CN108259777A - 一种用于子弹时间全自动拍摄的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于子弹时间全自动拍摄的系统及方法，包括多个云台摄像机组、服务器和控制器，所述服务器通过通讯连接配置于控制器和云台摄像机组之间，每个云台摄像机组均至少包括一个摄像机，所述系统还包括环形支架，所有云台摄像机组的所有摄像机均匀、间隔地固定在环形支架上以组成相机阵列，且所有摄像机的摄像头均朝向环形支架中间的预设位置，本发明所采用的控制器具有自动触发和最优图像自动选取功能，可最大限度地简化子弹时间视觉特效的拍摄难度以及制作的复杂度，该子弹时间拍摄的方法操作简单，易于掌握，得到的子弹时间效果好，为子弹时间的拍摄提供了快速和实用的解决方案。

Description

一种用于子弹时间全自动拍摄的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种摄影装置，具体涉及一种用于子弹时间全自动拍摄的系统及方法。

背景技术

“子弹时间(Bullet time)”被称作“时间切割”或者“时间冻结”，是一种使用在电影、电视广告或电脑游戏中，用计算机辅助的摄影技术模拟变速特效，例如强化的慢镜头、时间静止等效果。子弹时间在好莱坞华纳兄弟电影公司出品的电影《骇客帝国》中，用于表现男主角躲避子弹的场景而为世人所熟知。

子弹时间有相机阵列、单相机拍摄、场景静止、CG动画、多机位重复拍摄五种拍摄模式。子弹时间最初是用一系列围绕物体的静止相机实现的。这些相机阵列通常被同时或者顺序触发快门。把每个相机拍摄的每一帧照片组合起来就可以构成对静止物体的视觉旋转效果，或者超级慢镜头效果。它的特点是不但在时间上极端变化(静止或慢到足以呈现出正常情况下根本不可能观察到的现象)，而且在空间上极端变化。

然而，子弹时间在拍摄运动物体时，如何拍摄及选取运动序列中最优图像，需要花费大量的时间和精力，用户手动选取最优图像以及图像组合，才能得到最终的效果，因而，进一步加大了子弹时间特效的制作复杂度。

面对子弹时间特效拍摄和制作复杂的问题，亟需一种快速和实用的全自动拍摄系统和方法。

发明内容

现有技术中，子弹时间在拍摄运动物体时，如何拍摄及选取运动序列中最优图像，需要花费大量的时间和精力，为了能得到最终的效果，需用户手动选取最优图像以及图像组合，使得进一步加大了子弹时间特效的制作复杂度，为了解决这种问题，本发明提供一种用于子弹时间全自动拍摄的系统，具体方案如下：

一种用于子弹时间全自动拍摄的系统，包括多个云台摄像机组、服务器和控制器，所述服务器通过通讯连接配置于控制器和云台摄像机组之间，每个云台摄像机组均至少包括一个摄像机，所述系统还包括环形支架，所有云台摄像机组的所有摄像机均匀、间隔地固定在环形支架上以组成相机阵列，且所有摄像机的摄像头均朝向环形支架中间的预设位置。

其中，在上述系统中，所述环形支架为圆形或椭圆形，所述环形支架上均匀、间隔地设有若干可水平和垂直转动的云台，每个摄像机均安装在对应的云台上。

其中，在上述系统中，每个云台摄像机组均配置有一配电箱，所有配电箱均匀、间隔地固定在环形支架周围。

其中，在上述系统中，所述配电箱内设有交换机，每个云台摄像机组均与对应配电箱的交换机相连，所述换机与服务器相连以实现云台摄像机组与服务器的通讯，且各云台摄像机组之间通过交换机通讯相连以实现信号互通；所有摄像头还连接有外部同步信号连接线，所述外部同步信号连接线用于向每个摄像机发送外部同步信号，以使所有摄像机在同一时刻或指定时刻曝光。

其中，在上述系统中，所述控制器包括系统自检模块、相机校准模块、图像参数设置模块、自动触发模块、快门控制模块、最优图像自动选取模块、数据获取模块和图像处理模块：

所述系统自检模块，用于在摄像相机上电后，调用保留的预置位调整每组云台摄像机组中的每个摄像机的朝向；

所述相机校准模块，用于调整每组云台摄像机组中每个摄像机的工作参数，所述工作参数包括摄像机在水平和垂直方向的移动参数，以及摄像机缩放、变焦和光圈的调节参数；

所述图像参数设置模块，用于设置每个摄像机拍摄图像的白平衡值、曝光值的参数；

所述相机自动触发模块，用于接收发送拍照命令的触发信号，所述触发信号为按键触发、二维码扫描触发或压力传感器触发；

所述快门控制模块，用于启动同步拍摄过程中每个摄像机中的快门动作；

所述最优图像自动选取模块，用于通过最优图像选取算法，在拍摄到的运动序列中自动选取每个相机的最优图像，所述最优图像用于后续的子弹时间特效制作；

所述数据获取模块，用于收集各摄像机拍摄的最优图像；

所述图像处理模块，用于对拍摄的最优图像进行亮度一致性调整、色差一致性校正、图像的防抖处理以及图像的组合。

本发明用于子弹时间全自动拍摄的系统，其拍摄环境搭建速度快、拍摄效率高，最大限度地降低了对支架设计和建造的要求，所有摄像机可以实现快速安装和对准，其控制器具有自动触发和最优图像自动选取功能，可最大限度地简化子弹时间视觉特效的拍摄难度以及制作的复杂度，该子弹时间拍摄的方法操作简单，易于掌握，得到的子弹时间效果好，为子弹时间的拍摄提供了快速和实用的解决方案。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种采用上述任一项所述用于子弹时间全自动拍摄的系统的方法，其包括如下步骤：

S1、建立服务器与多个云台摄像机组以及控制器之间的通信连接；

S2、初始化设置所有云台摄像机组的摄像机；

S3、采集各个摄像机的图像，并自动获取最优图像；

S4、处理各个摄像机的最优图像以生成子弹时间效果。

其中，在上述方法中，所述步骤S1建立服务器与多个云台摄像机组以及控制器之间的通信连接具体包括：

在需要拍摄的场景中搭建好子弹时间拍摄系统，将各组摄像机安装在支架上，使相机阵列中的所有摄像机均对准环形支架中间的预设位置，并通过网络建立服务器与各个云台摄像机以及控制器之间的通讯连接。

其中，在上述方法中，所述步骤S2初始化设置所有云台摄像机组的摄像机具体包括：

系统自检模块调用预设的预置位调整各摄像机的位置，使其朝向预设的位置；

相机校准模块通过依次调整每个摄像机，使各摄像机对准辅助对焦目标，通过辅助对焦目标，调整每个摄像机的焦距，以使每个摄像机对准拍摄的物体，且每个摄像机拍摄的图像内容清晰；

图像参数设置模块通过预设的主摄像机的预览功能，对图像进行曝光和白平衡调整，最终锁定参数，并将锁定的参数通过服务器下发到其他所有摄像机，所述主摄像机为云台摄像机组中的任意一个摄像机。

其中，在上述方法中，所述步骤S3采集各个摄像机的图像，并自动获取最优图像具体包括：

启动自动触发模块，控制器发送拍照命令给主摄像机；

主摄像机产生同步信号并通过同步连接线发送给相机阵列中其它所有摄像机；

当待拍摄的物体开始动作时，快门控制模块启动同步拍摄过程中每个摄像机中的快门动作，同时捕捉待拍摄物体的图像，并连续拍摄以采集多张连续图像。

主摄像机拍照后，自动上传多张连续的图像到控制器，最优图像自动选取模块筛选出最优图像，数据获取模块记录并发送该最优图像的序号到相机阵列中的其它所有摄像机，并根据所述图像的序号下载其他摄像机上对应序号的图像，以获取所有摄像机待处理的最优图像。

其中，在上述方法中，所述步骤S4处理各个摄像机的最优图像以生成子弹时间效果具体包括：

图像处理模块通过对拍摄的所有待处理的最优图像进行亮度一致性调整、色差一致性调整以及图像的防抖处理，以确保子弹时间特效平滑过渡，进而生成子弹时间特效。

本发明用于子弹时间全自动拍摄的方法，通过控制器内的自动触发模块、快门控制模块和最优图像自动选取模块的算法实现，可最大限度地简化子弹时间视觉特效的拍摄难度以及制作的复杂度，该子弹时间拍摄的方法操作简单，易于掌握，得到的子弹时间效果好，为子弹时间的拍摄提供了快速和实用的解决方案。

附图说明

图1为本发明用于子弹时间全自动拍摄的系统提供的一实例的结构框图；

图2为本发明云台摄像机组的相机阵列提供的一实例的结构框图；

图3为本发明用于子弹时间全自动拍摄的方法提供的一实例的流程图；

图中：1、摄像机，2、环形支架，3、配电箱，110、云台摄像机组，120、服务器，130、控制器，131、系统自检模块，132、相机校准模块，133、图像参数设置模块，134、相机自动触发模块，135、快门控制模块,136、最优图像自动选取模块，137、数据获取模块，138、图像处理模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

子弹时间有相机阵列、单相机拍摄、场景静止、CG动画、多机位重复拍摄五种拍摄模式。子弹时间最初是用一系列围绕物体的静止相机实现的。这些相机阵列通常被同时或者顺序触发快门。把每个相机拍摄的每一帧照片组合起来就可以构成对静止物体的视觉旋转效果，或者超级慢镜头效果。它的特点是不但在时间上极端变化(静止或慢到足以呈现出正常情况下根本不可能观察到的现象)，而且在空间上极端变化。

然而，子弹时间在拍摄运动物体时，如何拍摄及选取运动序列中最优图像，需要花费大量的时间和精力，用户手动选取最优图像以及图像组合，才能得到最终的效果，因而，进一步加大了子弹时间特效的制作复杂度。

面对子弹时间特效拍摄和制作复杂的问题，为了简化子弹时间这一视觉特效的拍摄难度，通过本方案提供的用于子弹时间全自动拍摄的系统及系统，为子弹时间的拍摄提供了快速和实用的解决方案。

如图1和图2所示，本发明提供的用于子弹时间全自动拍摄的系统，包括多个云台摄像机组110、服务器120和控制器130，所述服务器120通过通讯连接配置于控制器130和云台摄像机组110之间，其通讯连接为网线连接或无线局域网连接，每个云台摄像机组110均至少包括一个摄像机1，所述系统还包括环形支架2，所有云台摄像机组110的所有摄像机1均匀、间隔地固定在环形支架2上以组成相机阵列，且所有摄像机1的摄像头均朝向环形支架2中间的预设位置。

具体实施中，所述环形支架2为圆形或椭圆形，所述环形支架2上均匀、间隔地设有若干可水平和垂直转动的云台，每个摄像机1均安装在对应的云台上，把摄像机1安装在云台上可使摄像机1从多个角度进行摄像，使用方便，灵活。

具体实施中，每个云台摄像机组110均配置有一配电箱3，所有配电箱3均匀、间隔地固定在环形支架2周围，以使配电箱3与云台摄像机1一对一的对应设置，以方便系统的搭建和拆除，以及故障排查；该配电箱3不仅为对应云台摄像机组110提供电能，还具有网络连接；所述配电箱3内设有交换机，每个云台摄像机组110均与对应配电箱3的交换机相连，所述换机与服务器120相连以实现云台摄像机组110与服务器120的通讯，且各云台摄像机组110之间通过交换机通讯相连以实现信号互通；所有摄像头还连接有外部同步信号连接线，所述外部同步信号连接线用于向每个摄像机1发送外部同步信号，以使所有摄像机1在同一时刻或指定时刻曝光。

具体实施中，所述控制器130包括系统自检模块131、相机校准模块132、图像参数设置模块133、自动触发模块、快门控制模块135、最优图像自动选取模块136、数据获取模块137和图像处理模块138：

所述系统自检模块131，用于在摄像相机上电后，调用保留的预置位调整每组云台摄像机组110中的每个摄像机1的朝向；

所述相机校准模块132，用于调整每组云台摄像机组110中每个摄像机1的工作参数，所述工作参数包括摄像机1在水平和垂直方向的移动参数，以及摄像机1缩放、变焦和光圈的调节参数；

所述图像参数设置模块133，用于设置每个摄像机1拍摄图像的白平衡值、曝光值的参数；

所述相机自动触发模块134，用于接收发送拍照命令的触发信号，所述触发信号为按键触发、二维码扫描触发或压力传感器触发；其中，采用二维码扫描触发时，通过扫二维码关注公众号，公众号网页与摄像机1通过云服务器120相连读取摄像机1ID，然后发送摄像机1ID和Action ID，触发摄像机1进入拍照状态；采用压力传感器触发时，通过压力传感器采集压力信号，当被拍摄对象开始运动(例如起跳)时，压力传感器生成信号并将信号传输到控制器130，控制器130收到信号后发送拍照命令，触发摄像机1进入拍照状态。

所述快门控制模块135，用于启动同步拍摄过程中每个摄像机1中的快门动作；

所述最优图像自动选取模块136，用于通过最优图像选取算法，在拍摄到的运动序列中自动选取每个相机的最优图像，所述最优图像用于后续的子弹时间特效制作，可省去多个摄像机1同时上传多张连续的照片到控制器130以及用户手动选取照片的繁琐环节，最大程度地节约了时间成本和人力成本；

所述数据获取模块137，用于收集各摄像机1拍摄的最优图像；

所述图像处理模块138，用于对拍摄的最优图像进行亮度一致性调整、色差一致性校正、图像的防抖处理以及图像的组合。

本发明用于子弹时间全自动拍摄的系统，其拍摄环境搭建速度快、拍摄效率高，最大限度地降低了对支架设计和建造的要求，所有摄像机1可以实现快速安装和对准，其控制器130具有自动触发和最优图像自动选取功能，可最大限度地简化子弹时间视觉特效的拍摄难度以及制作的复杂度，该子弹时间拍摄的方法操作简单，易于掌握，得到的子弹时间效果好，为子弹时间的拍摄提供了快速和实用的解决方案。

如图3所示，根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种采用上述任一项所述用于子弹时间全自动拍摄的系统的方法，其包括如下步骤：

步骤S1、建立服务器120与多个云台摄像机组110以及控制器130之间的通信连接；

步骤S2、初始化设置所有云台摄像机组110的摄像机1；

步骤S3、采集各个摄像机1的图像，并自动获取最优图像；

步骤S4、处理各个摄像机1的最优图像以生成子弹时间效果。

具体实施中，所述步骤S1中，建立服务器120与多个云台摄像机组110以及控制器130之间的通信连接具体包括：

在需要拍摄的场景中搭建好子弹时间拍摄系统，将各组摄像机1安装在支架上，使相机阵列中的所有摄像机1均对准环形支架2中间的预设位置，并通过网络建立服务器120与各个云台摄像机1以及控制器130之间的通讯连接。

具体实施中，所述步骤S2初始化设置所有云台摄像机组110的摄像机1具体包括：

系统自检模块131调用预设的预置位调整各摄像机1的位置，使其朝向预设的位置；

相机校准模块132通过依次调整每个摄像机1，使各摄像机1对准辅助对焦目标，通过辅助对焦目标，调整每个摄像机1的焦距，以使每个摄像机1对准拍摄的物体，且每个摄像机1拍摄的图像内容清晰；

图像参数设置模块133通过预设的主摄像机1的预览功能，对图像进行曝光和白平衡调整，最终锁定参数，并将锁定的参数通过服务器120下发到其他所有摄像机1，所述主摄像机1为云台摄像机组110中的任意一个摄像机1。

具体实施中，所述步骤S3中，采集各个摄像机1的图像，并自动获取最优图像具体包括：

启动自动触发模块，控制器130发送拍照命令给主摄像机1；

主摄像机1产生同步信号并通过同步连接线发送给相机阵列中其它所有摄像机1；

当待拍摄的物体开始动作时，快门控制模块135启动同步拍摄过程中每个摄像机1中的快门动作，同时捕捉待拍摄物体的图像，并连续拍摄以采集多张连续图像。

主摄像机1拍照后，自动上传多张连续的图像到控制器130，最优图像自动选取模块136筛选出最优图像，数据获取模块137记录并发送该最优图像的序号到相机阵列中的其它所有摄像机1，并根据所述图像的序号下载其他摄像机1上对应序号的图像，以获取所有摄像机1待处理的最优图像。

具体实施中，所述步骤S4中，处理各个摄像机1的最优图像以生成子弹时间效果具体包括：

图像处理模块138通过对拍摄的所有待处理的最优图像进行亮度一致性调整、色差一致性调整以及图像的防抖处理，以确保子弹时间特效平滑过渡，进而生成子弹时间特效。

本发明用于子弹时间全自动拍摄的方法，通过控制器130内的自动触发模块、快门控制模块135和最优图像自动选取模块136的算法实现，可最大限度地简化子弹时间视觉特效的拍摄难度以及制作的复杂度，该子弹时间拍摄的方法操作简单，易于掌握，得到的子弹时间效果好，为子弹时间的拍摄提供了快速和实用的解决方案。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种用于子弹时间全自动拍摄的系统，其特征在于，包括多个云台摄像机组、服务器和控制器，所述服务器通过通讯连接配置于控制器和云台摄像机组之间，每个云台摄像机组均至少包括一个摄像机，所述系统还包括环形支架，所有云台摄像机组的所有摄像机均匀、间隔地固定在环形支架上以组成相机阵列，且所有摄像机的摄像头均朝向环形支架中间的预设位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环形支架为圆形或椭圆形，所述环形支架上均匀、间隔地设有若干可水平和垂直转动的云台，每个摄像机均安装在对应的云台上。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个云台摄像机组均配置有一配电箱，所有配电箱均匀、间隔地固定在环形支架周围。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述配电箱内设有交换机，每个云台摄像机组均与对应配电箱的交换机相连，所述换机与服务器相连以实现云台摄像机组与服务器的通讯，且各云台摄像机组之间通过交换机通讯相连以实现信号互通；所有摄像头还连接有外部同步信号连接线，所述外部同步信号连接线用于向每个摄像机发送外部同步信号，以使所有摄像机在同一时刻或指定时刻曝光。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器包括系统自检模块、相机校准模块、图像参数设置模块、自动触发模块、快门控制模块、最优图像自动选取模块、数据获取模块和图像处理模块：

所述系统自检模块，用于在摄像相机上电后，调用保留的预置位调整每组云台摄像机组中的每个摄像机的朝向；

所述相机校准模块，用于调整每组云台摄像机组中每个摄像机的工作参数，所述工作参数包括摄像机在水平和垂直方向的移动参数，以及摄像机缩放、变焦和光圈的调节参数；

所述图像参数设置模块，用于设置每个摄像机拍摄图像的白平衡值、曝光值的参数；

所述相机自动触发模块，用于接收发送拍照命令的触发信号，所述触发信号为按键触发、二维码扫描触发或压力传感器触发；

所述快门控制模块，用于启动同步拍摄过程中每个摄像机中的快门动作；

所述最优图像自动选取模块，用于通过最优图像选取算法，在拍摄到的运动序列中自动选取每个相机的最优图像，所述最优图像用于后续的子弹时间特效制作；

所述数据获取模块，用于收集各摄像机拍摄的最优图像；

所述图像处理模块，用于对拍摄的最优图像进行亮度一致性调整、色差一致性校正、图像的防抖处理以及图像的组合。

6.一种采用权利要求1至5任一项所述用于子弹时间全自动拍摄的系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、建立服务器与多个云台摄像机组以及控制器之间的通信连接；

S2、初始化设置所有云台摄像机组的摄像机；

S3、采集各个摄像机的图像，并自动获取最优图像；

S4、处理各个摄像机的最优图像以生成子弹时间效果。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S1建立服务器与多个云台摄像机组以及控制器之间的通信连接具体包括：

在需要拍摄的场景中搭建好子弹时间拍摄系统，将各组摄像机安装在支架上，使相机阵列中的所有摄像机均对准环形支架中间的预设位置，并通过网络建立服务器与各个云台摄像机以及控制器之间的通讯连接。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S2初始化设置所有云台摄像机组的摄像机具体包括：

系统自检模块调用预设的预置位调整各摄像机的位置，使其朝向预设的位置；

相机校准模块通过依次调整每个摄像机，使各摄像机对准辅助对焦目标，通过辅助对焦目标，调整每个摄像机的焦距，以使每个摄像机对准拍摄的物体，且每个摄像机拍摄的图像内容清晰；

图像参数设置模块通过预设的主摄像机的预览功能，对图像进行曝光和白平衡调整，最终锁定参数，并将锁定的参数通过服务器下发到其他所有摄像机，所述主摄像机为云台摄像机组中的任意一个摄像机。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S3采集各个摄像机的图像，并自动获取最优图像具体包括：

启动自动触发模块，控制器发送拍照命令给主摄像机；

主摄像机产生同步信号并通过同步连接线发送给相机阵列中其它所有摄像机；

当待拍摄的物体开始动作时，快门控制模块启动同步拍摄过程中每个摄像机中的快门动作，同时捕捉待拍摄物体的图像，并连续拍摄以采集多张连续图像。

主摄像机拍照后，自动上传多张连续的图像到控制器，最优图像自动选取模块筛选出最优图像，数据获取模块记录并发送该最优图像的序号到相机阵列中的其它所有摄像机，并根据所述图像的序号下载其他摄像机上对应序号的图像，以获取所有摄像机待处理的最优图像。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤S4处理各个摄像机的最优图像以生成子弹时间效果具体包括：

图像处理模块通过对拍摄的所有待处理的最优图像进行亮度一致性调整、色差一致性调整以及图像的防抖处理，以确保子弹时间特效平滑过渡，进而生成子弹时间特效。