信息给所述VR头戴设备320，由所述VR头戴设备320提醒所述用户在所述摄像机310的可视范围内活动。

所述轨迹和速度获取单元402，具体用于：

在所述VR头戴设备320上设置一光源，所述摄像机310从抓取所述VR头戴设备320的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端340，所述控制端340根据一定时间内的所述光源的每一帧图像计算所述VR头戴设备320的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备320内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备320的移动速度的方向和大小并传送给所述控制端340；所述控制端340根据一定时间内的每两次收到的所述移动速度的方向和大小及收到时间差，计算所述VR头戴设备320的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备320上设置一光源，所述摄像机310从抓取所述VR头戴设备320的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端340，所述控制端340根据一定时间内的所述光源的每一帧图像获取所述VR头戴设备320的移动轨迹；以及，在所述VR头戴设备320内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备320的移动速度的大小并传送给所述控制端340，所述控制端340由此获取所述VR头戴设320备的移动速度。

为了使本发明的方案更加清晰，下面举一个具体的例子进行解释说明。将VR头戴设备320、摄像机310、伸缩杆330的伸缩机构分别与控制端340通过延长线连接；

将摄像机310定位在一个高度(以1.5m为例)，前期准备工作完成后，就可以开始游戏体验了。游戏中摄像机310的最佳可视范围就如图7中的一个四棱体，但体验中需要戴着VR头戴设备320根据游戏场景前后左右移动，而在VR头戴设备320中无法看到外部场景，佩戴VR头戴设备320的用户向前移动时若移动到摄像机310340的可视范围的下边界，则需要控制端340根据摄像机310返回的VR头戴轨迹，发送指令给伸缩杆330的伸缩机构，降低高度(向下移动)，这样，摄像机310的可视范围会向后移动；同理，佩戴VR头戴设备320的用户向后移动时若移动到摄像机310的可视范围的上边界，同样控制端340发送指令给伸缩杆330的伸缩机构，提升高度(向上移动)，即向前移动摄像机310的可视范围。还可以在伸缩杆330的设置可滚轮350，并将该滚轮350设置在定向导轨360上，滚轮350根据控制端的控制指令可在定向导轨360上左右移动，这样就可以使得VR头戴设备320一直在摄像机310的可视范围内，使得佩戴VR头戴设备320的用户畅快的体验游戏。

综上所述，本发明的技术方案是在伸缩杆内部设置伸缩机构，然后根据获取到的VR头戴设备的移动轨迹和移动速度来控制伸缩机构的移动方向(向上或者向下)和移动距离，动态调节摄像机的上下的可视范围，提升了用户体验。同时在伸缩杆底部设置有一轮滚，并将滚轮安装在定向导轨上，然后通过根据获取到的VR头戴设备的移动轨迹和移动速度，并控制滚轮在定向导轨上的移动方向(向上或者向下)和移动距离，动态调节摄像机的左右的可视范围，进一步提升了用户体验。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种摄像机位置调整方法，所述摄像机用于抓取VR头戴设备的移动/位置图像，所述VR头戴设备和所述摄像机分别连接同一控制端，其特征在于，所述方法包括：

将所述摄像机固定设置在伸缩杆上，所述伸缩杆内设置有伸缩机构，所述伸缩机构用于上下移动所述伸缩杆；

将所述伸缩杆内的所述伸缩机构连接所述控制端，由所述控制端进行如下处理：

获取所述摄像机的当前高度，计算所述摄像机在当前高度下的第一可视范围；

获取所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度，并根据所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出所述用户的当前位置；

判断所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上、下边界之间的距离是否小于第一预设值；若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向上移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的下边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向下移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的上下位置，使所述摄像机的上下可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述伸缩杆底部设置滚轮，所述滚轮安装在定向导轨上，用于在所述定向导轨上左右移动所述伸缩杆；

将所述滚轮连接所述控制端，由所述控制端进行如下处理：

获取所述摄像机的当前水平位置，计算所述摄像机在当前水平位置处的第二可视范围；

判断所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左、右边界之间的距离是否小于第二预设值；若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向左移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的右边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向右移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的左右位置，使所述摄像机的左右可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述VR头戴设备的移动速度，控制所述伸缩杆向上/下/左/右的移动距离：其中，所述VR头戴设备的移动速度与所述移动距离成正比例关系，比例系数为k，k的大小由仿真实验获得。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述伸缩杆达到伸缩长度极限，无法控制所述伸缩机构上下移动所述伸缩杆时，或者当所述滚轮移动到所述定向导轨的边沿，无法控制所述滚轮左右移动所述伸缩杆时，所述控制端发送预警信息给所述VR头戴设备，由所述VR头戴设备提醒所述用户在所述摄像机的可视范围内活动。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制端获取所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度的方式包括：

在所述VR头戴设备上设置一光源，所述摄像机从抓取的所述VR头戴设备的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端，所述控制端根据一定时间内的所述光源的每一帧图像计算所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备的移动速度的方向和大小并传送给所述控制端；所述控制端根据一定时间内的每两次收到的所述移动速度的方向和大小及收到时间差，计算所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备上设置一光源，所述摄像机从抓取的所述VR头戴设备的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端，所述控制端根据一定时间内的所述光源的每一帧图像获取所述VR头戴设备的移动轨迹；以及，在所述VR头戴设备内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备的移动速度的大小并传送给所述控制端，所述控制端由此获取所述VR头戴设备的移动速度。

6.一种摄像机位置调整系统，其特征在于，该系统包括摄像机、VR头戴设备、伸缩杆和控制端；

所述摄像机固定设置在所述伸缩杆上，用于抓取VR头戴设备的移动/位置图像；

所述VR头戴设备和所述摄像机分别与同一所述控制端连接；

所述伸缩杆内设置有伸缩机构，所述伸缩机构与所述控制端连接，用于上下移动所述伸缩杆；

所述控制端包括：

第一可视范围计算单元，用于获取所述摄像机的当前高度，计算所述摄像机当前高度下的可视范围；

轨迹和速度获取单元，用于获取所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

位置估算单元，用于根据所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度实时估算出所述用户的当前位置；

伸缩机构控制单元，用于判断所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上、下边界之间的距离是否小于第一预设值；若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的上边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向上移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第一可视范围的下边界之间的距离小于所述第一预设值，则控制所述伸缩机构向下移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的上下位置，使所述摄像机的上下可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述伸缩杆底部设置滚轮，所述滚轮安装在定向导轨上；所述滚轮连接所述控制端，用于在所述定向导轨上左右移动所述伸缩杆；

所述控制端还包括：

第二可视范围计算单元，获取所述摄像机的当前水平位置，计算所述摄像机在当前水平位置处的第二可视范围；

滚轮控制单元，用于判断所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左、右边界之间的距离是否小于第二预设值；若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的左边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向左移动所述伸缩杆，若所述用户的当前位置与所述第二可视范围的右边界之间的距离小于所述第二预设值，则控制所述滚轮向右移动所述伸缩杆，从而调整所述摄像机的左右位置，使所述摄像机的左右可视范围始终覆盖所述用户的当前位置。

8.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述控制端还包括移动距离控制单元：

所述移动距离控制单元，用于根据所述VR头戴设备的移动速度，控制所述伸缩杆向上/下/左/右的移动距离：其中，所述VR头戴设备的移动速度与所述移动距离成正比例关系，比例系数为k，k的大小由仿真实验获得。

9.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述控制端还包括预警单元：

所述预警单元，用于当所述伸缩杆达到伸缩长度极限，所述伸缩机构控制单元无法控制所述伸缩机构上下移动所述伸缩杆时，或者当所述滚轮移动到所述定向导轨的边沿，所述滚轮控制单元无法控制所述滚轮左右移动所述伸缩杆时，所述控制端发送预警信息给所述VR头戴设备，由所述VR头戴设备提醒所述用户在所述摄像机的可视范围内活动。

10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述轨迹和速度获取单元，具体用于：

在所述VR头戴设备上设置一光源，所述摄像机从抓取的所述VR头戴设备的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端，所述控制端根据一定时间内的所述光源的每一帧图像计算所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备的移动速度的方向和大小并传送给所述控制端；所述控制端根据一定时间内的每两次收到的所述移动速度的方向和大小及收到时间差，计算所述VR头戴设备的移动轨迹和移动速度；

或者，在所述VR头戴设备上设置一光源，所述摄像机从抓取的所述VR头戴设备的移动/位置图像中获取所述光源的每一帧图像并传送给所述控制端，所述控制端根据一定时间内的所述光源的每一帧图像获取所述VR头戴设备的移动轨迹；以及，在所述VR头戴设备内设置一速度传感器，所述速度传感器实时获取所述VR头戴设备的移动速度的大小并传送给所述控制端，所述控制端由此获取所述VR头戴设备的移动速度。