CN108156415A

CN108156415A - 高速摄像方法

Info

Publication number: CN108156415A
Application number: CN201611102071.8A
Authority: CN
Inventors: 冯哲
Original assignee: Bema Sports Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Bema Sports Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2018-06-12

Abstract

本发明提供一种能够灵活方便地进行定性和定量分析的高速摄像方法。高速摄像方法，包括：通过各自以与拍摄对象相同的距离均匀分布在拍摄对象周围的多个摄像单元，高速采集拍摄对象的运动信息的数据采集步骤；通过无线WIFI接收所述运动信息的信息接收步骤；根据所接收的所述运动信息进行实时数据的展示的显示步骤；以及根据显示内容控制所述多个摄像单元的设置的控制步骤。

Description

高速摄像方法

技术领域

本发明涉及视频分析技术领域，特别是涉及一种高速摄像方法。

背景技术

目前，在体育训练中引入视频分析技术，对运动员的姿势动作等信息加以分析，例如，提取拍摄对象身上的特征点，并将特征点信息传到计算机上供观察，再者，通过提取特征点利用计算机计算重建模型(参见图6)，进行360度模拟观察，可以帮助运动员在训练过程中尽快掌握动作技术要领、减少盲目重复、较大地提高训练效率、降低运动员受到伤害的可能性，从而达到最佳的训练效果。

然而，这种视频分析技术分析动作时需要进行庞大的计算，且只能定量分析，在定性分析及整体观察上有所欠缺。

因此，期待有更加灵活方便地进行定性和定量分析的技术。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够灵活方便地进行定性和定量分析的高速摄像方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种高速摄像方法，包括：通过各自以与拍摄对象相同的距离均匀分布在拍摄对象周围的多个摄像单元，高速采集拍摄对象的运动信息的数据采集步骤；通过无线WIFI接收所述运动信息的信息接收步骤；根据所接收的所述运动信息进行实时数据的展示的显示步骤；以及根据显示内容控制所述多个摄像单元的设置的控制步骤。

此外，优选的是，所述高速摄像方法中，所述控制步骤根据显示内容控制所述多个摄像单元的镜头焦距、拍摄方向、或拍摄高度。

优选的是，所述高速摄像方法中，通过所述控制步骤控制所述多个摄像单元在各位置上的高度一致。

优选的是，所述高速摄像方法中，通过所述控制步骤控制所述多个摄像单元的摄像方向为水平。

优选的是，所述高速摄像方法中，还包括，对所述多个摄像单元拍摄的拍摄对象的原始运动数据进行存储的存储步骤。这些原始运动数据可以通过TF(Trans-flash)卡等便携式存储装置拷贝到计算机中，做进一步分析。

此外，优选的是，所述高速摄像方法中，所述数据采集步骤还包括：由软件提取利用红外补光灯来加强所述拍摄对象的运动电光图的所述运动信息中的红外分量的步骤。

此外，优选的是，在所述高速摄像方法中，所述多个摄像单元分别使用每秒240帧的全局快门图像传感器进行所述运动信息的数据采集。通过相互之间实行硬件同步，能够捕捉运动动作，无拖尾、无重影、精准地动作定位。

此外，优选的是，在所述高速摄像方法中，根据上位机给出的视频时间段依次传输所述多个摄像单元拍摄的该时间段采集的运动信息。

进一步，优选的是，在所述高速摄像方法中，将所述多个摄像单元的采集数据以四个摄像单元一组，分别经由四个无线接入点(AP：Access Point)排队依次传输。这样解决的无线带宽和有线带宽的相互匹配。

依据本发明，通过高速摄像单元采集拍摄对象的运动信息，并通过无线WIFI传输而实现实时数据的展示和存储。从而，能够拍摄全景，将拍摄到的所有数据传输到显示屏进行观察，可以观察拍摄对象动作细节；通过多个机位布局及切换可以实现各个角度对拍摄对象的观察，不需要进行计算；通过拍摄实景与动作捕捉对比观察，有利于定性和定量分析。

附图说明

图1是示出本发明的高速摄像方法的构成框图。

图2是示出本发明的高速摄像方法中所使用的高速摄像单元的结构框图。

图3是示出本发明的高速摄像方法中所使用的高速摄像单元的机位与拍摄对象的位置关系的示意图。

图4是一例拍摄实景的示意图。

图5的上图是帧数不变的情况下各摄像单元拍摄的实景示意图，下图是按照一定的帧数转移摄像单元的场景示意图。

图6是运动姿态的模型图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是示出本发明的高速摄像方法的构成框图。如图1所示，高速摄像方法中通过多个高速摄像单元1－4n采集运动员(拍摄对象)的运动信息，并通过无线WIFI传输到路由器，再由路由器转发本地的便携式计算机，实现实时数据的展示和存储。此外，根据显示内容控制所述多个高速摄像单元1－4n的设置，如镜头焦距、拍摄方向、或拍摄高度等。

为了将运动员动作放慢，分解动作并进行定性分析，指导日常教学训练，本发明的高速摄像方法中采用如能进行240fps以上高速拍摄的高速摄像单元，以能高速采集拍摄对象的运动信息。正常的情况下视频的帧速为每秒30fps，如果把240fps的高速拍摄的内容使用正常的速率来播放，那就相当于1秒钟的内容实际使用8秒钟来播放。因此，方便对运动信息进行定性和定量分析。再者，为了对运动员进行360度全方位拍摄，采用多个高速摄像单元，例如8台、16台、32台、64台等。这些高速摄像单元均匀分布在运动员周围，将拍摄到的所有数据传输到计算机进行观察，可以观察拍摄对象动作细节。而且，通过多个机位布局及切换可以实现各个角度对拍摄对象的观察，而不需要进行计算。

作为一个优选实施例，如图3所示那样，这些高速摄像单元以拍摄对象为圆心，均匀对称分布。此外，高速摄像单元与拍摄对象的距离由高速摄像单元上镜头决定。镜头是电视监控系统中必不可少的部件，镜头与CCD摄像机配合，可以将远距离目标成像在摄像机的CCD靶面上。因此，通过显示内容来控制镜头焦距，以使镜头的成像尺寸与摄像机的靶面尺寸大小相吻合。此外，使各高速摄像单元高度一致，并使各高速摄像单元的摄像方向在同一水平面。这样，对各摄像单元拍摄的视频进行切换观看时，显得视频切换平滑，而对称的配置的摄像单元的拍摄视频有利于比较观察，因此通过拍摄实景与动作捕捉对比观察，有利于定性和定量分析。

图2是示出本发明的高速摄像方法中所使用的高速摄像单元的结构框图。如图2所示，所述高速摄像单元包括：电池及管理模块、高速图像采集传感器、同步通信单元、随机存储器、FPGA图像采集同步处理器、状态指示灯、按键、嵌入式处理器、显示器、WIFI无线模块、TF卡、存储器、红外补光灯。这些部件通过总线彼此连接，以相互传递数据。

所述电池及管理模块进行电池的充电及放电管理，并可并行使用外部电源或接外部电池，从而保证向摄像单元的各部分提供合适的工作电源。

所述WIFI无线模块能够将高速摄像单元拍摄的图像数据传输到路由器，再由路由器转发到本地的便携式计算机上，以实现实时数据的展示和存储。在此，为了确保传输数据的快速流畅，所述路由器网关至少达千兆级。

所述高速图像采集传感器可实现每秒240帧的全局快门拍摄，相互之间实行硬件同步，捕捉运动动作，无拖尾、无重影、能精准的动作定位。从而能采集准确的拍摄对象的运动信息。

所述FPGA图像采集同步处理器，通过同步通信单元使图像帧同步，与随机存储器交换数据，以对高速图像采集传感器拍摄到的图像信号进行预处理，另外，控制高速图像采集传感器按照本地计算机发过来的控制命令进行动作。

另外，根据所述状态指示灯能够确定高速摄像单元的工作状态，如充电状态、摄像/拍照状态、WIFI无线通信状态、同步连接状态等。

所述嵌入式处理器负责管理外围设备，进行图像画质处理，图像编码，通过WIFI无线模块上传运动员的运动数据，管理电池充电和保护。

此外，所述存储器用于存储运动员的各项详细运动数据，一次最大可存储20秒的原始运动数据，这些原始运动数据可以通过TF卡等便携式存储装置拷贝到计算机中，做进一步分析。这种TF卡最大可存储200条运动员的信息。

所述红外补光灯加强拍摄对象的运动电光图，以便由软件提取运动信息中的红外分量。红外补光灯一般用来提高拍摄对象正面的光线不足，一般采用高亮发光二极管(LED)来制作，它有运行稳定、发热量低、低能耗、使用寿命长的特点。红外补光灯应在设计方案时就对所有器材综合考虑，将它视为一个红外低照度夜视监控系统工程来进行设计，以帮助更高效的捕捉运动员的运动姿态信息。

所述显示器可以采用LCD液晶显示器，可以实时预览拍摄效果，方便对设备做出调整，另外，还包括触摸屏，用于设置设备的工作状态。

为了使设备更加简洁，只使用两个按键，一个控制电源，另一个控制拍摄的启动停止。

高速图像采集传感器采集到拍摄对象的图像数据后，由嵌入式处理器进行编码，然后经WIFI无线模块通知本地计算机进行预览，在人工干预下，由本地计算机给出要求输出的视频时间段，高速摄像单元依次将所需时间段的数据上传给本地计算机。

为了解决无线带宽和有线带宽的相互匹配，所述多个高速摄像单元1－4n，以四个高速摄像单元为一组，每组的各高速摄像单元依次与无线AP连接，当需要上传数据时，每组的高速摄像单元各占四个无线AP的一个信道，可通过无线WIFI排队依次向本地计算机上传数据。

此外，优选的是，在所述高速摄像方法中，根据上位机给出的视频时间段依次传输所述多个摄像单元拍摄的该时间段采集的运动信息。在本发明的高速摄像方法中所使用的便携式计算机的控制界面中，利用视频播放器，通过对每台高速摄像单元的图像数据的切换实现360度视角观看内容。另外，也可以在播放的时候实现360度视角切换观看内容，在播放某一机位视频时，可以在播放过程中或者在播放暂停时手动切换前一个或后一个机位视频。此外，播放时自动切换机位，切换机位速度可调(类似快进、快退功能)，切换机位时跳帧数可调。具体地说，选择按照不同帧速(比如5帧、10帧等)实现360度顺时针或者逆时针的视角切换观看内容，例如1号机位播放第1帧，2号机位播放第6帧，3号机位播放第11帧，以此类推。另外，也可以选择按照不同的播放速度实现不同机位的自动切换及连续播放。

图4是一例拍摄实景的示意图，而图5的上图是帧数不变的情况下各摄像单元拍摄的实景示意图。此外，图5的下图是按照一定的帧数转移摄像单元的场景示意图。由此可见，通过从不同的角度对同一动作进行拍摄，并对动作进行合理的分解，有利于捕捉动作信息并进行对比观察。因此，能够灵活地将运动员动作放慢，分解动作并进行定性分析，从而指导日常教学训练。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高速摄像方法，包括：通过各自以与拍摄对象相同的距离均匀分布在拍摄对象周围的多个摄像单元，高速采集拍摄对象的运动信息的数据采集步骤；通过无线WIFI接收所述运动信息的信息接收步骤；根据所接收的所述运动信息进行实时数据的展示的显示步骤；以及根据显示内容控制所述多个摄像单元的设置的控制步骤。

2.根据权利要求1所述的高速摄像方法，其中，所述控制步骤根据显示内容控制所述多个摄像单元的镜头焦距、拍摄方向、或拍摄高度。

3.根据权利要求2所述的高速摄像方法，其中，通过所述控制步骤控制所述多个摄像单元在各位置上的高度一致。

4.根据权利要求2所述的高速摄像方法，其中，通过所述控制步骤控制所述多个摄像单元的摄像方向为水平。

5.根据权利要求1所述的高速摄像方法，还包括：对所述多个摄像单元拍摄的拍摄对象的原始运动数据进行存储的存储步骤。

6.根据权利要求1所述的高速摄像方法，其中，所述数据采集步骤还包括：由软件提取利用红外补光灯来加强所述拍摄对象的运动电光图的所述运动信息中的红外分量的步骤。

7.根据权利要求1所述的高速摄像方法，其中，所述多个摄像单元分别使用每秒240帧的全局快门图像传感器进行所述运动信息的数据采集。

8.根据权利要求1所述的高速摄像方法，其中，根据上位机给出的视频时间段依次传输所述多个摄像单元拍摄的该时间段采集的运动信息。

9.根据权利要求1至8的任一项所述的高速摄像方法，其中，将所述多个摄像单元的采集数据以四个摄像单元一组，分别经由四个无线接入点排队依次传输。