CN107918278B - 一种影视镜头自动跟焦方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种影视镜头自动跟焦方法，包括以下步骤：S1：PC软件端发送和接收跟焦器数据，通过数据信号控制伺服电机控制镜头焦环；S2：建立跟焦器数据与实际物理数据之间的函数关系；S3：生成自动跟焦方案。本发明实现了PC软件端与跟焦器的通信，构建了跟焦器数据与实际物理数据的函数关系，实现了自动跟焦方案。本发明可以应用于影视拍摄现场，为跟焦人员提供一套软件控制的跟焦实现方案。

Description

一种影视镜头自动跟焦方法
技术领域
本发明涉及计算机软件领域，特别是涉及一种影视镜头自动跟焦方法。
背景技术
影视拍摄中的跟焦，指在拍摄一个镜头时，随着人物或物体趋近或远离摄影机而改变焦距，以使其保持在精确的焦点上。
在实际拍摄中，需要一名跟焦人员先试好每个对焦点的位置，并在镜头做好记号，等开拍的时候，跟焦员一边注意演员的走位以及剧情进展，一边操作跟焦器对焦。
随着技术的发展，出现了无线跟焦***，焦点无需被标记在镜头上，通过无线射频技术让跟焦员即使远离摄影机达300米仍可通过无线控制器进行焦点控制，得益于无线遥控功能，跟焦员的行动完全解放，不用顾及摄影师的位置、连接线位置，只需和摄影师保持合适的距离便可专注于焦点控制。
随着拍摄技术的发展，由软件控制的跟焦***的需求也日趋迫切。在现有的技术下提出了一种基于软件控制的实时跟焦方法，采用COM串口通信，发送命令数据给跟焦器，控制焦环实现实时跟焦的方法，在影视拍摄现场为拍摄人员提供一种软件控制对焦的方法，同时，可以将镜头数据保存，为后期制作提供素材。
目前，现有的无线跟踪***，例如Cmotion，TILTA等，具有通过软件控制焦环的功能，但是，其焦环的控制并没有实现与实际距离一一映射的关系，即对焦距离的物理数据用户并不知晓，同时，软件虽然提供了控制功能，但是焦环位置之间运动过渡，仍然需要工作人员的控制，并没有实现自动跟焦。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的影视镜头自动跟焦方法。
技术方案：本发明所述的影视镜头自动跟焦方法，包括以下步骤：
S1：PC软件端发送和接收跟焦器数据，通过数据信号控制伺服电机控制镜头焦环；
S2：建立跟焦器数据与实际物理数据之间的函数关系；
S3：生成自动跟焦方案。
进一步，所述步骤S2具体包括以下步骤：
S2.1：控制镜头焦环转到对应的刻度Y{y1,y2...,yn}，共n个数据，并记录每个刻度对应的跟焦器数据X{x1,x2,...,xn}；
S2.2：拟合跟焦器数据与实际物理对焦数据之间的函数曲线，计算曲线参数。
进一步，所述步骤S2.2具体包括以下步骤：
S2.21：取刻度Y{y1,y2...,yn}的倒数，也即实际物理对焦数据，记录为
Figure GDA0002774279200000021
S2.22：分别计算∑xi 2、∑xi、
Figure GDA0002774279200000022
和
Figure GDA0002774279200000023
其中i＝1,2...,n；
S2.23：构造矩阵：
Figure GDA0002774279200000024
S2.24：建立Y'与X的数学模型aX+b+Y'＝0，根据式(1)计算参数
Figure GDA0002774279200000025
Figure GDA0002774279200000026
进一步，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S3.1：通过式(2)建立焦点f1到焦点f2变化过渡过程的焦点位置方程：
f(t)＝a0+a1t+a2t2+a3t3 (2)
式(2)中，a0、a1、a2、a3为待计算参数，t为焦点f1到焦点f2变化过程的时间；
通过式(3)建立焦点f1到焦点f2变化过渡过程的速度方程，通过式(4)建立焦点f1到焦点f2变化过渡过程的加速度方程：
Figure GDA0002774279200000027
Figure GDA0002774279200000028
S3.2：根据式(5)所示的约束关系求解a0、a1、a2、a3，从而得出焦点位置方程f(t)的具体形式：
Figure GDA0002774279200000031
式(5)中，T为焦点f1过渡到焦点f2实际所需要的运行时间；
S3.3：根据步骤S3.2得到的焦点位置方程f(t)以及步骤S2得到的跟焦器数据与实际物理数据之间的函数关系，得到焦点位置与跟焦器数据之间一一映射的关系；
S3.4：将焦点位置对应的跟焦器数据发送至跟焦器，实现自动跟焦。
进一步，所述步骤S1中，PC软件端通过串口发送和接收跟焦器数据。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1)实现了从一个焦点到另一个焦点的自动化过渡过程，相较于传统的人工控制，提高了软件控制的焦环的效率与准确性；
2)以数学模型拟合跟焦器数据与实际物理对焦数据，提升了控制物理对焦的精度。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中步骤S1的示意图；
图2为本发明具体实施方式中步骤S3的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。
本具体实施方式公开了一种影视镜头自动跟焦方法，包括以下步骤：
S1：PC软件端通过串口发送和接收跟焦器数据，通过数据信号控制伺服电机控制镜头焦环，如图1所示。
S2：建立跟焦器数据与实际物理数据之间的函数关系，具体包括以下步骤：
S2.1：控制镜头焦环转到对应的刻度Y{y1,y2...,yn}，共n个数据，并记录每个刻度对应的跟焦器数据X{x1,x2,...,xn}；
S2.2：拟合跟焦器数据与实际物理对焦数据之间的函数曲线，计算曲线参数，具体包括以下步骤：
S2.21：取刻度Y{y1,y2...,yn}的倒数，也即实际物理对焦数据，记录为
Figure GDA0002774279200000041
S2.22：分别计算∑xi 2、∑xi、
Figure GDA0002774279200000042
和
Figure GDA0002774279200000043
其中i＝1,2...,n；
S2.23：构造矩阵：
Figure GDA0002774279200000044
S2.24：建立Y'与X的数学模型aX+b+Y'＝0，根据式(1)计算参数
Figure GDA0002774279200000045
Figure GDA0002774279200000046
S3：生成自动跟焦方案，如图2所示，具体包括以下步骤：
S3.1：通过式(2)建立焦点f1到焦点f2变化过渡过程的焦点位置方程：
f(t)＝a0+a1t+a2t2+a3t3(2)
式(2)中，a0、a1、a2、a3为待计算参数，t为焦点f1到焦点变化过程的时间；
通过式(3)建立焦点f1到焦点f2变化过渡过程的速度方程，通过式(4)建立焦点f1到焦点f2变化过渡过程的加速度方程：
Figure GDA0002774279200000047
Figure GDA0002774279200000048
S3.2：根据式(5)所示的约束关系求解a0、a1、a2、a3，从而得出焦点位置方程f(t)的具体形式：
Figure GDA0002774279200000049
式(5)中，T为焦点f1过渡到焦点f2实际所需要的运行时间；
S3.3：根据步骤S3.2得到的焦点位置方程f(t)以及步骤S2得到的跟焦器数据与实际物理数据之间的函数关系，得到焦点位置与跟焦器数据之间一一映射的关系；
S3.4：将焦点位置对应的跟焦器数据发送至跟焦器，实现自动跟焦。
由此，本具体实施方式实现了软件与跟焦器的通信，构建了跟焦器数据与实际物理数据的函数关系，并实现了一套焦点过渡的方案，最终实现自动跟焦的应用。本发明可以应用于影视拍摄现场，为跟焦人员提供一套软件控制的跟焦实现方案。

Claims (4)

1.一种影视镜头自动跟焦方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：PC软件端发送和接收跟焦器数据，通过数据信号控制伺服电机控制镜头焦环；
S2：建立跟焦器数据与实际物理数据之间的函数关系；
S3：生成自动跟焦方案；
所述步骤S3具体包括以下步骤：
S3.1：通过式(2)建立焦点f1到焦点f2变化过渡过程的焦点位置方程：
f(t)＝a0+a1t+a2t2+a3t3 (2)
式(2)中，a0、a1、a2、a3为待计算参数，t为焦点f1到焦点f2变化过程的时间；
通过式(3)建立焦点f1到焦点f2变化过渡过程的速度方程，通过式(4)建立焦点f1到焦点f2变化过渡过程的加速度方程：
Figure FDA0002774279190000011
Figure FDA0002774279190000012
S3.2：根据式(5)所示的约束关系求解a0、a1、a2、a3，从而得出焦点位置方程f(t)的具体形式：
Figure FDA0002774279190000013
式(5)中，T为焦点f1过渡到焦点f2实际所需要的运行时间；
S3.3：根据步骤S3.2得到的焦点位置方程f(t)以及步骤S2得到的跟焦器数据与实际物理数据之间的函数关系，得到焦点位置与跟焦器数据之间一一映射的关系；
S3.4：将焦点位置对应的跟焦器数据发送至跟焦器，实现自动跟焦。
2.根据权利要求1所述的影视镜头自动跟焦方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：
S2.1：控制镜头焦环转到对应的刻度Y{y1,y2...,yn}，共n个数据，并记录每个刻度对应的跟焦器数据X{x1,x2,...,xn}；
S2.2：拟合跟焦器数据与实际物理对焦数据之间的函数曲线，计算曲线参数。
3.根据权利要求2所述的影视镜头自动跟焦方法，其特征在于：所述步骤S2.2具体包括以下步骤：
S2.21：取刻度Y{y1,y2...,yn}的倒数，也即实际物理对焦数据，记录为
Figure FDA0002774279190000021
S2.22：分别计算∑xi 2、∑xi、
Figure FDA0002774279190000022
和
Figure FDA0002774279190000023
其中i＝1,2...,n；
S2.23：构造矩阵：
Figure FDA0002774279190000024
S2.24：建立Y'与X的数学模型aX+b+Y'＝0，根据式(1)计算参数
Figure FDA0002774279190000025
Figure FDA0002774279190000026
4.根据权利要求1所述的影视镜头自动跟焦方法，其特征在于：所述步骤S1中，PC软件端通过串口发送和接收跟焦器数据。
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