CN110442153A - 一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法及系统，通过动捕系统的摄像机获取图像数据，计算相邻摄像机拍摄的图像之间的各个相似度，当相似度小于相似阈值时，发出调整信号驱动对应的摄像机的旋转电机对摄像机角度进行调整，能够远程的调节摄像头焦距从而保证图像清晰度，通过调节摄像机使用数量，降低损耗的目的，可将被动式动捕系统校正标定工作流程简化，达到为使用者提供更方便的使用环境与更好的设备体验的目的,解决了在安装过程中遇到手动校正繁琐的问题。

Description

一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法及系统

技术领域

本公开涉及自动控制技术领域，具体涉及一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法及系统。

背景技术

典型的光学式运动捕捉系统通常有24个摄像机，环绕表演场地排列，这些相机的视野重叠的区域就是表演者的动作范围。为便于处理，通常要求表演者穿上单色的服装，在身体的关键部位，贴上一些特制的标志或发光点作为捕捉标记，视觉系统只识别和处理这些标记。之后相机连续拍摄表演者的动作，并将图像序列保存下来再进行分析和处理，识别其中的标志点和其在每一帧的空间位置，进而得到运动轨迹。

而在动捕系统安装过程中，需要手动调节每个摄像机的朝向与镜头焦距，当摄像机过多时，调试非常繁琐。另外，在移动动捕设备或修改动捕系统采集范围后，同样需要重新校正标定。因而，本发明提供一种装置来辅助动作捕捉系统安装阶段的校正工作，解决了在安装过程中遇到手动校正繁琐的问题。

发明内容

为解决上述问题，本公开提供一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法及系统的技术方案，通过动捕系统的摄像机获取图像数据，计算相邻摄像机拍摄的图像之间的各个相似度，当相似度小于相似阈值时，发出调整信号驱动对应的摄像机的旋转电机对摄像机角度进行调整。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，通过动捕系统的摄像机获取图像数据；

步骤2，计算相邻摄像机拍摄的图像之间的各个相似度；

步骤3，当相似度小于相似阈值时，发出调整信号驱动对应的摄像机的旋转电机对摄像机角度进行调整，并转到步骤1；

步骤4，当所有的相似度均大于等于相似阈值时，校正结束。

进一步地，在步骤1中，所述动捕系统包括多个摄像机，每个摄像机由一个旋转电机调整角度，默认为24个，图像数据的图像格式包括但不限于jpg、jpeg、gif、png、bmp任意一种格式，图像数据包括有拍摄本图像的摄像机的编号信息。

进一步地，在步骤2中，计算相邻摄像头拍摄的图像之间的各个相似度的方法为：

计算相邻摄像头拍摄的图像的相似度F：

式中，令相邻摄像头拍摄的图像分别为第一图像和第二图像，第一图像的图像矩阵为M_i和第二图像的图像矩阵为M_i-1，i为相邻摄像头拍摄的图像的顺序编号，i＝1,2,…,N，N为摄像头的总数，δ_i(x,y),δ_i-1(x,y)分别表示M_i，M_i-1中心点周围m×n的像素邻域，M_i(m,n)为取以M_i中心点(x,y)为中心的m×n像素的像素邻域，M_i-1(m,n)为取以M_i-1中心点(x,y)为中心的m×n像素的像素邻域，ΔM_i为相似阈值ΔM_i＝M_i-M_i-1，K为像素邻域中的像素数，K＝m×n像素，m和n为像素邻域的取值大小，可人工设置，默认值m＝8，n＝8，x,y为像素坐标值。

进一步地，在步骤3中，所述相似阈值ΔM_i为ΔM_i＝M_i-M_i-1，即相邻摄像头拍摄的图像矩阵的差值，相邻摄像头拍摄的图像分别为第一图像和第二图像，第一图像的图像矩阵为M_i和第二图像的图像矩阵为M_i-1，i为相邻摄像头拍摄的图像的顺序编号，i＝1,2,…,N，N为摄像头的总数。

所述旋转电机每次接收到调整信号则按顺时针旋转固定的步长，当旋转的角度大于或等于原始角度的45°则接收到调整信号改为按逆时针旋转固定的步长，步长为5°，步长可人工设置，当旋转电机启停信号为高电平时，旋转电机转动，旋转电机电机停止；当旋转电机正反转信号为高电平时，旋转电机正转，否则旋转电机反转。

本发明还提供了一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

摄像采集单元，用于通过动捕系统的摄像机获取图像数据；

相似度计算单元，用于计算相邻摄像机拍摄的图像之间的各个相似度；

摄像机角度调整单元，用于当相似度小于相似阈值时，发出调整信号驱动对应的摄像机的旋转电机对摄像机角度进行调整，并转到摄像采集单元；

校正结束单元，用于当所有的相似度均大于等于相似阈值时，校正结束。

本公开的有益效果为：本发明提供一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法及系统，能够远程的调节摄像头焦距从而保证图像清晰度，通过调节摄像机使用数量，降低损耗的目的，可将被动式动捕系统校正标定工作流程简化，达到为使用者提供更方便的使用环境与更好的设备体验的目的，解决了在安装过程中遇到手动校正繁琐的问题。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1所示为一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法的流程图；

图2所示为一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为根据本公开的一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法。

本公开提出一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法，具体包括以下步骤：

步骤1，通过动捕系统的摄像机获取图像数据；

步骤2，计算相邻摄像机拍摄的图像之间的各个相似度；

步骤3，当相似度小于相似阈值时，发出调整信号驱动对应的摄像机的旋转电机对摄像机角度进行调整，并转到步骤1；

步骤4，当所有的相似度均大于等于相似阈值时，校正结束。

进一步地，在步骤1中，所述动捕系统包括多个摄像机，每个摄像机由一个旋转电机调整角度，默认为24个，图像数据的图像格式包括但不限于jpg、jpeg、gif、png、bmp任意一种格式，图像数据包括有拍摄本图像的摄像机的编号信息。

进一步地，在步骤2中，计算相邻摄像头拍摄的图像之间的各个相似度的方法为：

计算相邻摄像头拍摄的图像的相似度F：

式中，令相邻摄像头拍摄的图像分别为第一图像和第二图像，第一图像的图像矩阵为M_i和第二图像的图像矩阵为M_i-1，i为相邻摄像头拍摄的图像的顺序编号，i＝1,2,…,N，N为摄像头的总数，δ_i(x,y),δ_i-1(x,y)分别表示M_i，M_i-1中心点周围m×n的像素邻域，M_i(m,n)为取以M_i中心点(x,y)为中心的m×n像素的像素邻域，M_i-1(m,n)为取以M_i-1中心点(x,y)为中心的m×n像素的像素邻域，ΔM_i为相似阈值ΔM_i＝M_i-M_i-1，K为像素邻域中的像素数，K＝m×n像素，m和n为像素邻域的取值大小，可人工设置，默认值m＝8，n＝8，x,y为像素坐标值。

进一步地，在步骤3中，所述相似阈值ΔM_i为ΔM_i＝M_i-M_i-1，即相邻摄像头拍摄的图像矩阵的差值，相邻摄像头拍摄的图像分别为第一图像和第二图像，第一图像的图像矩阵为M_i和第二图像的图像矩阵为M_i-1，i为相邻摄像头拍摄的图像的顺序编号，i＝1,2,…,N，N为摄像头的总数。

所述旋转电机每次接收到调整信号则按顺时针旋转固定的步长，当旋转的角度大于或等于原始角度的45°则接收到调整信号改为按逆时针旋转固定的步长，步长为5°，步长可人工设置。

本公开的实施例提供的一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统，如图2所示为本公开的一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统图，该实施例的一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统实施例中的步骤。

所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

摄像采集单元，用于通过动捕系统的摄像机获取图像数据；

相似度计算单元，用于计算相邻摄像机拍摄的图像之间的各个相似度；

摄像机角度调整单元，用于当相似度小于相似阈值时，发出调整信号驱动对应的摄像机的旋转电机对摄像机角度进行调整，并转到摄像采集单元；

校正结束单元，用于当所有的相似度均大于等于相似阈值时，校正结束。

所述一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统的示例，并不构成对一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统可运行系统的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (6)

1.一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，通过动捕系统的摄像机获取图像数据；

步骤2，计算相邻摄像机拍摄的图像之间的各个相似度；

步骤3，当相似度小于相似阈值时，发出调整信号驱动对应的摄像机的旋转电机对摄像机角度进行调整，并转到步骤1；

步骤4，当所有的相似度均大于等于相似阈值时，校正结束。

2.根据权利要求1所述的一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法，其特征在于，在步骤1中，所述动捕系统包括多个摄像机，每个摄像机由一个旋转电机调整角度，图像数据的图像格式包括但不限于jpg、jpeg、gif、png、bmp任意一种格式，图像数据包括有拍摄本图像的摄像机的编号信息。

3.根据权利要求2所述的一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法，其特征在于，在步骤2中，计算相邻摄像头拍摄的图像之间的各个相似度的方法为：

计算相邻摄像头拍摄的图像的相似度F：

式中，令相邻摄像头拍摄的图像分别为第一图像和第二图像，第一图像的图像矩阵为M_i和第二图像的图像矩阵为M_i-1，i为相邻摄像头拍摄的图像的顺序编号，i＝1,2,…,N，N为摄像头的总数，δ_i(x,y),δ_i-1(x,y)分别表示M_i，M_i-1中心点周围m×n的像素邻域，M_i(m,n)为取以M_i中心点(x,y)为中心的m×n像素的像素邻域，M_i-1(m,n)为取以M_i-1中心点(x,y)为中心的m×n像素的像素邻域，ΔM_i为相似阈值ΔM_i＝M_i-M_i-1，K为像素邻域中的像素数，K＝m×n像素。

4.根据权利要求3所述的一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法，其特征在于，在步骤3中，所述相似阈值ΔM_i为ΔM_i＝M_i-M_i-1，即相邻摄像头拍摄的图像矩阵的差值，相邻摄像头拍摄的图像分别为第一图像和第二图像，第一图像的图像矩阵为M_i和第二图像的图像矩阵为M_i-1，i为相邻摄像头拍摄的图像的顺序编号，i＝1,2,…,N，N为摄像头的总数。

5.根据权利要求4所述的一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制方法，其特征在于，所述旋转电机每次接收到调整信号则按顺时针旋转固定的步长，当旋转的角度大于或等于原始角度的45°则接收到调整信号改为按逆时针旋转固定的步长。

6.一种被动式光学动捕系统摄像机校正控制系统，其特征在于，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：

摄像采集单元，用于通过动捕系统的摄像机获取图像数据；

相似度计算单元，用于计算相邻摄像机拍摄的图像之间的各个相似度；

摄像机角度调整单元，用于当相似度小于相似阈值时，发出调整信号驱动对应的摄像机的旋转电机对摄像机角度进行调整，并转到摄像采集单元；

校正结束单元，用于当所有的相似度均大于等于相似阈值时，校正结束。