DE10223136C1 - Verfahren zur Anpassung und Einstellung des Tiefenmessbereichs einer Studiokamera - Google Patents
Verfahren zur Anpassung und Einstellung des Tiefenmessbereichs einer StudiokameraInfo
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Abstract
Das Verfahren zur Anpassung und Einstellung des Tiefenmessbereichs einer Studiokamera liefert die Werte für den Abstand der Bildpunkte eines Kamerabildes von den Bildpunkten zugeordneten Teilen einer aufgenommenen dreidimensionalen Geometrie. Bei dem Verfahren wird die Größe des Tiefenmessbereichs und die Genauigkeit, mit der jeweilige Abstände der von dem Kamerabild erfassten Teile der aufgenommenen Geometrie mit der gegebenen Bitgröße digital messtechnisch ermittelbar sind, definiert. Die Lage des Tiefenmessbereichs wird derart festgelegt, dass der Tiefenmessbereich von der Studiokamera beabstandet ist und sich vor sowie hinter der aktuellen Fokus-Ebene der Studiokamera erstreckt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung und Einstellung des Tie
fenmessbereichs einer Studiokamera, die Werte für den Abstand der Bild
punkte eines Kamerabildes von, den Bildpunkten zugeordneten Teilen einer
aufgenommenen dreidimensionalen Geometrie liefert.
Es ist grundsätzlich bekannt, bei Tiefen-Keying-Systemen für virtuelle Studios
Tiefenwertbilder zu verwenden. In diesen Bildern werden den einzelnen Wer
ten für den Abstand der Kamera von den von deren Bildpunkten aufgenomme
nen Teilen der Geometrie entsprechende endliche Graustufen zugeordnet.
Auch bei stereoskopischen Tiefenmessungen kommen derartige Zuweisungen
der Abstandswerte zu Graustufen zum Einsatz. Zumeist beschränkt man sich
jedoch auf uniforme Wertebereiche.
Aus JP-A-07-7665 ist eine Videokamera bekannt, bei der mittels eines zusätz
lich aufgenommenen Wärmebildes eine Person aus der Gesamtbildinformation
separiert werden kann. In DE-C1 37 32 347 ist ein Sensor mit mehreren in Ar
ray-Form angeordneten Pixeln beschrieben, die reflektierte Laserimpulse
empfangen. Durch Abtastung des vom Sensor erfassten Bereichs mittels La
serimpulsen und zeitlich selektives Belichten der Pixel kann anhand der Menge
der Ladungsträger pro Pixel die Entfernung des den Pixeln jeweils zugeordne
ten erfassten Teilbereiches eines aufgenommenen Bildes ermittelt werden. In
DE-C2 43 05 011 ist ein Entfernungsmessverfahren beschrieben, bei dem der
erfasste Gesamtbereich in Teilbereiche aufgeteilt ist, wobei die Auflösung in
nerhalb der Teilbereiche jeweils von der gewählten Bitgröße abhängig ist. In
JP-A-61 731 18 ist eine Videokamera mit automatischer Fokussiereinstellung
beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Auflösung der Abstandswerte bei
einer technisch vorgegebenen Einteilung der Graustufenskala (z. B. 8 Bit) an
die vorgegebene Genauigkeit optimal anzupassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren gemäß An
spruch 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert.
Bei der Umwandlung der Tiefenwertinformation in ein Graustufenbild stellt sich
die Frage der Zuordnung von Abstandswerten zu den jeweiligen Graustufen
werten. Das Graustufenbild besitzt pro Bildpunkt einen endlichen Wertebe
reich, hingegen gibt es unendlich viele Tiefenwerte, die darauf abgebildet wer
den müssen. Auch ist die Unterteilung der Graustufenwerte in diskrete Ab
standswerte abhängig von der gewünschten Genauigkeit.
Ausgehend von einem Graustufenbild mit einer Pixelgenauigkeit von n Bit und
einer erforderlichen Genauigkeit von Δs ergibt sich ein maximaler Abstandbe
reich von S = 2n.Δs.
Bei der Erzeugung von Tiefenbildern von realen Objekten in virtuellen Studios
ist vor allem der Bereich von Interesse, auf den die Kamera fokussiert ist. Aus
den Trackingdaten der Kamera lässt sich der Abstand F der Linse zu den fo
kussierten Objekten ermitteln. Da nicht auszuschließen ist, dass F < S ist,
muss der Abstandsbereich entsprechend um den anfokussierten Punkt der
Kamera gelegt werden. Dementsprechend müssen Abstandwerte U und V defi
niert werden mit U ≦ F ≦ V und V - U = S.
Die Abstände Δu und Δv definieren die Entfernung der Werte U bzw. V vom
anfokussierten Punkt F der Kamera (siehe Zeichnung). Es ist nicht auszu
schließen, dass Δu ≠ Δv ist. Im folgenden soll daher ein symmetrischer sowie
ein unsymmetrischer Abstandsbereich gleichermaßen umfasst sein.
Der Bereich zwischen U und V definiert diskrete Unterteilungen. Auch hier
muss der allgemeine Fall berücksichtigt werden, dass jeder dieser Bereiche
nicht zwingend Δs groß sein muss. Auch kleinere Werte als die gewünschte
Genauigkeit können auftreten.
Bei der Unterteilung muss weiterhin zwischen einem uniformen und nicht-
uniformen Abstandsbereich unterschieden werden, und zwar je nachdem, ob
die einzelnen Abstandsbereichsunterteilungen gleiche oder unterschiedliche
Größen haben.
Für das erfindungsgemäße Verfahren der Umwandlung von Tiefenwertinforma
tionen in Graustufenwerten sind der fokussierte Abstand und der Öffnungswin
kel α der Kamera von Interesse. Beide Werte lassen sich aus dem Objektivtra
ckingsystem der Kamera ermitteln.
Man kann jetzt die Unterteilung des Abstandbereichs S sowie der Grenzen U
und V manuell verändern. Es bietet sich jedoch an, diese Werte in Abhängig
keit von F und α automatisch zu bestimmen. Hierfür sollen Kalibrierungsdaten
verwendet werden, die abhängig von den Kameraobjektivdaten den Abstand
bereich und somit eine Zuweisung von Tiefenwerten zu Graustufen definieren.
Die Kalibrierungsdaten werden unter Berücksichtung der Blendenwerte der
Kamera und des Tiefenwertsensors ermittelt.
Unter Einbehaltung der gewünschten Genauigkeit Δs kann das 3D-Kamera-
System automatisch die Zuweisung der Tiefenwerte vornehmen und sowohl
nicht uniforme als auch asymmetrische Abstandbereiche zulassen.
Die Neuerung der Erfindung liegt in dem Zusammenspiel zwischen Kameratra
ckingdaten und der Bestimmung des Abstandbereichs. Durch entsprechende
Kalibrierungsdaten und die aktuellen Objektivparameter lässt sich somit eine
optimale Zuweisung unter Einbehaltung einer Mindestgenauigkeit Δs automati
sieren.
Die berechneten Werte werden dann an das nachfolgende Keying-System
(Objektseparierung) übergeben, um aus den Graustufenwerten die entspre
chenden Abstandswerte zu extrahieren.
Claims (5)
1. Verfahren zur Anpassung und Einstellung des Tiefenmessbereichs einer
Studiokamera, die Werte für den Abstand der Bildpunkte eines
Kamerabildes von den Bildpunkten zugeordneten Teilen einer
aufgenommenen dreidimensionalen Geometrie liefert, wobei bei dem
Verfahren.
- - die Größe des Tiefenmessbereichs und die Genauigkeit, mit der jeweilige Abstände der von dem Kamerabild erfassten Teile der aufgenommenen Geometrie mit der gegebenen Bitgröße digital messtechnisch ermittelbar ist, definiert werden und
- - die Lage des Tiefenmessbereichs derart festgelegt wird, dass der Tiefenmessbereich von der Studiokamera beabstandet ist und sich vor sowie hinter der aktuellen Fokus-Ebene der Studiokamera erstreckt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung
der Lage des Tiefenmessbereichs manuell oder in Abhängigkeit von den
Objektivparametern der Studiokamera automatisch erfolgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Tiefenmessbereich symmetrisch oder asymmetrisch zur
Fokusebene der Studiokamera angeordnet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Unterteilung des Tiefenmessbereichs in Teilbereiche gleichförmig
ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass die Unterteilung des Tiefenmessbereichs in Teilbereiche
ungleichförmig erfolgt.
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- 2003-05-23 AU AU2003232818A patent/AU2003232818A1/en not_active Abandoned
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Also Published As
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WO2003101088A1 (de) | 2003-12-04 |
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Legal Events
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Effective date: 20141202 |