[發明專利]一種3D攝像搖臂的視音頻采集自動控制與通信系統

在審

• 申請號: 201911334410.9
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111147840A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 張慶海
• 申請（專利權）人: 南京工業職業技術學院
• 主分類號: H04N13/239
• 分類號: H04N13/239;H04N13/296;H04N13/332;H04N5/232;H04N5/907;F16M11/04;F16M11/10;F16M11/18
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 朱戈勝

1.一種3D攝像搖臂的視音頻采集自動控制與通信系統，其特征在于，包括：控制系統、攝像機、麥克風及依次連接的搖臂電動云臺、電動伸縮搖臂和攝相機調整機構，攝像機、麥克風、搖臂電動云臺、電動伸縮搖臂和攝相機調整機構均電連接于控制系統；

其中，搖臂電動云臺用于驅動電動伸縮搖臂水平旋轉運動，電動伸縮搖臂用于驅動攝相機調整機構上下運動，攝相機調整機構用于安裝兩臺攝像機并調整兩臺攝像機之間的間距和夾角，攝相機調整機構包括滑軌和滑動設置在滑軌上的兩個電動滑塊，滑軌與搖臂電動云臺連接，兩個電動滑塊上均安裝有攝像機電動云臺；攝像機和麥克風設于攝像機電動云臺上用于采集視頻和音頻；

控制系統包括主機、3D監視器、鍵盤控制器、解碼器、3D眼鏡、無線發射器和無線接收器；其中鍵盤控制器、3D監視器和無線發射器連接于主機，無線接收器設于遠端與無線發射器配合，攝像機和麥克風電連接于主機；解碼器的輸入端連接于鍵盤控制器，解碼器的輸出端連接于搖臂電動云臺、電動伸縮搖臂、電動滑塊、攝像機電動云臺和攝像機；

所述主機中設有攝像位姿調整模塊和3D視頻模塊；所述鍵盤控制器工作時，啟動測距模塊，測量得到拍攝對象與攝像搖臂之間的距離，根據測距結果，確認選擇場景及特效；接著啟動攝像機間距與拍攝夾角控制模塊，用于控制兩攝像機拍攝狀態，然后攝像機開始拍攝；測距模塊采用主動雙目技術測量拍攝對象與電動伸縮搖臂之間的距離；攝像機間距與拍攝夾角控制模塊用于根據3D視頻的場景及特效計算并調整攝像機間距與拍攝夾角；自動平衡模塊用于保證在運動狀態下拍攝時獲取平穩的視頻畫面。

2.根據權利要求1所述的3D攝像搖臂的視音頻采集自動控制與通信系統，其特征在于：所述攝像位姿調整模塊中存儲不同應用場景的拍攝參數，采用D-H矩陣變換方法將攝像機拍攝的圖像上的點坐標矩陣變換得到被攝物體在世界坐標系下的點坐標，建立被攝物體在世界坐標系下的三維重建，使攝像機采集的視頻畫面和虛擬演播室的背景場景保持同步變化。

3.根據權利要求1所述的3D攝像搖臂的視音頻采集自動控制與通信系統，其特征在于：所述3D視頻模塊用于獲取兩臺攝像機拍攝的左右通道視頻，以左右格式存貯于主機硬盤中；3D視頻模塊中還設有用于產生背景場景的虛擬演播室。

4.根據權利要求1所述的3D攝像搖臂的視音頻采集自動控制與通信系統，其特征在于：所述攝像機鏡頭一側安裝有紅外激光發射器，它發射的光束平行于鏡頭光心；測距模塊通過控制紅外激光發射器電源開關，發射的紅外光束遇到被測物體后將會反射回來，反射回來的光線可被攝像機的鏡頭靶面檢測到；由于鏡頭光心與紅外激光發射器的光心距離X、攝像機的焦距f以及通過成像光斑與光心距離L已知，可求出攝像鏡頭與拍攝目標之間的距離D＝f+fX/2L；對兩臺攝像機測量的距離D求平均，可得平均距離值。

5.根據權利要求1所述的3D攝像搖臂的視音頻采集自動控制與通信系統，其特征在于：所述攝像機間距與拍攝夾角控制模塊根據3D視頻的場景及特效獲取攝像機間距和兩攝像機拍攝夾角關系；假設P為世界坐標系中的點，P1和P2是點P在左右攝像平面上的成像點，f是焦距，O_L和O_R是左右攝像機的光心，距離為b，左右兩臺攝像機的光軸平行，X_R和X_L是兩個成像點在左右兩個像面上距離圖像邊緣的距離，長為L的兩條線段表示的是左右攝像的像面；視差就是X_R-X_L或者是X_L-X_R；由于f，b，X_R，X_L都能夠得到，那么物體的景深Z和物體的視差關系為

該公式包含了視差X_R-X_L和兩攝像機之間夾角的關系，可以控制3D視頻的出屏與入屏效果。