CN1416538A - 用于确定摄像机运动控制标准的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明把已知的电影摄影处理和计算机提供的一个场景内的图像的表示合并，从而根据被记录的场景的内容捕获高质量的可供愉快观看的图像。本发明动态地确定用于控制摄像机运动所需的标准，从而根据计算机确定的场景内容执行已知的摄像机运动序列。例如，通过知道在场景中对象的数量和位置，可以确定用于控制摄像机运动，从而实现已知的摄像机运动序列的标准。

Description

用于确定摄像机运动控制标准的方法和装置
本发明的领域
本发明涉及一种摄像机控制。更具体地说，本发明涉及一种用于根据被观看的场景的内容控制摄像机运动序列的动态确定标准。
发明背景
在本领域中，电影摄影技术是熟知的。因为第一运动图像摄像机的研发，许多电影摄影技术处于继续研发中。因而，通过实验研发了许多技术，这些技术使得能够观看记录的场景或图像，达到娱乐效果。其中一些技术例如摇摄持续时间，缩放程度和速度以及摄像机倾斜角被改变和试验，以便找到能够获得搞笑观众的图像的摇摄速率，缩放速率和倾斜角。
随着新的革新进入电影摄影工业，电影摄影师继续实验用于捕获和显示场景的不同方式。例如，可以使用不同的摄像机角度捕获一个场景，以便改变所述场景的观众透视效果。此外，可以使用不同的记录时间捕捉观众的注意，或者把观众的注意集中在场景中的特定对象上。
在摄像机技术发展中，通过所述大量的实验，得出了关于在胶卷、磁带上或者实时传输例如电视传输中捕获场景的特定外观的标准。这些经验得出的标准对于专业人员是熟知的，但是不为一般的或者偶尔的用户所知。因而，想要摇摄一个场景的一般或偶尔的用户可能进行得太快或者太慢。在每种情况下，最终捕获的图像当在太短的时间间隔或者在太长的时间间隔内显示时都会使得看起来不愉快。因而，为了获得高质量的可供愉快地观看的图像，用户必须付出大量的时间和精力来获得用于执行这些由实验得出的标准的技巧。另外，偶尔的用户必须恳请已经掌握按照得出的标准操作摄像机设备所需的技巧的人员。在前一种情况下，用于获得所需技巧而付出的时间和精力是繁重而浪费的，因为这些技巧必须被不断地实践和更新。在后一种情况下，则经常需要专业人员执行相当程式化的和熟知的任务。因而，需要把使用由实验得出的标准的摄像技术包括在一种摄像设备中，所述摄像设备能够使用户获得高质量的可供愉快观看的图像，而不会成为不必要的负担，并且不需要经验。
发明概述
本发明包括电影摄影处理，其中具有由计算机产生的一个场景内的图像表示，以便根据记录的场景的内容产生高质量的，可供愉快观看的图像。本发明包括一种用于确定用来自动控制已知的摄像机的标准的方法和装置。更具体地说，接收第一输入，用于从多个已知的摄像机参数序列中选择至少一个已知的摄像机参数序列，其中所选择的摄像机参数提供用于执行已知的摄像机运动的一般化的指令。本发明还接收第二输入，所述第二输入由表示场景中的对象的高值的参数构成。然后，本发明响应所述高值参数，确定用于执行所选的摄像机参数的已知序列的标准，并提供至少一个输出，用于响应所述的序列标准调节摄像机的运动。
附图说明
附图中：
图1是按照本发明的原理进行的处理的方块图；
图2a表示用于说明可识别的场景对象的一种示例的图像；
图2b表示按照本发明的原理在图2a所示的对象的摄像机视野的改变；
图3a按照本发明的原理的一种示例的处理流程图；
图3b表示按照本发明的原理的用于确定摄像机控制标准的示例的流程图；
图4a表示本发明的一个示例的实施例；以及
图4b表示本发明的第二个示例的实施例。
应当理解，这些附图只用于说明本发明的构思，而不用于在某种程度上限制本发明。将会看到，在所有的附图中，使用相同的标号，有时附加合适的字母，用于识别相应的部分。
本发明的详细说明
图1以方块图的形式表示按照本发明用于控制摄像机序列的方法。视频图像100通过使用常规的计算机评价技术被分析，如在方块110中所示，从而确定在视频图像100内的对象的高级参数140。计算机评价技术用于评价一个场景，能够使一个计算***感知一个场景中的图像。在场景中识别出的图像或对象可以被记录供以后处理，例如增强，滤波，着色等等。高级参数140例如可以包括在视频图像100内的对象的数量和位置。此外，如图所示，高级参数140还可以包括语音识别120，和音频定位处理130。语音识别120可用于确定在场景内说话的特定对象。音频定位130可用于确定在场景内的声源。
一般的摄像机序列规则或参数160确定用于执行已知的处理步骤所需的标准，所述的处理步骤是为根据确定的场景的高级场景参数140执行用户选择的摄像机序列所需的。摄像机序列规则可以使用摄像机序列选择器150进行选择。然后，输出操作指令，如由摄像机方向170所表示的，从而按照选择的摄像机序列和确定的标准移动或定位一个选择的摄像机或摄像机镜头。
1.对于已知摄像机序列的一般规则
按照本发明的原理，摄像机序列的一般规则或参数，上面称为规则160，可以被预先装入一个计算机***中，例如，所述计算机***能够使选择的摄像机自动地进行和执行规定的运动。已知的摄像机序列参数，其当被供以来自指定场景的信息项时，便确定摄像机运动所需的标准，以便实现所需的操作。例如，用于和一般的近摄序列相关的摄像机运动的示例的规则或参数列于下面的表I中：
表I示例的近摄规则
    1.定位图像中的对象
    2.确定最接近中心的对象
    3.获得围绕对象的帧区域(合适的顶部空间，侧部空间等)
    4.得到当前的变焦值
    5.得到已知的近摄标准
    6.确定变焦值的变化，以便实现特写镜头标准
    7.得到已知的变焦改变的速率
    8.确定执行变焦值改变的时间
    9.输出变焦值改变/单位时间
在这个示例的例子中，摄像机变焦值或位置可以以已知的改变速度从其当前的值改变为一个第二个值，从而产生一个可供愉快观看的场景过渡。在这种情况下，在步骤1，对象在图像内被定位。在步骤2，确定最接近中心的对象。在步骤3，确定一个帧，即在对象周围的场景的百分比。在步骤4，确定当前的摄像机位置或变焦值，并且在步骤5，获得被愉快观看的特写镜头的实验导出的标准。例如，一个愉快观看的特写镜头可能需要对象占据一帧的75％。在步骤6，确定摄像机位置的改变或变焦值的改变，以便实现已知的特写镜头标准。然后在步骤7，获得摄像机位置改变或变焦值改变的已知速率。例如，变焦值改变标准的速率可能需要在已知的时间间隔例如2秒内将尺寸加倍。在步骤8，可以确定根据识别的特写镜头区域的初始尺寸执行特写镜头的时间，识别的特写镜头的最终尺寸，和改变的已知速率。在步骤9，对指定的摄像机或调节摄像机镜头或电子变焦能力的摄像机电动机输出用于引导摄像机运动或改变摄像机镜头变焦值的指令。
图2a和图2b是利用表I列出的已知的摄像机序列使用本发明的例子。图2a表示一个一般的场景，其包括至少5个可由计算机视觉识别或确定的对象，即，分别是人A410，人B420，睡椅450，桌子430和椅子440。此外，在人B420周围的区域425被识别为指定的特写镜头区域。图2b表示当对被表示为人B420的对象应用特写镜头摄像机序列时的可供观看的图像。在这种情况下，发出摄像机控制，使摄像机镜头的变焦值从当前的值改变为使指定的区域占据观看帧的一个已知的百分数的一个值。
作为第二个示例的例子，下面的表2列出了用于执行左右摇摄序列的一般规则或参数：
表II示例的左右摇摄规则
    1.确定场景中的对象的当前数量和位置
    2.确定最左的对象和最右的对象
    3.根据场景中的对象之间的位置和距离确定变焦值
    4.如果需要，则输出变焦值改变
    5.得到已知的摇摄速率
    6.得到开始位置
    7.确定摄像机运动的角度
    8.确定摇摄场景的时间
    9.输出摄像机位置的角度改变/单位时间
应当理解，可以确定类似的和更困难的摄像机序列，例如谈入，淡出，镜头左晃，镜头右晃，方位倒置，变焦和后拉等等，它们可被用于根据要被记录的场景的内容确定摄像机控制标准。此外，摄像机序列规则可以被串行地或以组合方式执行。例如，左右摇晃镜头和特写镜头可以组合进行，其中摄像机被左右摇晃，同时动态地改变变焦值，使得选择的对象占据观看帧的一个已知的百分数。
2.使用基于规则的摄像机序列参数的方法
图3a表示一种示例的处理的流程图，其进一步详细说明图1所述的步骤。在这个示例的处理中，在块500，用户从已知的摄像机运动序列表中选择一个已知的摄像机运动序列。高级的场景参数，例如在场景中的对象的数量和位置，分别在块510和520被确定。响应所述高级场景参数的确定，例如在场景中的对象的数量和位置，在块550确定摄像机或摄像机镜头运动控制的标准。然后在块560向选择的摄像机或摄像机镜头发出摄像机或摄像机镜头运动控制信号，从而执行所需的运动。
图3b表示一个示例的处理流程图，用于确定关于图2a，2b所示的场景，即，在被表示为人B420的对象的周围区域425的特写镜头的用于控制摄像机运动的标准，其中使用表1所列的示例的摄像机序列。在这种情况下，在块552确定对象人B420和指定区域425的当前位置。此后，在块554确定由所需的对象人B420的特写镜头区域占据的场景的初始百分数。在块556，对于选择的摄像机序列“推镜头”获得滑稽的特写图像的已知的最终百分数。然后在块558，获得用于引起所述的帧占据的百分数的一个已知的增加的一个已知的变焦速率。在块559确定标准，例如总的推镜头时间，摄像机对中，摄像机变焦值改变的速率等，用于控制摄像机运动或摄像机变焦值，以便实现用户选择的“近摄”。
3.利用本发明的方法的装置和***
图4a表示利用本发明的原理的一种示例的装置200，例如便携式摄像机，视频记录器等。在所示的例子中，处理器210和照相机镜头270通信，以便控制摄像机镜头270的角度、方位、变焦值等。摄像机270捕获场景的图像，并在观看装置280上显示所述图像。摄像机镜头270还能够把观看的图像传递到记录装置256上。处理器210还能够和记录装置265通信，以便控制由摄像机镜头270观看的图像的记录。
装置270还包括摄像机序列规则160和场景评价器110，它们和处理器210通信。摄像机序列规则160由一般规则或用于控制摄像机的位置、行进方向、场景持续时间、摄像机的方位等，或者用于控制摄像机镜头的运动的指令，如表1和2所列的示例的摄像机序列构成。摄像机序列或技术可以使用摄像机序列选择器150被选择。
场景评价器110评价由选择的摄像机接收的图像，以便确定场景的高级参数，例如在被观看的图像中的对象的数量和位置。然后，处理器210使用所述高级参数动态地确定用于定位的标准，并定位所选择的摄像机，或者用于按照用户选择的摄像机序列规则调节摄像机镜头。
图4b说明利用本发明的原理的一种示例的***。在所示的例子中，处理器210和多个摄像机例如摄像机A220、摄像机B230和摄像机C240以及记录装置265通信。每个摄像机还和一个监视装置通信。在所示的例子中，摄像机A220和监视器装置225通信，摄像机B230和监视装置235通信，摄像机C240和监视装置245通信。此外，开关250可以通过操作用于选择一个被选择的监视装置的图像，并把这些图像提供给监视装置260进行观看。此时在监视器245上观看的图像可被记录在记录器265上，所述记录器处于处理器210的控制之下。
此外，场景评价器110确定高级场景参数。在这个例子中，图像在监视器装置245上被显示。在本发明的另一方面中，场景评价器110可以使用由摄像机A220、摄像机B230、摄像机C240采集的图像。然后把至少一个图像的高级参数提供给处理器210。此外，可以使用摄像机序列选择器150从存储的摄像机序列规则160中选择至少一个一般的摄像机序列规则。
具有选择的摄像机序列和代表在场景中的对象的高级参数，处理器210确定用于引导选择的摄像机的运动的摄像机运动控制。例如，处理器210可以选择摄像机A220，然后相对于场景中的对象控制选择的摄像机的位置、角度、方向等。在另一个方面中，处理器210可以确定图像的成帧，其中控制选择的摄像机镜头的推入或拉出功能，或者改变镜头的光圈，以便增加或减少捕获的光的数量。
图4b所示的***的一个例子是电视生产室。在这个例子中，导演或制片人可以直接控制多个摄像机中的每一个，其通过选择各个摄像机，然后引导选择的摄像机执行已知的摄像机序列。因而，导演可以通过选择一个摄像机和摄像机运动序列控制每个摄像机，然后把由选择的摄像机捕获的图像引入记录装置或发送装置(未示出)中。在这种情况下，导演直接控制摄像机和随后捕获的摄像机图像，而不是发出口头指令，由摄像机的控制人员进行摄像机的运动控制。
虽然本发明以具有某种程度的特定性的优选形式进行了说明，应当理解，这些优选形式的内容仅仅是作为例子给出的，不脱离权利要求限定的本发明的范围和构思，可以对本发明的结构以及部件的组合和排列的诸多细节进行大量的改变。
应当指出，所有以基本相同的方式完成基本上相同的功能，并达到相同的效果的这些元件与/或方法步骤的组合都落在本发明的范围内。应当指出，通过对所附权利要求的合适的解释，本专利应当覆盖本发明披露的所有可获专利的新的特征。

Claims (17)

1.一种用于自动控制至少一个摄像机或摄像机镜头(270)的运动，从而改变由所述至少一个摄像机或摄像机镜头(270)观察的预期的场景的方法，所述方法包括以下步骤：
从多个已知的摄像机参数序列(160)中选择至少一个已知的摄像机参数序列(150)，其中所述参数提供用于控制所述至少一个摄像机或摄像机镜头的运动的指令；
确定用于执行所述选择的已知的摄像机参数序列(150)的标准，其中所述标准响应包含在所述场景中的高级参数(140)；以及
响应所述确定的标准(150)调节所述至少一个摄像机或摄像机镜头的运动(170)。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个已知的摄像机参数序列(150)从包括扫描、变焦、倾斜、改变方位、摇摄、变焦并后推、推入、拉出的摄像机运动的组中选择。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述高级参数(140)包括在所述场景内的对象的数量。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述高级参数(140)包括在所述场景内的对象的位置。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述高级参数(140)包括在所述场景内的对象的语音识别。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述高级参数(140)包括在所述场景内的对象的音频输入。
7.一种用于自动控制至少一个摄像机或摄像机镜头(270)的运动，从而改变由所述至少一个摄像机或摄像机镜头(270)观察的预期的场景的装置，所述装置包括：
处理器(210)，其通过操作用于：
接收一个输入，用于从多个已知的摄像机参数序列(160)中选择至少一个已知的摄像机参数序列(150)，其中所述参数提供用于控制所述至少一个摄像机或摄像机镜头(270)的运动的指令；
接收由在所述场景中包含的高级参数(140)构成的第二输入；
确定用于执行所述选择的已知的摄像机参数序列(150)的标准，其中所述标准响应包含在所述场景中的高级参数(140)；以及
用于响应所述确定的标准(150)调节所述至少一个摄像机或摄像机镜头(270)的运动的装置。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述第一输入从包括扫描、变焦、倾斜、改变方位、摇摄、变焦并后推、推入、拉出的摄像机运动的组中选择。
9.如权利要求7所述的装置，其中所述高级参数(140)包括在所述场景内的对象的数量。
10.如权利要求7所述的装置，其中所述高级参数(140)包括在所述场景内的对象的位置。
11.如权利要求7所述的装置，其中所述高级参数(140)包括在所述场景内的对象的语音识别(120)。
12.如权利要求7所述的装置，其中所述高级参数(140)包括在所述场景内的对象的音频输入(130)。
13.如权利要求7所述的装置，其中所述用于调节所述摄像机运动的装置包括通过一种串行连接输出所述标准。
14.如权利要求7所述的装置，其中所述用于调节所述摄像机运动的装置包括通过一种并行连接输出所述标准。
15.如权利要求7所述的装置，其中所述用于调节所述摄像机运动的装置包括通过网络输出所述标准。
16.如权利要求7所述的装置，其中所述摄像机的运动以电子方式实现。
17.如权利要求7所述的装置，其中所述摄像机的运动以机械方式实现。
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