CN114157803B - 虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法及摄像机承托设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法及摄像机承托设备，所述摄像机设置于摄像机承托设备上，摄像机承托设备具有固定不动的设备零点，虚拟现实拍摄场景中具有拍摄坐标原点，所述定位方法包括：在以设备零点为坐标原点的坐标系中，获取摄像机在第一位置处相对于设备零点的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第一倾斜角度，以及获取摄像机在第二位置处相对于设备零点的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度；根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度以及第二倾斜角度计算所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

Description

虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法及摄像机承托设备

技术领域

本发明涉及影像设备技术领域，具体的涉及虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法及摄像机承托设备。

背景技术

在广播级演播室中实现虚拟现实拍摄，需要实时计算摄像机相对于演播室坐标原点的位置和角度关系。虚拟摇臂、轨道机器人等虚拟设备利用光电、磁电编码器，可以实时计算摄像机相对于虚拟摇臂、轨道机器人等虚拟设备自身设备零点的位置和角度关系。那么如何获取摄像机和演播室坐标原点的位置关系，是本发明所要解决的问题。

最直接，也是最准确的方式，是通过人工测量。通常的，虚拟设备上会有自身设备零点的标记，那么，我们只需要用卷尺等测长工具，测量设备零点和演播室坐标原点的位置关系，测量后，将得到的坐标差输入虚拟系统，即可实时获取摄像机和演播室坐标原点的位置关系。同时，带来的问题是，如果在下一次拍摄前，需要重新移动虚拟设备在演播室中的位置，就需要重新用卷尺等测长工具对设备零点和演播室坐标原点重新进行测量，这个过程，操作比较繁琐，往往需要耗费一定时间，影响节目的拍摄进度和效率。

实际使用发现，在同一个演播室中，由于地面是纯平面的，无论如何移动虚拟设备，虚拟设备的零点和演播室坐标原点的高度差会保持不变，所以，只需要通过一些技术手段，计算出虚拟设备零点和演播室坐标原点在地平面上的坐标关系即可。因此，有虚拟厂商为提高移动虚拟设备后获取设备零点和演播室坐标原点位置关系的效率，提出一种叫做“两点定位”的方式，参见图1所示，其流程主要包括以下步骤：

1、以演播室零点A为起点，平行于演播室蓝箱墙面且平行于地面绘制一条线段，线段终点为B，做好标记，记录线段AB的距离为m。

2、在演播室中，对虚拟设备进行随意移动。其位置为C点。

3、移动后，保持虚拟设备不动，仅仅旋转虚拟设备的云台，通过调整摄像机变焦，使A点出现在摄像机画面中心线上，并按下设置键KeyA。

4、保持虚拟设备不动，仅仅旋转虚拟设备的云台，通过调整摄像机变焦，使B点出现在摄像机画面中心线上，并按下设置键KeyB。

5、此时，通过三角函数即可求出虚拟设备零点和演播室坐标原点的位置关系。

不难看出，“两点定位”虽然可以提高效率，但是，存在如下的缺点：

1、某些虚拟演播室蓝箱材质昂贵，在演播室墙面贴可识别标记点，会影响整个演播室的观感和品质，而且有色标记还会给虚拟演播室抠图提出要求。

2、人为在演播室过零点A，平行于地面绘制一条线段，线段终点为B，做好标记这个过程在某些时候，并不顺利，例如演播室零点A，并没有在蓝箱背景墙上，那么过零点A平行地面绘制的线段将会是悬空的，无法在空中做标记B。

以上种种问题表明，这种“两点定位”方式依然有局限性。

如何在不通过在演播室做标记点B来实现自动计算虚拟设备零点与演播室原点的位置关系呢？有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决了上述技术问题，本发明提出了虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法及摄像机承托设备，具体技术方案如下：

虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，所述摄像机设置于摄像机承托设备上，所述摄像机承托设备具有固定不动的设备零点，所述虚拟现实拍摄场景中具有拍摄坐标原点，所述定位方法包括：

在以设备零点为坐标原点的坐标系中，获取摄像机在第一位置处相对于设备零点的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第一倾斜角度，以及获取摄像机在第二位置处相对于设备零点的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度；

根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度以及第二倾斜角度计算所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

作为本发明的可选实施方式，所述根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度以及第二倾斜角度计算所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标包括：

根据第一位置坐标、第一倾斜角度构建第一位置坐标点与拍摄坐标原点连线的第一直线方程；

根据第二位置坐标、第二倾斜角度构建第二位置坐标点与拍摄坐标原点连线的第二直线方程；

根据第一直线方程和第二直线方程求出交点坐标，即为所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

作为本发明的可选实施方式，所述第一位置坐标为(x1，y1)，第一倾斜角度为第一位置坐标点与拍摄坐标原点的连线与y轴之间的夹角α1，构建第一直线方程为y＝k1x+b1，其中k1＝tan(α1+90°)，b1＝y1-tan(α1+90°)·x1；

所述第二位置坐标为(x2，y2)，第二倾斜角度为第二位置坐标点与拍摄坐标原点的连线与y轴之间的夹角α2，构建第二直线方程为y＝k2x+b2，其中k2＝tan(α2+90°)，b2＝y2-tan(α2+90°)·x2；

联立方程组y＝k1x+b1和y＝k2x+b2，得到交点坐标为

或者

作为本发明的可选实施方式，所述通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标包括：

分别对交点坐标的x0、y0分别取相反数，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标为：

或者

将所述设备零点在控制系统的坐标由(0，0)更新为(x0’，y0’)。

作为本发明的可选实施方式，所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法包括：

进行设备零点初始化设置，将设备零点的坐标值设置为(0，0)

操控摄像机承托设备将摄像机设置于第一位置，摄像机承托设备接收云台控制指令控制云台带动摄像机旋转对准所述拍摄坐标原点，当接收到设置键KeySet被触发时，获取摄像机的第一位置坐标和第一倾斜角度；

操控摄像机承托设备将摄像机运动至第二位置，摄像机承托设备接收云台控制指令控制云台带动摄像机旋转对准所述拍摄坐标原点，当接收到设置键KeySet再次被触发时，获取摄像机的第二位置坐标和第二倾斜角度；

计算得到所述摄像机承托设备设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标值，并更新所述设备零点的坐标值。

作为本发明的可选实施方式，所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法包括：

所述的摄像机承托设备为摄像摇臂机器人，包括伸缩摇臂、摇臂支撑底座及摄像云台，所述的伸缩摇臂安装在摇臂支撑底座上，所述的摄像云台设置在伸缩摇臂上，通过转动、伸缩所述伸缩摇臂带动摄像云台运动，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述摇臂支撑底座上的固定位置点；

将所述摇臂支撑底座置于拍摄场景中的任意位置，且保持设备零点的坐标系的X轴/Y轴与拍摄坐标原点的X轴/Y轴平行设置；

保持所述摇臂支撑底座的位置固定不动，通过控制所述伸缩摇臂将摄像机依次设置于第一位置和第二位置。

作为本发明的可选实施方式，所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法包括：

所述的摄像机承托设备为轨道机器人，包括轨道、摄像车、升降柱及摄像云台，所述的摄像车设置在轨道上可沿轨道往复运动，所述的升降柱设置在摄像车上，可进行升降运动，所述的摄像云台设置在升降柱的上端，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述轨道上的固定位置点；

将所述轨道置于拍摄场景中的任意位置，且保持设备零点的坐标系的X轴/Y轴与拍摄坐标原点的X轴/Y轴平行设置；

保持所述轨道的位置固定不动，通过控制所述摄像车、升降柱将摄像机依次设置于第一位置和第二位置。

本实施例同时提供摄像机承托设备，用于承载摄像机，所述摄像机承托设备包括控制系统，控制系统可实现虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，所述摄像机承托设备具有固定不动的设备零点，虚拟现实拍摄场景中具有拍摄坐标原点，所述定位方法包括：

在以设备零点为坐标原点的坐标系中，获取摄像机在第一位置处相对于设备零点的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第一倾斜角度，以及获取摄像机在第二位置处相对于设备零点的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度；

根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度以及第二倾斜角度计算所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

作为本发明的可选实施方式，所述的摄像机承托设备为摄像摇臂机器人，包括伸缩摇臂、摇臂支撑底座及摄像云台，所述的伸缩摇臂安装在摇臂支撑底座上，所述的摄像云台设置在伸缩摇臂上，通过转动、伸缩所述伸缩摇臂带动摄像云台运动，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述摇臂支撑底座上的固定位置点；

或者，所述的摄像机承托设备为轨道机器人，包括轨道、摄像车、升降柱及摄像云台，所述的摄像车设置在轨道上可沿轨道往复运动，所述的升降柱设置在摄像车上，可进行升降运动，所述的摄像云台设置在升降柱的上端，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述轨道上的固定位置点。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行程序，所述计算机可执行程序被执行时，实现所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法利用摄像机承托设备本身可以将摄像机驱动至不同的位置，且每个位置相对于摄像机承托设备的参数都是可以被检测的特点，通过将摄像机分别置于至少两个位置，且在两个位置均实现对拍摄坐标原点的对焦定位，分别获取摄像机在第一位置处相对于设备零点的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第一倾斜角度，在第二位置处相对于设备零点的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度，通过构建数学模型即可计算出拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，再通过坐标转换，即可得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。将设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标输入到摄像机承托设备的控制系统后，摄像机在设备零点坐标以及摄像机相对于设备零点的位置参数，即可实时得到摄像机在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

因此，本发明的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法通过对拍摄坐标原点这一点在不同位置进行定位，通过采集摄像机承托设备中各个位置的位置参数，构建几何数学模型，通过计算即可得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，实现了“一点定位”的方式：

本发明的“一点定位”相对于人工直接测量而言，无须测量，只需要操作虚拟设备即可获取虚拟设备零点和拍摄坐标原点的位置关系，省去了人工的繁琐操作，极大的提高了效率。

本发明的“一点定位”相对于“两点定位”而言，无需在虚拟现实拍摄场景中进行任何的标记和测量，对于虚拟现实拍摄场景“零破坏”，且避免了由于拍摄坐标原点不在某个特定墙面而造成无法设置B点标记的问题，使得自动获取设备零点和拍摄坐标原点的位置关系不受场地和原点位置的限制。

本发明的“一点定位”的定位过程通过位置改变与数学计算相结合，无需复杂繁琐的操作，简单可靠，且可随意更改位置，在摄像机承托设备每次更改位置后，只需要重复操作后重置设备零点坐标即可。

附图说明：

图1背景技术中“两点定位”的数学模型示意图；

图2本发明的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法的数学模型示意图一；

图3本发明的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法的数学模型示意图二；

图4本发明的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法的流程图一；

图5本发明的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法的流程图二；

图6本发明的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法的流程图三；

图7本发明轨道机器人的立体结构示意图；

图8本发明摄像摇臂机器人的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图2、图3及图4所示，本实施例提供虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，所述摄像机设置于摄像机承托设备上，所述摄像机承托设备具有固定不动的设备零点C，所述虚拟现实拍摄场景中具有拍摄坐标原点A，所述定位方法包括：

在以设备零点C为坐标原点的坐标系中，获取摄像机在第一位置处D相对于设备零点C的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点A的第一倾斜角度α1，以及获取摄像机在第二位置处E相对于设备零点C的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度α2；

根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度α1以及第二倾斜角度α2计算所述拍摄坐标原点A在以设备零点C为坐标原点的坐标系中的位置坐标，通过坐标转换，得到设备零点C在以拍摄坐标原点A为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

本实施例的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法利用摄像机承托设备本身可以将摄像机驱动至不同的位置，且每个位置相对于摄像机承托设备的参数都是可以被检测的特点，通过将摄像机分别置于至少两个位置，且在两个位置均实现对拍摄坐标原点的对焦定位，分别获取摄像机在第一位置处相对于设备零点的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第一倾斜角度，在第二位置处相对于设备零点的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度，通过构建数学模型即可计算出拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，再通过坐标转换，即可得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。将设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标输入到摄像机承托设备的控制系统后，摄像机在设备零点坐标以及摄像机相对于设备零点的位置参数，即可实时得到摄像机在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

因此，本实施例的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法通过对拍摄坐标原点这一点在不同位置进行定位，通过采集摄像机承托设备中各个位置的位置参数，构建几何数学模型，通过计算即可得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，实现了“一点定位”的方式。

本实施例的“一点定位”相对于人工直接测量而言，无须测量，只需要操作虚拟设备即可获取虚拟设备零点和拍摄坐标原点的位置关系，省去了人工的繁琐操作，极大的提高了效率。

本实施例的“一点定位”相对于“两点定位”而言，无需在虚拟现实拍摄场景中进行任何的标记和测量，对于虚拟现实拍摄场景“零破坏”，且避免了由于拍摄坐标原点不在某个特定墙面而造成无法设置B点标记的问题，使得自动获取设备零点和拍摄坐标原点的位置关系不受场地和原点位置的限制。

本实施例“一点定位”的定位过程通过位置改变与数学计算相结合，无需复杂繁琐的操作，简单可靠，且可随意更改位置，在摄像机承托设备每次更改位置后，只需要重复操作后重置设备零点坐标即可。

参见图2及图5所示，本实施例的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法中根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度α1以及第二倾斜角度α2计算所述拍摄坐标原点A在以设备零点为坐标原点C的坐标系中的位置坐标包括：

根据第一位置坐标、第一倾斜角度α1构建第一位置坐标点D与拍摄坐标原点A连线的第一直线方程；

根据第二位置坐标、第二倾斜角度α2构建第二位置坐标点E与拍摄坐标原点A连线的第二直线方程；

根据第一直线方程和第二直线方程求出交点坐标，即为所述拍摄坐标原点A在以设备零点C为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

本实施例的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，摄像机在两个不同的位置D、E都去与拍摄坐标原点A进行对准，根据数学几何关系，会分别存在过拍摄坐标原点A和第一位置坐标点D的第一直线，和过拍摄坐标原点A和第二位置坐标点E的第二直线，而两条直线的交点就是拍摄坐标原点A。而在以设备零点为坐标原点C的坐标系中，第一倾斜角度α1、第二倾斜角度α2可由云台的编码器获取，根据第一倾斜角度α1、第二倾斜角度α2可以得到第一直线、第二直线的斜率，第一位置坐标、第二位置坐标可由摄像机承托设备的控制系统中直接获取，再根据直线上的一点坐标即可得到第一直线方程和第二直线方程，联立直线方程即可求出交点A的坐标。

具体地，本实施例的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法中所述第一位置坐标为(x1，y1)，第一倾斜角度为第一位置坐标点与拍摄坐标原点的连线与y轴之间的夹角α1，构建第一直线方程为y＝k1x+b1，其中k1＝tan(α1+90°)，b1＝y1-tan(α1+90°)·x1；

所述第二位置坐标为(x2，y2)，第二倾斜角度为第二位置坐标点与拍摄坐标原点的连线与y轴之间的夹角α2，构建第二直线方程为y＝k2x+b2，其中k2＝tan(α2+90°)，b2＝y2-tan(α2+90°)·x2；

联立方程组y＝k1x+b1和y＝k2x+b2，得到交点坐标为

或者

进一步地，本实施例的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法中所述通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标包括：

分别对交点坐标的x0、y0分别取相反数，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标为：

或者

将所述设备零点在控制系统的坐标由(0，0)更新为(x0’，y0’)。

需要说明的是，本实施例在进行上述坐标系的转换时，需要在放置操控摄像机承托设备时保持设备零点的坐标系的X轴/Y轴与拍摄坐标原点的X轴/Y轴平行设置，此处可通过参考虚拟拍摄环境中拍摄坐标原点的X轴/Y轴的大概方向实现即可，并不做精准要求。

参见图6所示，本实施例的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，包括：

进行设备零点初始化设置，将设备零点的坐标值设置为(0，0)；

操控摄像机承托设备将摄像机设置于第一位置，摄像机承托设备接收云台控制指令控制云台带动摄像机旋转对准所述拍摄坐标原点，当接收到设置键KeySet被触发时，获取摄像机的第一位置坐标和第一倾斜角度；

操控摄像机承托设备将摄像机运动至第二位置，摄像机承托设备接收云台控制指令控制云台带动摄像机旋转对准所述拍摄坐标原点，当接收到设置键KeySet再次被触发时，获取摄像机的第二位置坐标和第二倾斜角度；

计算得到所述摄像机承托设备设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标值，并更新所述设备零点的坐标值。

具体地，针对不同的摄像机承托设备，本实施例的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，包括：

若所述的摄像机承托设备为摄像摇臂机器人，包括伸缩摇臂、摇臂支撑底座及摄像云台，所述的伸缩摇臂安装在摇臂支撑底座上，所述的摄像云台设置在伸缩摇臂上，通过转动、伸缩所述伸缩摇臂带动摄像云台运动，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述摇臂支撑底座上的固定位置点；

将所述摇臂支撑底座置于拍摄场景中的任意位置，且保持设备零点的坐标系的X轴/Y轴与拍摄坐标原点的X轴/Y轴平行设置；

保持所述摇臂支撑底座的位置固定不动，通过控制所述伸缩摇臂将摄像机依次设置于第一位置和第二位置。

若所述的摄像机承托设备为轨道机器人，包括轨道、摄像车、升降柱及摄像云台，所述的摄像车设置在轨道上可沿轨道往复运动，所述的升降柱设置在摄像车上，可进行升降运动，所述的摄像云台设置在升降柱的上端，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述轨道上的固定位置点；

将所述轨道置于拍摄场景中的任意位置，且保持设备零点的坐标系的X轴/Y轴与拍摄坐标原点的X轴/Y轴平行设置；

保持所述轨道的位置固定不动，通过控制所述摄像车、升降柱将摄像机依次设置于第一位置和第二位置。

另外，还需要说明的时，由于本实施例的虚拟现实拍摄场景是一个三维立体空间，原则上需要构建XYZ三维立体坐标系，但是由于摄像机承托设备所处的平面与拍摄坐标原点在Z轴上处于同一平面，因此，摄像机承托设备的设备零点坐标相对于拍摄坐标原点在Z轴上是处于同一平面或者高度值是固定的，只需根据摄像机承托设备的自身参数直接输入Z轴坐标值即可，因而，本实施例的定位方法将三维空间的运算转换成二维运算，更加简单。

本实施例同时提供一种摄像机承托设备，用于承载摄像机，所述摄像机承托设备包括控制系统，控制系统可实现虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，所述摄像机承托设备具有固定不动的设备零点，虚拟现实拍摄场景中具有拍摄坐标原点，所述定位方法包括：

在以设备零点为坐标原点的坐标系中，获取摄像机在第一位置处相对于设备零点的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第一倾斜角度，以及获取摄像机在第二位置处相对于设备零点的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度；

根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度以及第二倾斜角度计算所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

本实施例的摄像机承托设备利用控制系统可实现虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位，控制系统中内置的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法利用摄像机承托设备本身可以将摄像机驱动至不同的位置，且每个位置相对于摄像机承托设备的参数都是可以被检测的特点，通过将摄像机分别置于至少两个位置，且在两个位置均实现对拍摄坐标原点的对焦定位，分别获取摄像机在第一位置处相对于设备零点的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第一倾斜角度，在第二位置处相对于设备零点的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度，通过构建数学模型即可计算出拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，再通过坐标转换，即可得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。将设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标输入到摄像机承托设备的控制系统后，摄像机在设备零点坐标以及摄像机相对于设备零点的位置参数，即可实时得到摄像机在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标。

进一步地，参见图8所示，本实施例的摄像机承托装置为摄像摇臂机器人，包括伸缩摇臂700、摇臂支撑底座及云台900，所述的伸缩摇臂700安装在摇臂支撑底座上，所述的云台900设置在伸缩摇臂700上，通过转动、伸缩所述伸缩摇臂700带动云台900运动，摄像机1000安装在云台900上，所述的设备零点选取为所述摇臂支撑底座上的固定位置点。本实施例的摇臂支撑底座包括支撑三脚架500和固定在支撑三角架500上端的回转机构600，所述的伸缩摇臂700可俯仰回转的设置在回转机构600上。

或者，参见图7所示，本实施例所述的摄像机承托装置为轨道机器人，包括轨道100、摄像车400、升降柱200及云台300，所述的摄像车400设置在轨道100上可沿轨道往复运动，所述的升降柱200设置在摄像车400上，可进行升降运动，所述的云台300设置在升降柱200的上端，摄像机1000安装在云台300上，所述的设备零点选取为所述轨道上的固定位置点。

本实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行程序，所述计算机可执行程序被执行时，实现所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法。

本实施例所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

本实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机可执行程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，所述处理器执行所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法。

电子设备以通用计算设备的形式表现。其中处理器可以是一个，也可以是多个并且协同工作。本发明也不排除进行分布式处理，即处理器可以分散在不同的实体设备中。本发明的电子设备并不限于单一实体，也可以是多个实体设备的总和。

所述存储器存储有计算机可执行程序，通常是机器可读的代码。所述计算机可读程序可以被所述处理器执行，以使得电子设备能够执行本发明的方法，或者方法中的至少部分步骤。

所述存储器包括易失性存储器，例如随机存取存储单元(RAM)和/或高速缓存存储单元，还可以是非易失性存储器，如只读存储单元(ROM)。

应当理解，本发明的电子设备中还可以包括上述示例中未示出的元件或组件。例如，有些电子设备中还包括有显示屏等显示单元，有些电子设备还包括人机交互元件，例如按扭、键盘等。只要该电子设备能够执行存储器中的计算机可读程序以实现本发明方法或方法的至少部分步骤，均可认为是本发明所涵盖的电子设备。通过以上对实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，本发明可以由能够执行特定计算机程序的硬件来实现，例如本发明的系统，以及系统中包含的电子处理单元、服务器、客户端、手机、控制单元、处理器等。本发明也可以由执行本发明的方法的计算机软件来实现，例如由微处理器、电子控制单元，客户端、服务器端等执行的控制软件来实现。但需要说明的是，执行本发明的方法的计算机软件并不限于由一个或特定个的硬件实体中执行，其也可以是由不特定具体硬件的以分布式的方式来实现。对于计算机软件，软件产品可以存储在一个计算机可读的存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，也可以分布式存储于网络上，只要其能使得电子设备执行根据本发明的方法。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，所述摄像机设置于摄像机承托设备上，所述摄像机承托设备具有固定不动的设备零点，所述虚拟现实拍摄场景中具有拍摄坐标原点，其特征在于，所述定位方法包括：

在以设备零点为坐标原点的坐标系中，获取摄像机在第一位置处相对于设备零点的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第一倾斜角度，以及获取摄像机在第二位置处相对于设备零点的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度；

根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度以及第二倾斜角度计算所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标；

所述根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度以及第二倾斜角度计算所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标包括：

根据第一位置坐标、第一倾斜角度构建第一位置坐标点与拍摄坐标原点连线的第一直线方程；

根据第二位置坐标、第二倾斜角度构建第二位置坐标点与拍摄坐标原点连线的第二直线方程；

根据第一直线方程和第二直线方程求出交点坐标，即为所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标；

所述第一位置坐标为(x1，y1)，第一倾斜角度为第一位置坐标点与拍摄坐标原点的连线与y轴之间的夹角α1，构建第一直线方程为y＝k1x+b1，其中k1＝tan(α1+90°)，b1＝y1-tan(α1+90°)·x1；

所述第二位置坐标为(x2，y2)，第二倾斜角度为第二位置坐标点与拍摄坐标原点的连线与y轴之间的夹角α2，构建第二直线方程为y＝k2x+b2，其中k2＝tan(α2+90°)，b2＝y2-tan(α2+90°)·x2；

联立方程组y＝k1x+b1和y＝k2x+b2，得到交点坐标为

或者

所述通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标包括：

分别对交点坐标的x0、y0分别取相反数，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标为：

或者

将所述设备零点在控制系统的坐标由(0，0)更新为(x0’，y0’)。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，其特征在于，包括：

进行设备零点初始化设置，将设备零点的坐标值设置为(0，0)；

操控摄像机承托设备将摄像机设置于第一位置，摄像机承托设备接收云台控制指令控制云台带动摄像机旋转对准所述拍摄坐标原点，当接收到设置键KeySet被触发时，获取摄像机的第一位置坐标和第一倾斜角度；

操控摄像机承托设备将摄像机运动至第二位置，摄像机承托设备接收云台控制指令控制云台带动摄像机旋转对准所述拍摄坐标原点，当接收到设置键KeySet再次被触发时，获取摄像机的第二位置坐标和第二倾斜角度；

计算得到所述摄像机承托设备设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标值，并更新所述设备零点的坐标值。

3.根据权利要求2所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，其特征在于，

所述的摄像机承托设备为摄像摇臂机器人，包括伸缩摇臂、摇臂支撑底座及摄像云台，所述的伸缩摇臂安装在摇臂支撑底座上，所述的摄像云台设置在伸缩摇臂上，通过转动、伸缩所述伸缩摇臂带动摄像云台运动，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述摇臂支撑底座上的固定位置点；

所述定位方法包括：将所述摇臂支撑底座置于拍摄场景中的任意位置，且保持设备零点的坐标系的X轴/Y轴与拍摄坐标原点的X轴/Y轴平行设置；

保持所述摇臂支撑底座的位置固定不动，通过控制所述伸缩摇臂将摄像机依次设置于第一位置和第二位置。

4.根据权利要求2所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，其特征在于，

所述的摄像机承托设备为轨道机器人，包括轨道、摄像车、升降柱及摄像云台，所述的摄像车设置在轨道上可沿轨道往复运动，所述的升降柱设置在摄像车上，可进行升降运动，所述的摄像云台设置在升降柱的上端，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述轨道上的固定位置点；

所述定位方法包括：将所述轨道置于拍摄场景中的任意位置，且保持设备零点的坐标系的X轴/Y轴与拍摄坐标原点的X轴/Y轴平行设置；

保持所述轨道的位置固定不动，通过控制所述摄像车、升降柱将摄像机依次设置于第一位置和第二位置。

5.摄像机承托设备，用于承载摄像机，其特征在于，

所述摄像机承托设备包括控制系统，控制系统可实现虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法，所述摄像机承托设备具有固定不动的设备零点，虚拟现实拍摄场景中具有拍摄坐标原点，所述定位方法包括：

在以设备零点为坐标原点的坐标系中，获取摄像机在第一位置处相对于设备零点的第一位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第一倾斜角度，以及获取摄像机在第二位置处相对于设备零点的第二位置坐标和相对于拍摄坐标原点的第二倾斜角度；

根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度以及第二倾斜角度计算所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标，通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标；

所述根据所述第一位置坐标、第二位置坐标、第一倾斜角度以及第二倾斜角度计算所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标包括：

根据第一位置坐标、第一倾斜角度构建第一位置坐标点与拍摄坐标原点连线的第一直线方程；

根据第二位置坐标、第二倾斜角度构建第二位置坐标点与拍摄坐标原点连线的第二直线方程；

根据第一直线方程和第二直线方程求出交点坐标，即为所述拍摄坐标原点在以设备零点为坐标原点的坐标系中的位置坐标；

所述第一位置坐标为(x1，y1)，第一倾斜角度为第一位置坐标点与拍摄坐标原点的连线与y轴之间的夹角α1，构建第一直线方程为y＝k1x+b1，其中k1＝tan(α1+90°)，b1＝y1-tan(α1+90°)·x1；

所述第二位置坐标为(x2，y2)，第二倾斜角度为第二位置坐标点与拍摄坐标原点的连线与y轴之间的夹角α2，构建第二直线方程为y＝k2x+b2，其中k2＝tan(α2+90°)，b2＝y2-tan(α2+90°)·x2；

联立方程组y＝k1x+b1和y＝k2x+b2，得到交点坐标为

或者

所述通过坐标转换，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标包括：

分别对交点坐标的x0、y0分别取相反数，得到设备零点在以拍摄坐标原点为坐标原点的坐标系中的位置坐标为：

或者

将所述设备零点在控制系统的坐标由(0，0)更新为(x0’，y0’)。

6.根据权利要求5所述的摄像机承托设备，其特征在于，

所述的摄像机承托设备为摄像摇臂机器人，包括伸缩摇臂、摇臂支撑底座及摄像云台，所述的伸缩摇臂安装在摇臂支撑底座上，所述的摄像云台设置在伸缩摇臂上，通过转动、伸缩所述伸缩摇臂带动摄像云台运动，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述摇臂支撑底座上的固定位置点；

或者，所述的摄像机承托设备为轨道机器人，包括轨道、摄像车、升降柱及摄像云台，所述的摄像车设置在轨道上可沿轨道往复运动，所述的升降柱设置在摄像车上，可进行升降运动，所述的摄像云台设置在升降柱的上端，所述的摄像机安装在摄像云台上，所述的设备零点选取为所述轨道上的固定位置点。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行程序，所述计算机可执行程序被执行时，实现如权利要求1-4中任意一项所述的虚拟现实拍摄场景中摄像机的定位方法。

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