[发明专利]基于微型惯性传感器舞台灯光自动定位和追踪系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及对舞台灯光进行自动控制的技术，尤其涉及对舞台灯光进行控制、调整的系统和方法。

背景技术

在各种大型活动的舞台上，各种动态的、绚丽多彩的霓虹灯能烘托并展现出梦幻般的舞台气氛，但是，由于参演人员或道具经常不定向地移动，而且，很多大型的舞台场景不只是一个平台，带有各种楼梯等场景的立体舞台比比皆是，因此，要在这样越加复杂的舞台情境中及时准确地用特定的灯光捕捉到特定演员或者道具的动作是很难的。

目前，主要有以下几种技术方式来实现对二维平面舞台上的演员实时跟踪。

通过人工手动控制，问题是：不仅要调整照射方向和亮度，长时间的操作导致疲劳或反应迟缓，且可控灯具数目有限。

如公开号为CN1229893的中国发明专利所述，专业人员利用计算机实时监控各种投射灯光的工作状态，问题是：专业技术要求很高，自动化程度不高，劳动强度大，易疲劳；

公开号为CN1090961的中国发明专利公开了一种所述台灯光手动计算机联合控制台，其可以预先设定演员的行动路线，利用计算机来设定好灯光的跟踪路线，问题是：跟踪的功能不灵活，对演员的表演产生很大的约束。

公开号为CN101937199A的中国发明申请公开了一种多传感器定位追踪技术，其利用多种传感方式来定位和跟踪演员的位置，如：压力（电）传感，图像传感，超声测距，光电传感，音频传感，并通过信息处理，得到可供驱动特定的灯跟踪演员位置的信号或者相关信息，使灯光可以及时地自动地寻找到演员并精确调整好亮度和光圈等参数，产生完美的视觉效果。

现有技术存在的问题是：首先，针对压力传感器，需要在整个场地布置压力传感器，成本巨大，且对于演员从空中出现的情况则不适用。其次，受限于不同的传感原理，导致在不同的场所采用不同的传感机制来采集演员的位置信号，才能避免产生干扰信号。特别是在某些大型舞台剧中的大型道具可能会阻碍某些光学传感器的使用，或者降低传感器的效率；最后，通过图像检测等定位手段需要大量的图像处理工作，对现场计算机的处理能力要求高。虽存在理论上的可能，但成本奇高且难实现实时。并且，很难实现对多个不同的运动目标进行追踪，即使可以实现，也需要非常复杂的计算方法，增加计算机的运算时间，降低自动追踪的效率和灵敏性。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能解决上述问题的，简单的舞台灯光自动定位和追踪系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于微型惯性传感器舞台灯光自动定位和追踪系统，其包括：可调节光学参数的灯光设备，其包括亮度和转动角度可调节的灯具、调整灯具亮度的调整装置以及驱动该灯具转动角度的的驱动装置；至少一个微型惯性传感器，其设置于被追踪物体之上，用于产生被追踪物体的位置、姿态变化信息，并将该信息通过无线方式发送；以及，信息处理和控制中心，其包括接收微型惯性传感器的位置信息的一无线接收装置，以及根据该位置信息推导出驱动该驱动装置的驱动控制信号及/或该调整装置的调整控制信号。

优选的是，该系统还包括至少一个光学传感器，该光学传感器设置在被追踪物体上，用于检测被追踪物体的灯光亮度，并将得到的灯光亮度信息发送至信息处理和控制中心。

优选的是，该信息处理和控制中心还接收该灯光亮度信息，并至少根据该亮度信息推导出发送至调整装置的调整控制信号。

优选的是，该微型惯性传感器包括一个单轴陀螺仪（例如x轴或y轴或z轴）和三轴加速度计组成的四轴惯性传感器以及与各陀螺仪或加速度计相连的一无线发射装置；或包括一个三轴陀螺仪和三轴加速度计的六轴惯性传感器以及与各陀螺仪或加速度计相连的一无线发射装置。

优选的是，所述驱动装置驱动灯具在顶棚做覆盖整个舞台的全景转动，即，在XZ平面内，绕Y轴转动，并且可以在XY平面内绕Z轴运动，同时，两种运动状态叠加形成覆盖整个舞台的全景转动。

本发明的另一方面提供了一种基于微型惯性传感器舞台灯光自动定位和追踪方法，其包括如下步骤：接收一微型惯性传感器的位置信息、姿态变化信息；根据该位置信息以及姿态变化信息推导出驱动一可调节光学参数的灯光设备的驱动装置的驱动控制信号及/或该可调节光学参数的灯光设备的一调整装置的调整控制信号；以及形成信号发送给光学系统，实施相应的合适的光照。

优选的是，还包括，接收来自至少一光学传感器的光学亮度信息；其中，用该光学亮度信息结合位置信息、姿态变化信息推导出驱动一可调节光学参数的灯光设备的驱动装置的驱动控制信号及/或该可调节光学参数的灯光设备的一调整装置的调整控制信号。