CN108632538B - 一种cg动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统及方法，其中系统包括：对N个相机进行双目标定，获取各相机的内外参数的标定模块；对所拍摄的物体或人体进行3D建模以得到3D模型,并对3D模型恢复纹理映射与反照率的3D模型制作模块；以各相机的内外参数和3D模型为输入，生成N个相机对应的CG图像的CG动画制作模块；采集相机阵列中N个相机的真实场景图像的相机阵列拍摄模块；将获取的N幅真实场景图像与相应的N幅CG图像进行图像合成的图像合成模块；对N幅合成图像进行亮度调整、校正、防抖处理、并对合成后的图像进行拼接处理生成的子弹时间特效生成模块。该系统子弹时间拍摄更自由灵活，且能产生更酷炫的子弹时间特效。

Description

一种CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统及方法
技术领域
本发明属于摄影技术领域，具体涉及一种CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统及方法。
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。相机阵列拍摄模式视野广、时空冻结效果好，但拍摄受场景限制，而CG动画拍摄模式可很好地解决了场景受限的问题。
发明内容
现有技术中，用于子弹时间特效拍摄的相机阵列拍摄模式和CG动画，其相机阵列拍摄模式视野广、时空冻结效果好，但拍摄受场景限制，而CG动画可很好地解决相机阵列场景受限的问题，本发明提供一种CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统，子弹时间拍摄更自由灵活，且产生更酷炫、更逼真的子弹时间特效，具体方案如下：
一种CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统，包括：
标定模块，用于对相机阵列中N个相机进行双目标定，获取相机阵列中各相机的内外参数；
3D模型制作模块，用于对相机阵列所拍摄的物体或人体进行3D建模以得到3D模型,并对3D模型恢复纹理映射与反照率；
CG动画制作模块，用于以相机阵列中各相机的内外参数和3D模型为输入，采用CG动画技术，生成相机阵列中N个相机对应的CG图像；
相机阵列拍摄模块，用于采集相机阵列中N个相机的真实场景图像；
图像合成模块，用于将所获取的N幅真实场景图像与相应的N幅CG图像进行图像合成，并对图像的合成边界区域进行平滑处理，以使合成后的图像更自然；
子弹时间特效生成模块，用于对N幅合成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、以及对合成后的图像进行拼接处理，以生成子弹时间特效视频。
其中，在上述系统中，所述相机阵列由服务器、控制器和多个云台摄像机组组成，所述服务器配置于控制器和所有云台摄像机组之间并通过网络通讯连接，每个云台摄像机组均包括多台相机，所有云台摄像机组的所有相机均匀、间隔地固定在用于支持相机的环形支架上，且所有相机的摄像头均朝向环形支架中部的指定位置。
其中，在上述系统中，所述系统还包括图像渲染模块，所述图像渲染模块用于对CG图像进行渲染，以使生成的CG图像更逼真。
本发明的CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统，通过包括：标定模块，用于对相机阵列中N个相机进行双目标定，获取相机阵列中各相机的内外参数；3D模型制作模块，用于对相机阵列所拍摄的物体或人体进行3D建模以得到3D模型,并对3D模型恢复纹理映射与反照率；CG动画制作模块，用于以相机阵列中各相机的内外参数和3D模型为输入，采用CG动画技术，生成相机阵列中N个相机对应的CG图像；相机阵列拍摄模块，用于采集相机阵列中N个相机的真实场景图像；图像合成模块，用于将所获取的N幅真实场景图像与相应的N幅CG图像进行图像合成，并对图像的合成边界区域进行平滑处理，以使合成后的图像更自然；以及子弹时间特效生成模块，用于对N幅合成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、以及对合成后的图像进行拼接处理，以生成子弹时间特效视频，使得子弹时间拍摄更加自由灵活，不受现实环境限制，得到的子弹时间效果更酷炫、更逼真、更丰富，并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CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄方法，包括如下步骤：
步骤S1、对相机阵列中N个相机进行双目标定，获取相机阵列中各相机的内外参数；
步骤S2、对相机阵列所拍摄的物体或人体进行3D建模以得到3D模型,并对3D模型恢复纹理映射与反照率；
步骤S3、以相机阵列中各相机的内外参数和3D模型为输入，采用CG动画技术，生成相机阵列中N个相机对应的CG图像；
步骤S4、采集相机阵列中N个相机的真实场景图像；
步骤S5、将所获取的N幅真实场景图像与相应的N幅CG图像进行图像合成，并对图像的合成边界区域进行平滑处理，以使合成后的图像更自然；
步骤S6、对N幅合成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、以及对合成后的图像进行拼接处理，以生成子弹时间特效视频。
其中，在上述方法中，所述相机阵列由服务器、控制器和多个云台摄像机组组成，所述服务器配置于控制器和所有云台摄像机组之间并通过网络通讯连接，每个云台摄像机组均包括多台相机，所有云台摄像机组的所有相机均匀、间隔地固定在用于支持相机的环形支架上，且所有相机的摄像头均朝向环形支架中部的指定位置。
其中，在上述方法中，所述步骤S3中生成相机阵列中N个相机对应的CG图像之后还包括以下步骤：
对CG图像进行渲染，以使生成的CG图像更逼真。
其中，在上述方法中，所述步骤S4中采集相机阵列中N个相机的真实场景图像具体包括：
搭建相机阵列拍摄系统；
初始化设置相机阵列中的各相机；
相机阵列中各相机同步采集图像。
其中，在上述方法中，所述初始化设置相机阵列中的各相机的初始化设置具体包括相机校准、曝光和白平衡调整。
本发明的CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄方法中，通过以下步骤：步骤S1、对相机阵列中N个相机进行双目标定，获取相机阵列中各相机的内外参数；步骤S2、对相机阵列所拍摄的物体或人体进行3D建模以得到3D模型,并对3D模型恢复纹理映射与反照率；步骤S3、以相机阵列中各相机的内外参数和3D模型为输入，采用CG动画技术，生成相机阵列中N个相机对应的CG图像；步骤S4、采集相机阵列中N个相机的真实场景图像；步骤S5、将所获取的N幅真实场景图像与相应的N幅CG图像进行图像合成，并对图像的合成边界区域进行平滑处理，以使合成后的图像更自然；步骤S6、对N幅合成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、以及对合成后的图像进行拼接处理，以生成子弹时间特效视频。使得子弹时间拍摄更加自由灵活，不受现实环境限制，得到的子弹时间效果更酷炫、更逼真、更丰富，并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是本发明第一实施方式提供的CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统结构示意图；
图2是本发明第二实施方式提供的CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄方法的方法流程图。
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。其中，相机阵列拍摄模式视野广、时空冻结效果好，但拍摄受场景限制，而CG动画拍摄模式可很好地解决了场景受限的问题。
为了优化现有的子弹时间拍摄模式，本发明提出了一种CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统及方法，以使得子弹时间拍摄更自由灵活，且产生更酷炫、更逼真的子弹时间特效。
本发明提供的CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统，如图1所示，具体包括如下模块：
标定模块、3D模型制作模块、CG动画制作模块、相机阵列拍摄模块、图像合成模块和子弹时间特效生成模块，其中，
标定模块，用于对相机阵列中N个相机进行双目标定，获取相机阵列中各相机的内外参数；
3D模型制作模块，用于对相机阵列所拍摄的物体或人体进行3D建模以得到3D模型,并对3D模型恢复纹理映射与反照率；
CG动画制作模块，用于以相机阵列中各相机的内外参数和3D模型为输入，采用CG动画技术，生成相机阵列中N个相机对应的CG图像；
相机阵列拍摄模块，用于采集相机阵列中N个相机的真实场景图像；
图像合成模块，用于将所获取的N幅真实场景图像与相应的N幅CG图像进行图像合成，并对图像的合成边界区域进行平滑处理，以使合成后的图像更自然；
子弹时间特效生成模块，用于对N幅合成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、以及对合成后的图像进行拼接处理，以生成子弹时间特效视频。
上述系统中，所述相机阵列由服务器、控制器和多个云台摄像机组组成，所述服务器配置于控制器和所有云台摄像机组之间并通过网络通讯连接，每个云台摄像机组均包括多台相机，所有云台摄像机组的所有相机均匀、间隔地固定在用于支持相机的环形支架上，且所有相机的摄像头均朝向环形支架中部的指定位置。
上述系统中，所述系统还包括图像渲染模块，所述图像渲染模块用于对CG图像进行渲染，以使生成的CG图像更逼真。
本发明的CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统，使得子弹时间拍摄更加自由灵活，不受现实环境限制，得到的子弹时间效果更酷炫、更逼真、更丰富，并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CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤S1、对相机阵列中N个相机进行双目标定，获取相机阵列中各相机的内外参数；
步骤S2、对相机阵列所拍摄的物体或人体进行3D建模以得到3D模型,并对3D模型恢复纹理映射与反照率；
步骤S3、以相机阵列中各相机的内外参数和3D模型为输入，采用CG动画技术，生成相机阵列中N个相机对应的CG图像；
步骤S4、采集相机阵列中N个相机的真实场景图像；
步骤S5、将所获取的N幅真实场景图像与相应的N幅CG图像进行图像合成，并对图像的合成边界区域进行平滑处理，以使合成后的图像更自然；
步骤S6、对N幅合成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、以及对合成后的图像进行拼接处理，以生成子弹时间特效视频。
在此需说明的是，上述步骤S1和S2在相机阵列拍摄过程中依次进行，所述步骤S3通过获取的N个相机的内外参数和生成3D模型作为图像输入，从而得到CG图像；所述步骤S4与S3同步进行，以采集N个相机的真实场景图像。
上述方法中，所述相机阵列由服务器、控制器和多个云台摄像机组组成，所述服务器配置于控制器和所有云台摄像机组之间并通过网络通讯连接，每个云台摄像机组均包括多台相机，所有云台摄像机组的所有相机均匀、间隔地固定在用于支持相机的环形支架上，且所有相机的摄像头均朝向环形支架中部的指定位置。
上述方法中，所述步骤S3中生成相机阵列中N个相机对应的CG图像之后还包括以下步骤：
对CG图像进行渲染，以使生成的CG图像更逼真。
其中，在上述方法中，所述步骤S4中采集相机阵列中N个相机的真实场景图像具体包括：
搭建相机阵列拍摄系统；
初始化设置相机阵列中的各相机；
相机阵列中各相机同步采集图像。
在上述方法中，所述初始化设置相机阵列中的各相机的初始化设置具体包括相机校准、曝光和白平衡调整。
本发明的CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄方法中，使得子弹时间拍摄更加自由灵活，不受现实环境限制，得到的子弹时间效果更酷炫、更逼真、更丰富，并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 (6)

1.一种CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄系统，其特征在于，包括：
标定模块，用于对相机阵列中N个相机进行双目标定，获取相机阵列中各相机的内外参数；
3D模型制作模块，用于对相机阵列所拍摄的物体或人体进行3D建模以得到3D模型，并对3D模型恢复纹理映射与反照率；
CG动画制作模块，用于以相机阵列中各相机的内外参数和3D模型为输入，采用CG动画技术，生成相机阵列中N个相机对应的CG图像；
相机阵列拍摄模块，用于采集相机阵列中N个相机的真实场景图像；
图像合成模块，用于将所获取的N幅真实场景图像与相应的N幅CG图像进行图像合成，并对图像的合成边界区域进行平滑处理，以使合成后的图像更自然；
子弹时间特效生成模块，用于对N幅合成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、以及对合成后的图像进行拼接处理，以生成子弹时间特效视频；
其中，所述相机阵列由服务器、控制器和多个云台摄像机组组成，所述服务器配置于控制器和所有云台摄像机组之间并通过网络通讯连接，每个云台摄像机组均包括多台相机，所有云台摄像机组的所有相机均匀、间隔地固定在用于支持相机的环形支架上，且所有相机的摄像头均朝向环形支架中部的指定位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括图像渲染模块，所述图像渲染模块用于对CG图像进行渲染，以使生成的CG图像更逼真。
3.一种CG动画和相机阵列相结合的子弹时间拍摄方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、对相机阵列中N个相机进行双目标定，获取相机阵列中各相机的内外参数；
步骤S2、对相机阵列所拍摄的物体或人体进行3D建模以得到3D模型,并对3D模型恢复纹理映射与反照率；
步骤S3、以相机阵列中各相机的内外参数和3D模型为输入，采用CG动画技术，生成相机阵列中N个相机对应的CG图像；
步骤S4、采集相机阵列中N个相机的真实场景图像；
步骤S5、将所获取的N幅真实场景图像与相应的N幅CG图像进行图像合成，并对图像的合成边界区域进行平滑处理，以使合成后的图像更自然；
步骤S6、对N幅合成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、以及对合成后的图像进行拼接处理，以生成子弹时间特效视频；
其中，所述相机阵列由服务器、控制器和多个云台摄像机组组成，所述服务器配置于控制器和所有云台摄像机组之间并通过网络通讯连接，每个云台摄像机组均包括多台相机，所有云台摄像机组的所有相机均匀、间隔地固定在用于支持相机的环形支架上，且所有相机的摄像头均朝向环形支架中部的指定位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中生成相机阵列中N个相机对应的CG图像之后还包括以下步骤：
对CG图像进行渲染，以使生成的CG图像更逼真。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S4中采集相机阵列中N个相机的真实场景图像具体包括：
搭建相机阵列拍摄系统；
初始化设置相机阵列中的各相机；
相机阵列中各相机同步采集图像。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述初始化设置相机阵列中的各相机的初始化设置具体包括相机校准、曝光和白平衡调整。
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