CN108600771B - 录播工作站系统及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种录播工作站系统，包括：图像采集装置、图像采编装置、信号转换装置和信号传输装置，图像采集装置包括一组或多组摄影机组；每一组摄影机组至少包括具有同一视角方向的一台标准全景摄影机和若干台近景摄影机；图像采编系统至少包括：图像接收模块、图像选择切换模块和图像色度矫正模块；其中图像色度矫正模块至少包括：标准全景图像存储模块、区域对比识别模块、色度比较模块、矫正补偿模块。

Description

录播工作站系统及操作方法

技术领域

本发明属于下一代广播电视网，具体涉及一种录播工作站系统及操作方法，该录播工作站系统及操作方法可广泛的应用于广播电视对于各类大型活动、体育赛事的转播。

背景技术

与传统的电视直播相比，网络直播没有时段限制和节目调整等问题，受众也不再受限于电视接收和屏幕观看，只要有网络环境就可以通过计算、手机、平板电脑等设备随时随地进行收看。近年来，在国家全力推进“三网融合”的驱动下，传统广电媒体纷纷抢滩网络直播阵地，逐步建立起自己的网络直播系统。广电媒体的网络直播系统与普通的网络直播系统存在差异。网络直播是对视音频信号转换成数字码流，并通过网络边传输边播放的一种流媒体应用。

从图1我们可以看到，现有的录播工作站系统包括图像采集部分、图像采编部分、信号转换部分和信号传输部分。其中图像采集部分包括多个摄像机，该图像采集部分用于对于节目现场进行图像采集，通常对于大型活动或者体育赛事，需要多台摄像机进行同时拍摄，以进行多个视角的拍摄，方便在后续转播过程中进行各个视角图像的切换；图像采编部分，通常为移动直播车或者为其他可移动式的采编部件，图像采编部分用于接收该摄像机部分的信号，并且对该信号进行编辑和/或切换，从而实现可以进行转播的图像画面信号；该信号转换部分用于将视音频信号转化为数字信号以备网络传播使用；信号传输部分为互联网、4G网络或者wifi网络，上述信号传输部分用于转播该数字信号到相应的播放终端。

在现有的录播系统中，对于大型活动或者赛事时，往往需要多台摄像机同时进行拍摄，在实时地连续转播的过程中需要进行不同摄像机拍摄图像的切换。由于采用的摄像机数量较多，每个摄像机的成像状态也不尽相同，每个摄像机拍摄的图像的色度也不尽相同。因此，在现场转播中在多个摄像机拍摄图像之间多次进行切换的时候，会造成连续图像的色差明显变化。对于观众的视觉感受带来了不良的影响，降低了观众的感官体验感。现有技术中已经出现了诸如直方图校正的方法来校正多个拍摄图像中的色差。

但是，现有的色差校正方法计算量较大，不能满足下一代广播电视网的要求，目前的网络转播由于其实时性和设备的便携简单性，通常需要计算数据量小、响应时间较短的校正方法。因此，需要提供一种录播工作站系统以及相应的操作方法，从而针对下一代广播电视网的需求，从而简化电视转播中对于多个摄像机采集图像处理的计算流程，提高处理速度，提高观众的视觉体验感。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种录播工作站及操作方法，简化电视转播中对于多个摄像机采集图像处理的计算流程，提高处理速度，提高观众的视觉体验感。

根据本发明的一个实施例，一种录播工作站系统，包括：图像采集装置、图像采编装置、信号转换装置和信号传输装置：

图像采集装置包括一组或多组摄影机组；每一组摄影机组至少包括具有同一视角方向的一台标准全景摄影机和若干台近景摄影机；

图像采编系统同于对图像采集装置采集的图像进行编辑和切换，其至少包括：图像接收模块、图像选择切换模块和图像色度矫正模块；其中

图像选择切换模块，用于将播出图像切换为任意一台近景摄像机拍摄的图像；

图像色度矫正模块至少包括：

标准全景图像存储模块，其用于储存标准全景摄影机拍摄的；

区域对比识别模块，用于比较作为播出图像的近景摄像机拍摄的特写图像与标准全景摄影机拍摄的全景图像的对应区域；

色度比较模块，用于比较和计算需要对该特写图像进行补偿色度补偿值；

矫正补偿模块，用于将色度补偿值施加到特写图像中，以降低不同摄像机图像切换造成的色差。

根据本发明的一个实施例，所述标准全景摄影机预先的进行过色差调整，使得该摄影机获取的图像具有标准的图像色度。

根据本发明的一个实施例，区域对比识别模块自动识别该子摄像机拍摄的特写图像中的焦点位置，并且标识焦点位置的标定点以及多个距离焦点距离不同的标定点。

根据本发明的一个实施例，图像接受模块用于接收各个摄像机组拍摄的图像信号。

根据本发明的一个实施例，同一视角方向的定义为标准全景摄影机与子摄影机的拍摄角度差在±20度之内；拍摄角度为摄影机与其聚焦的拍摄物之间的具有方向性的连线。

根据本发明的一个实施例，录播工作站系统的操作方法，该方法包括：

第一步，正式录影之前，将一台或者多台标准全景摄影机校准为标准色度；

第二步，通过图像采集装置中的标准全景摄影机和近景摄影机进行一个或者多个角度的实时拍摄；

第三步，通过图像接受模块，接收各个摄像机组拍摄的图像信号，并将该一个或者多个标准全景摄影机的实时图像存取存储器；

第四步，当图像选择切换模块选择将某一近景摄影机拍摄的图像作为播出图像时，启动图像色度矫正模块；

第五步，通过该色度矫正模块，计算切换过程中近景摄影机图像与全景图像相应区域的色度补偿值，并进行色度补偿。

根据本发明的一个实施例，第一步中的矫正方法为拍摄标准参考物，并矫正其图像的色度。

本发明的有益效果是：不需要针对逐个点进行计算和补偿从而降低了计算量，提高了处理速度。此外，为了突出画面感，上述计算方式突出的焦点位置处的像素与标准像素色差的补偿，使得焦点位置的色差补偿更加接近标准色差，使得观看者的观感更加舒适。

附图说明

以下将参照附图更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1为现有技术中录播系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中的录播系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中的录播系统的操作方法流程图。

具体实施方式

在以下描述中，使用优选实施例来阐述用于录播工作站系统及操作方法。凡是对其做出没有脱离本发明范围和精神的修改，包括增加和/或替换，对本领域普通技术人员都是显而易见的。为了不模糊本发明，可能会省略一些具体细节，但是，本披露会使本领域普通技术人员能够实现本教义，而无需进行过多的试验。

根据本发明的一个实施例，参见附图2，录播工作站系统包括图像采集装置、图像采编装置、信号转换装置和信号传输装置。其中，该图像采集装置将采集的图像传送到图像采编装置，经由图像采编装置进行编辑和/或切换获得预播出的图像画面，该图像画面通过信号转换装置从图像信号转换为数字信号，最后通过该信号传输装置向网络或者电视网进行传播。

其中，该图像采集装置包括一组或多组摄影机组，该多组摄影机组的数量优选为2-4组。其中，每一组摄影机组包括具有同一视角方向的多台子摄影机，其中该多台子摄影机至少包括一台标准全景摄影机和若干台近景摄影机。其中，标准全景摄影机用于拍摄该视角方向的全景画面，并且该标准全景摄影机预先的进行过色差调整，使得该摄影机获取的图像具有标准的图像色度。而近景摄影机用于在于其同组的标准全景摄影机相同的拍摄视角下的近景拍摄。用于在转播中突出展示全景中的重点画面。

其中，在实际操作中同一视角方向的定义为标准全景摄影机与子摄影机的拍摄角度差在±20度之内。拍摄角度为摄影机与其聚焦的拍摄物之间的具有方向性的连线。

上述标准全景摄影机在正式录影之前，需要经过校准过程，从而使得该标准全景摄影机获取的图像作为整个转播过程中的标准色度的图像。此外，当具有多组摄像机组时，也就是说，具有多台标准全景摄影机的情况下，正式录影前的校准过程，通过拍摄标准参考物，将多台标准全景摄影机的色度均校准为相同色度，多台台标准全景摄像机拍摄的图像之间不具有色差，也就是说，任意一台标准全景摄像机拍摄的图像都可以做为标准色度图像，并且不存在色度上的区别。

上述每组摄像机组之间以及同组摄像机组总的不同子摄像机之间，存在着明显的图像色差，也就是说对于同一个目标物体，每个摄像机拍摄的图像会显示不同的色度。

为了避免在转播中图像的切换带来的图像色度跳跃，需要在图像采编装置中增设图像色度矫正模块，从而实现对不同摄像机拍摄的图像的色度进行调整，控制色差。

该图像采编系统至少包括：图像接收模块、图像选择切换模块和图像色度矫正模块。其中，该图像接受模块用于接收各个摄像机组拍摄的图像信号；该图像选择切换模块用于选择并且将与转播的图像切换为特定摄影机的图像；图像色度矫正模块用于根据图像选择切换模块选定的图像，并将该图像的色度进行矫正。

具体该图像色度矫正模块包括：标准全景图像存储模块、区域对比识别模块、色度比较模块和矫正补偿模块。

其中标准全景图像存储模块用于存储已经预先调整好的与该子摄像机同组的标准全景摄像机的实时图像。

当工作人员选择切换某一特定子摄像机拍摄的图像时，接收到图像切换信号，区域对比识别模块就会调用该组摄像机组中的标准全景图像存储模块中存储的实时的全景图像信息，并且通过提取子摄影机中特写图像的特征点，随后将该上述特征点与全景图像中的特征点的对比，识别特写图像在全景图像中对应的区域，并且截取全景图像中该对应的区域的图像，保存在缓存中。上述特征点获取的方法可以为本领域公知的SIFT法、SURF法、HOG法和DOG法。

优选地，区域对比识别模块还可以自动识别该子摄像机拍摄的特写图像中的焦点位置，并且标识焦点位置的标定点以及多个距离焦点距离不同的标定点。

色度比较模块通过区域对比识别模块的对比和标定，比较全景图像中的与特写图像对应的区域与特写图像在特定位置处的色度差别。

具体的比较计算的过程为：

(1)计算标准全景图像各个标定点的三个色度值，并获得色度向量，即C_(x,y)＝f(B_(x,y),G_(x,y),R_(x,y))，其中x,y为标定点坐标，C标识色度，B、G、R分别代表蓝，绿，红三色色度向量；

(2)计算特写图像中相应地各个标定点的三个色度值，并获得色度向量，即C’_(x,y)＝f(B_(x,y),G_(x,y),R_(x,y))；

(3)计算各个特征点的色度向量差，即△C_(x,y)＝f(△B_(x,y),△G_(x,y),△R_(x,y))；

(4)计算结合特征点距离焦点的距离以及色度向量差，来获得色度补偿值，具体的其中，N为标定点个数，n_i为每个标定点对应的权重大小，△C_(x,y)为每个标定点对应的色度向量差。并且，该n_i权重的取值为特性图像焦点对应位置取值最大，随着标定点距离焦点对应位置的距离越大，该n_i权重的取值越小。优选地，该焦点位置处n_i取值为1，其他标定点的n_i取值为1*η/d_i，其中η为常数，取值为2-8，d_i为标定点与焦点位置相隔的像素点的数量。

通过上述的计算获得色度补偿值可以应用于整个特写画面的补偿中，而不需要针对逐个点进行计算和补偿从而降低了计算量，提高了处理速度。此外，为了突出画面感，上述计算方式突出的焦点位置处的像素与标准像素色差的补偿，使得焦点位置的色差补偿更加接近标准色差，使得观看者的观感更加舒适。

矫正补偿模块，用于在整个特写画面上补偿上述色度补偿值。

附图3所示为本发明实施例中的录播工作站操作方法的流程框图。可以看到。

第一步，正式录影之前，将一台或者多台标准全景摄影机校准为标准色度。该矫正方法为拍摄标准参考物，并矫正其图像的色度。

第二步，通过图像采集装置中的标准全景摄影机和近景摄影机进行一个或者多个角度的实时拍摄。

第三步，通过图像接受模块，接收各个摄像机组拍摄的图像信号，并将该一个或者多个标准全景摄影机的实时图像存取存储器。

第四步，当图像选择切换模块选择将某一近景摄影机拍摄的图像作为播出图像时，启动图像色度矫正模块。

第五步，通过该色度矫正模块，计算切换过程中近景摄影机图像与全景图像相应区域的色度补偿值，并进行色度补偿。

具体的比较计算的过程为：

(1)计算标准全景图像各个标定点的三个色度值，并获得色度向量，即C_(x,y)＝f(B_(x,y),G_(x,y),R_(x,y))，其中x,y为标定点坐标，C标识色度，B、G、R分别代表蓝，绿，红三色色度向量；

(2)计算特写图像中相应地各个标定点的三个色度值，并获得色度向量，即C’_(x,y)＝f(B_(x,y),G_(x,y),R_(x,y))；

(3)计算各个特征点的色度向量差，即△C_(x,y)＝f(△B_(x,y),△G_(x,y),△R_(x,y))；

(4)计算结合特征点距离焦点的距离以及色度向量差，来获得色度补偿值，具体的其中，N为标定点个数，n_i为每个标定点对应的权重大小，△C_(x,y)为每个标定点对应的色度向量差。并且，该n_i权重的取值为特性图像焦点对应位置取值最大，随着标定点距离焦点对应位置的距离越大，该n_i权重的取值越小。优选地，该焦点位置处n_i取值为1，其他标定点的n_i取值为1*η/d_i，其中η为常数，取值为2-8，d_i为标定点与焦点位置相隔的像素点的数量。

根据本发明的实施例，通过上述的录播工作站系统及操作方法可以应用于整个特写画面的补偿中，而不需要针对逐个点进行计算和补偿从而降低了计算量，提高了处理速度。此外，为了突出画面感，上述计算方式突出的焦点位置处的像素与标准像素色差的补偿，使得焦点位置的色差补偿更加接近标准色差，使得观看者的观感更加舒适。

通过使用通用或专用计算装置、计算机处理器、或包括但不限于数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)的电子电路、以及依照本披露而配置或编程的其它可编程逻辑装置，可以实施在此披露的本发明。根据本披露的教义，本领域普通技术人员能够容易地准备在通用或专用计算装置、计算机处理器、或可编程逻辑装置上运行的计算机指令或软件代码。

在一些实施例里，本发明包括其中存有计算机指令或软件代码的计算机存储媒介，这些指令和代码可被用来编程计算机或微处理器以执行本发明的任何过程。存储媒介可以包括但不限于软盘、光盘、蓝光光盘、DVD、CD-ROM、以及磁光盘、ROM、RAM、闪存装置、或适合存储指令、代码和/或数据的任何类型的媒介或装置。

出于说明和描述的目的，已提供了对本发明的前面的描述。其不是穷尽性的，也不将本发明限于所揭示的确切形式。鉴于以上教示，许多修改和变形对本领域普通技术人员是显而易见的。

在此所选择的和所描述的实施例是为了更好地解释本发明的原理及其实施应用，从而本领域普通技术人员能够理解本发明的不同实施例、以及根据具体特定应用而做出不同修改。这意味着本发明的范围是由所附权利要求及其等价物设定。

Claims (3)

1.一种录播工作站系统的操作方法，其特征在于，

该录播工作站系统包括：图像采集装置、图像采编装置、信号转换装置和信号传输装置；

图像采集装置包括一组或多组摄影机组；每一组摄影机组至少包括具有同一视角方向的一台标准全景摄影机和若干台近景摄影机；其中，标准全景摄影机用于拍摄该视角方向的全景画面，而近景摄影机用于在与其同组的标准全景摄影机相同的拍摄视角下的近景拍摄，用于在转播中突出展示全景中的重点画面，

图像采编系统用于对图像采集装置采集的图像进行编辑和切换，其至少包括：图像接收模块、图像选择切换模块和图像色度矫正模块；其中

图像选择切换模块，用于将播出图像切换为任意一台近景摄像机拍摄的图像；

图像色度矫正模块至少包括：

标准全景图像存储模块，其用于储存标准全景摄影机拍摄的图像；

区域对比识别模块，用于比较作为播出图像的近景摄像机拍摄的特写图像与标准全景摄影机拍摄的全景图像的对应区域；

色度比较模块，用于比较和计算需要对该特写图像进行补偿的色度补偿值；

矫正补偿模块，用于将色度补偿值施加到特写图像中，以降低不同摄像机图像切换造成的色差；

所述录播工作站系统的操作方法包括：

第一步，正式录影之前，通过拍摄标准参考物，将一台或者多台标准全景摄影机校准为标准色度；

第二步，通过图像采集装置中的一组或多组标准全景摄影机和近景摄影机进行一个或者多个角度的全景和近景的实时拍摄；

第三步，通过图像接受模块，接收各个摄像机组拍摄的图像信号，并将该一个或者多个标准全景摄影机的实时图像存取于存储器；

第四步，当选择切换某一特定近景摄像机拍摄的图像时，接收到图像切换信号，区域对比识别模块就会调用该组摄像机组中的标准全景图像存储模块中存储的实时的全景图像信息，并且提取近景摄影机拍摄的特写图像的标定点，随后将上述标定点与全景图像中的标定点的对比，识别特写图像在全景图像中对应的区域，并且截取全景图像中该对应的区域的图像，保存在缓存中；其中，选择标定点的方法为通过区域对比识别模块自动识别该近景摄影机拍摄的特写图像中的焦点位置，并且标识焦点位置的标定点以及多个距离焦点距离不同的标定点；

第五步，通过该色度矫正模块，计算切换过程中近景摄影机图像与全景图像相应区域的色度补偿值，并进行色度补偿；具体的补偿计算过程包括：

(1)计算标准全景图像各个标定点的三个色度值，并获得色度向量，即C(x,y)＝f(B(x,y),G(x,y),R(x,y))，其中x,y为标定点坐标，C标识色度，B、G、R分别代表蓝，绿，红三色色度向量；

(2)计算特写图像中相应地各个标定点的三个色度值，并获得色度向量，即C’(x,y)＝f(B(x,y),G(x,y),R(x,y))；

(3)计算各个标定点的色度向量差，即△C(x,y)＝f(△B(x,y),△G(x,y),△R(x,y))；

(4)计算结合标定点距离焦点的距离以及色度向量差，来获得色度补偿值：

其中，N为标定点个数，△C(x,y)为每个标定点对应的色度向量差；ni为每个标定点对应的权重大小，该ni权重的取值为特写图像焦点对应位置取值最大，随着标定点距离焦点对应位置的距离越大，该ni权重的取值越小；该焦点位置处ni取值为1，其他标定点的ni取值为1*η/di，其中η为常数，取值为2-8，di为标定点与焦点位置相隔的像素点的数量。

2.如权利要求1所述的录播工作站系统的操作方法，其中图像接收模块用于接收各个摄像机组拍摄的图像信号。

3.如权利要求1所述的录播工作站系统的操作方法，其中同一视角方向的定义为标准全景摄影机与近景摄像机的拍摄角度差在±20度之内；拍摄角度为摄影机与其聚焦的拍摄物之间的具有方向性的连线。