CN108234902A - 一种基于目标位置感知的演播室智能控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于目标位置感知的演播室智能控制系统和方法。本发明的系统中网络连接设备将控制中心与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统和背景屏幕系统接入同一网络。位置采集设备用于采集动态目标的三维位置信息，并将其发送给控制中心。具体方法是将控制中心与其他设备建立通信连接，利用位置采集设备感知动态目标获得三维位置信息，由控制中心将三维位置信息映射为摄像控制参数、灯光控制参数、虚拟显示控制参数和背景屏幕控制参数，并根据控制参数生成相应控制指令发送给对应设备，各个设备执行该控制指令指定的操作。利用本发明系统和方法可以实现在被拍摄目标动态的移动过程中，实时智能地对演播室设备进行联动控制。

Description

一种基于目标位置感知的演播室智能控制系统和方法

技术领域

本发明属于广播电视技术领域，具体涉及一种基于目标位置感知的演播室智能控制系统和方法。

背景技术

在演播室的节目摄制过程中，对于动态的拍摄目标的追踪拍摄往往只能通过人工方式进行，在拍摄过程中需要根据被拍摄物体的移动位置对摄像摇臂进行实施控制，还需同时调整摄像的焦距，往往拍摄效果不尽如人意。另外，在被拍摄目标移动过程中，为了实现较为理想的拍摄效果，还需要对灯光角度进行调整，使被拍摄目标的光线适中。现今全媒体演播方式的盛行，在演播过程中除了要关注被拍摄目标本身的拍摄效果外，还需要兼顾目标与背景屏幕和虚拟前景之间的互动和协调。因此，如何在被拍摄目标动态的移动过程中，实现实时智能的演播室设备的联动控制是演播室控制中的一大难题。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明实例提供一种基于目标位置感知的演播室智能控制系统和方法，用以解决现有技术中演播室控制中无法对动态拍摄目标实时协调控制拍摄的问题。

本发明的系统包括：控制中心、位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统、背景屏幕系统和网络连接设备，其中：

所述网络连接设备为有线网络中的连接设备(例如以太网交换机)或无线网络中的连接设备(例如无线路由器)；网络连接设备将控制中心与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统和背景屏幕系统接入同一网络；位置采集设备用于采集动态目标的三维位置信息，并将其通过网络发送给控制中心；位置采集设备可以是压力传感器或红外感应器等采集目标位置信息的设备。

所述控制中心包括接入模块、控制参数映射模块、指令生成模块和指令发送模块；其中：

接入模块用于与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统和背景屏幕系统接入同一网络；

控制参数映射模块用于将从位置采集设备接收的位置信息映射为各个设备的控制参数；控制参数包括摄像控制参数、灯光控制参数、虚拟显示控制参数和背景屏幕控制参数；摄像控制参数包括摄像机的目标位置、目标角度和目标焦距；灯光控制参数包括灯光旋转角度和灯光亮度；虚拟显示控制参数包括摄像机的当前位置和目标位置信息，用于实时渲染三维虚拟图像；背景屏幕控制参数包括屏幕序号和开关信息；

指令生成模块根据控制参数生成各个设备可以识别解析的控制指令；

指令发送模块通过接入的网络向各设备发送控制指令。

进一步，所述的控制参数映射模块包括摄像控制模块、灯光控制模块、虚拟显示控制模块和背景屏幕控制模块；

摄像控制模块中包含摄像机可达到的调整精度范围内的所有摄像调整模板；摄像控制模块根据目标的三维位置，确定摄像机的目标位置、角度和焦距，并量化映射为摄像机可执行的摄像调整模板，得到摄像控制参数；

灯光控制模块通过国际上通用的DMX512通信协议实现对灯光的控制；确定演播过程中灯光变化的典型模式，将每一个灯光变化模式量化为灯具的旋转角度和灯光亮度，定义为灯光控制模板；根据目标的三维位置信息，确定目标光照效果的灯光控制模板，得到灯光控制参数；

虚拟显示控制模块根据当前摄像机反馈的位置信息和目标三维位置信息确定虚拟摄像机的对应坐标，得到虚拟显示控制参数；

背景屏幕控制模块通过在指定时间点发送屏幕开关信号实现对显示屏的定时控制；根据目标的三维位置信息，确定当前需要呈现的背景屏幕的开关信息，用屏幕序号和各个序号屏幕对应的开关参数表示，得到背景屏幕控制参数。

采用该控制系统进行演播室智能控制的方法，具体是：

控制中心与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统、背景屏幕系统通过网络连接设备建立通信连接；

位置采集设备感知目标得到目标的三维位置信息，并通过网络发送给控制中心；

控制中心接收来自位置采集设备的三维位置信息，将三维位置信息分别映射为摄像控制参数、灯光控制参数、虚拟显示控制参数和背景屏幕控制参数，并根据各个控制参数生成控制指令发送给对应设备；各个设备接收到控制中心通过网络发送的控制指令后，执行该控制指令指定的操作；摄像系统接收到摄像控制指令，调整摄像的位置、角度和焦距；灯光系统接收到灯光控制指令，调整灯光的角度和亮度；虚拟显示系统接收到控制指令，根据摄像位置信息和目标位置信息渲染三维虚拟图像；背景屏幕控制信息接收到控制指令，按照屏幕序号控制各个屏幕的开关。

本发明的有益效果如下：

通过本发明的方案，将控制中心与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统、背景屏幕系统通过网络连接设备建立通信连接，利用位置采集设备感知动态目标获得三维位置信息，由控制中心将三维位置信息分别映射为摄像控制参数、灯光控制参数、虚拟显示控制参数和背景屏幕控制参数，并根据控制参数生成相应控制指令发送给对应设备，实现在被拍摄目标动态的移动过程中，实时智能的演播室设备的联动控制。由于本发明无需手动的对各个物理设备进行实施的控制，有效降低了控制的复杂度，提升了演播室演播过程的有效性和安全性。

附图说明

图1是本发明基于目标位置感知的演播室智能控制系统示意图；

图2是本发明智能控制方法的流程图。

具体实施方式

为了实现本发明目的，本发明实施例提出了一种基于目标位置感知的演播室智能控制方案，将控制中心与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统、背景屏幕系统通过网络连接设备建立通信连接，利用位置采集设备感知动态目标获得三维位置信息，由控制中心将三维位置信息分别映射为摄像控制参数、灯光控制参数、虚拟显示控制参数和背景屏幕控制参数，并根据控制参数生成相应控制指令发送给对应设备，实现在被拍摄目标动态的移动过程中，实时智能的演播室设备的联动控制。由于本发明无需手动的对各个物理设备进行实施的控制，有效降低了控制的复杂度，提升了演播室演播过程的有效性和安全性。

下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。

本发明实施例提供一种基于目标位置感知的演播室智能控制系统，如图1所示，为本实施例中的基于目标位置感知的演播室智能控制系统的结构示意图，主要包括以下几部分：

控制中心11、网络连接设备12、位置采集设备13、摄像系统14、灯光系统15、虚拟现实系统16、背景屏幕系统17。控制中心11和位置采集设备13、摄像系统14、灯光系统15、虚拟现实系统16和背景屏幕系统17通过网络连接设备12接入同一网络(可为有线网络或无线网络)。

其中：

控制中心11是本发明方案的核心部分，通过接受来自位置采集设备13的实时位置信息对演播室内包括摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16和背景屏幕系统17的联动控制。

控制中心11分为以下几个模块：接入模块、控制参数映射模块、指令生成模块和指令发送模块，下面分别对各个模块进行说明。

接入模块用于与位置采集设备13、摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16和背景屏幕系统17接入同一网络，该接入模块可以是控制中心对外的网络端口。

控制参数映射模块用于将从位置采集设备接收的位置信息映射为各个设备的控制参数，其中控制参数包括摄像控制参数、灯光控制参数、虚拟显示控制参数和背景屏幕控制参数；摄像控制参数包括摄像机的目标位置、目标角度和目标焦距；灯光控制参数包括灯光旋转角度和灯光亮度；虚拟显示控制参数包括摄像机的当前位置和目标位置信息，用于实时渲染三维虚拟图像；背景屏幕控制参数包括屏幕序号和开关信息。具体地，控制参数映射模块包括摄像控制模块、灯光控制模块、虚拟显示控制模块和背景屏幕控制模块；摄像控制模块中包含摄像机可达到的调整精度范围内的所有摄像调整模板；摄像控制模块根据目标的三维位置，依据目标在拍摄画面中的显示效果，确定摄像机的目标位置、角度和焦距，并量化映射为摄像机可执行的摄像调整模板之一，得到摄像控制参数；灯光控制模块通过国际上通用的DMX512通信协议实现对灯光的控制，确定演播过程中灯光变化的典型模式，将每一个灯光变化模式量化为灯具的旋转角度和灯光亮度，定义为灯光控制模板；根据目标的三维位置信息，确定能使动态目标得到最佳光照效果的灯光控制模板，得到灯光控制参数；虚拟显示控制模块根据当前摄像机反馈的位置信息和目标三维位置信息确定虚拟摄像机的对应坐标，得到虚拟显示控制参数；背景屏幕控制模块通过在指定时间点发送屏幕开关信号实现对显示屏的定时控制；根据目标的三维位置信息，确定当前需要呈现的背景屏幕的开关信息，用屏幕序号和各个序号屏幕对应的开关参数表示，得到背景屏幕控制参数。

指令生成模块根据控制参数生成各个设备可以识别解析的控制指令。其中，指令生成模块中包括摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16和背景屏幕系统17的控制指令集。所述指令集是包括摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16和背景屏幕系统17在内的物理设备能够响应的各项指令的集合。该指令集与上述控制参数模块映射中的可调整参数相对应。指令生成模块根据控制参数模块中生成的对应摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16和背景屏幕系统17的目标控制参数，生成指令集中对应的控制指令。

指令发送模块通过接入的网络向各设备发送控制指令。具体地，指令发送模块将控制指令通过有线或无线的方式传输到网络连接设备12，再由网络连接设备12根据控制指令中的IP地址或端口号信息，将控制指令传输至响应设备。

网络连接设备12是控制中心11和位置采集设备13、摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16、背景屏幕系统17之间的桥梁，可以是有线网络连接设备(例如以太网交换机)或者是无线网络连接设备(例如无线路由器)。控制中心11和位置采集设备13、摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16、背景屏幕系统17通过网络连接设备12接入同一网络，若网络连接设备12是以太网交换机，则集成控制系统11和位置采集设备13、摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16、背景屏幕系统17接入同一局域网；若网络连接设备12是无线路由器，则集成控制系统11和位置采集设备13、摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16、背景屏幕系统17接入同一无线网络。

位置采集设备13用于采集动态目标的三维位置信息，并将其通过网络发送给控制中心。位置采集设备13可以是压力传感器或红外感应器等采集目标位置信息的设备。以人为动态目标为例，位置采集设备可以是安装在地板上的压力传感器或热红外人体感应器。

摄像系统14、灯光系统15、虚拟显示系统16和背景屏幕系统17接收控制中心11通过接入的网络发送的控制指令后，按照该控制指令执行指定的操作。具体地，像系统接收到摄像控制指令，调整摄像的位置、角度和焦距；灯光系统接收到灯光控制指令，调整灯光的角度和亮度；虚拟显示系统接收到控制指令，根据摄像位置信息和目标位置信息渲染三维虚拟图像；背景屏幕控制信息接收到控制指令，按照屏幕序号控制各个屏幕的开关。

本发明实施例还提供一种通过上述的控制系统进行演播室智能控制的方法如图2所示，为本发明智能控制方法的流程图，主要包括以下几个步骤：

步骤201、控制中心与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统、背景屏幕系统通过网络连接设备建立通信连接。

步骤202、位置采集设备感知目标得到目标的三维位置信息，并通过网络发送给控制中心。

步骤203、控制中心接收来自位置采集设备的三维位置信息。

步骤204、控制中心将三维位置信息映射为设备的控制参数。其中控制参数包括摄像控制参数、灯光控制参数、虚拟显示控制参数和背景屏幕控制参数。

本步骤204的具体实现过程为：

摄像控制模块根据目标的三维位置，确定摄像机的目标位置、角度和焦距，并量化映射为摄像机可执行的摄像调整模板，得到摄像控制参数；灯光控制模块根据目标的三维位置信息，确定目标光照效果的灯光控制模板，得到灯光控制参数；虚拟显示控制模块根据当前摄像机反馈的位置信息和目标三维位置信息确定虚拟摄像机的对应坐标，得到虚拟显示控制参数；背景屏幕控制模块根据目标的三维位置信息，确定当前需要呈现的背景屏幕的开关信息，用屏幕序号和各个序号屏幕对应的开关参数表示，得到背景屏幕控制参数。

步骤205、控制中心根据各个设备的控制参数生成控制指令发送给对应设备；

步骤206、各个设备接收到控制中心通过网络发送的控制指令后，执行该指令指定的操作；

具体地，摄像系统接收到摄像控制指令，调整摄像的位置、角度和焦距；灯光系统接收到灯光控制指令，调整灯光的角度和亮度；虚拟显示系统接收到控制指令，根据摄像位置信息和目标位置信息渲染三维虚拟图像；背景屏幕控制信息接收到控制指令，按照屏幕序号控制各个屏幕的开关。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种基于目标位置感知的演播室智能控制系统，其特征在于，该系统包括：控制中心、位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统、背景屏幕系统和网络连接设备，其中：

所述网络连接设备为有线网络中的连接设备或无线网络中的连接设备；网络连接设备将控制中心与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统和背景屏幕系统接入同一网络；位置采集设备用于采集动态目标的三维位置信息，并将其通过网络发送给控制中心；

所述控制中心包括接入模块、控制参数映射模块、指令生成模块和指令发送模块；其中：

接入模块用于与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统和背景屏幕系统接入同一网络；

控制参数映射模块用于将从位置采集设备接收的位置信息映射为各个设备的控制参数；控制参数包括摄像控制参数、灯光控制参数、虚拟显示控制参数和背景屏幕控制参数；摄像控制参数包括摄像机的目标位置、目标角度和目标焦距；灯光控制参数包括灯光旋转角度和灯光亮度；虚拟显示控制参数包括摄像机的当前位置和目标位置信息，用于实时渲染三维虚拟图像；背景屏幕控制参数包括屏幕序号和开关信息；

指令生成模块根据控制参数生成各个设备可以识别解析的控制指令；

指令发送模块通过接入的网络向各设备发送控制指令。

2.采用如权利要求1所述的控制系统进行演播室智能控制的方法，其特征在于：

控制中心与位置采集设备、摄像系统、灯光系统、虚拟显示系统、背景屏幕系统通过网络连接设备建立通信连接；

位置采集设备感知目标得到目标的三维位置信息，并通过网络发送给控制中心；

控制中心接收来自位置采集设备的三维位置信息，将三维位置信息分别映射为摄像控制参数、灯光控制参数、虚拟显示控制参数和背景屏幕控制参数，并根据各个控制参数生成控制指令发送给对应设备；各个设备接收到控制中心通过网络发送的控制指令后，执行该控制指令指定的操作；摄像系统接收到摄像控制指令，调整摄像的位置、角度和焦距；灯光系统接收到灯光控制指令，调整灯光的角度和亮度；虚拟显示系统接收到控制指令，根据摄像位置信息和目标位置信息渲染三维虚拟图像；背景屏幕控制信息接收到控制指令，按照屏幕序号控制各个屏幕的开关。

3.如权利要求1所述的一种基于目标位置感知的演播室智能控制系统，其特征在于：

所述的控制参数映射模块包括摄像控制模块、灯光控制模块、虚拟显示控制模块和背景屏幕控制模块；

摄像控制模块中包括摄像机调整精度范围内的所有摄像调整模板；摄像控制模块根据目标的三维位置，确定摄像机的目标位置、角度和焦距，并量化映射为摄像机可执行的摄像调整模板，得到摄像控制参数；

灯光控制模块通过国际上通用的DMX512通信协议实现对灯光的控制；确定演播过程中灯光变化的典型模式，将每一个灯光变化模式量化为灯具的旋转角度和灯光亮度，定义为灯光控制模板；根据目标的三维位置信息，确定目标光照效果的灯光控制模板，得到灯光控制参数；

虚拟显示控制模块根据当前摄像机反馈的位置信息和目标三维位置信息确定虚拟摄像机的对应坐标，得到虚拟显示控制参数；

背景屏幕控制模块通过在指定时间点发送屏幕开关信号实现对显示屏的定时控制；根据目标的三维位置信息，确定当前需要呈现的背景屏幕的开关信息，用屏幕序号和各个序号屏幕对应的开关参数表示，得到背景屏幕控制参数。