[发明专利]基于三维空间视口信息的球机联动方法

摘要

本发明涉及一种基于三维空间视口信息的球机联动方法，其通过标定相机位置步骤，在相应的三维场景下标定各相机的三维坐标；通过确定监控区域步骤，利用视口信息计算并获得相应姿态下能够观看到的场景区域，以此作为监控区域；通过筛选最佳相机步骤，筛选出拍摄效果最佳的最佳相机；通过最佳相机调节步骤，依据最佳相机相对于监控区域的位置，计算出最佳相机对监控区域的最佳拍摄设置，并依此对最佳相机进行设定和/或调节。本发明能够快速索引并获得相应场景的球机，并计算相应球机针对该场景的优化PTZ值，以便通过球机的选择和控制，能够最佳相机与监看区域的联动，为实时拍摄到优质的视频图像提供了有利条件。

主权项

1.一种基于三维空间视口信息的球机联动方法，其特征在于包括下列步骤：

步骤1，标定相机位置：进行三维建模，在相应的三维场景下，标定各相机的三维坐标；

步骤2，确定监控区域：将三维场景的视口设定在和/或移动到准备监看的场景区域，利用视口信息计算并获得相应姿态下能够观看到的场景区域，以此作为监控区域；

步骤3，筛选最佳相机：筛选出能够照射到监控区域对应的真实区域的相机，依据相机的位置，筛选出拍摄效果最佳的最佳相机；

步骤4，最佳相机调节：依据最佳相机相对于监控区域的位置，计算出最佳相机对监控区域的最佳拍摄设置，并依此对最佳相机进行设定和/或调节，由此实现最佳相机与监看区域的联动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述相机为PTZ摄像机。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述PTZ摄像机采用PTZ球机，设有用于姿态调整的云台。

4.如权利要求1‑3任一所述的方法，其特征在于所述步骤1中，依据相机拍摄的真实场景进行三维建模。

5.如权利要求1‑3任一所述的方法，其特征在于所述步骤2中，依据视口信息构建视口相机视锥体，获取相应的视口照射范围，将构成三维模型的各子模型依次导入三维场景空间中，在子模型导入的过程中或导入后，计算该子模型是否落入视口照射范围，将落入视口照射范围的子模型列为监视区域，将未落入视口照射范围的子模型排除在监控区域外。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于采用下列方式计算子模型是否落入视口照射范围：以分别对应于远视点和近视点的远裁剪面和近裁剪面在视锥体上截取构成视口照射范围的锥台，计算出所导入的子模型的包围盒，依据所述锥台的各顶点的坐标，计算出锥台各面的方向向外的法线向量，以各所述法线向量与各子模型的包围盒进行求交运算，依据求交运算结果判断相应模型是否落入视口照射范围，若包围盒位于所述法线向量的上方，则相应子模型未落入视口照射范围，反之落入视口照射范围。

7.如权利要求1‑3任一所述的方法，其特征在于所述步骤2中，依据视口位置坐标和视口朝向构建与视锥体轴线重叠的视口照射轴射线，以视口照射轴射线与落入视口照射范围的子模型进行求交运算，获得相交点，以此相交点作为监看中心点。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于步骤3中，以监控区域和/或监看中心点为拍摄区域对相机进行筛选，剔除拍摄被遮挡的相机，剔除距离超过限度的相机，剔除角度超过限度的相机，从适于拍摄监控区域的相机中挑选出拍摄效果最佳的相机作为所述的最佳相机。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于构建从相机坐标点至监看中心点的相机照射轴线段，所述剔除被遮挡的相机的方式为：计算出所述相机照射轴线段与监控区域外的模型是否存在相交点，若存在相交点，则认为该相机的拍摄被遮挡，若不存在相交点，则认为未被遮挡；所述剔除距离超过限度的相机的方式为：计算所述相机照射轴线段的长度，若该长度超过设定的最大拍摄距离，则认为距离超过限度，若该长度未超过设定的最大拍摄距离，则认为距离未超过限度；所述剔除角度超过限度的相机的方式为：计算所述相机照射轴线段与所述视口照射轴射线间夹角的角度，若该角度超过设定的最大拍摄角度，则认为角度超过限度，若该角度未超过设定的最大拍摄角度，则认为角度未超过限度。

10.如权利要求1‑3任一所述的方法，其特征在于所述步骤4中，以初始状态下最佳相机的正上方向为X方向，正朝向为‑Z方向，依据右手定则确定的右方向为Y方向，计算最佳相机到监看中心点的矢量方向到XY平面的旋转夹角y，计算该矢量在XY平面的投影与Pan=0的三维空间位置与最佳相机坐标点的连线矢量在XY平面的投影的夹角x，所述夹角x、y的角度值与最佳相机初始状态下偏移的PT值成单调递增函数，该函数通过标定相机PT极限值及其所处角度的方式获取，由此得到用于最佳相机调节的Pan、Tilt两个参数，利用视口到监看中心点的距离以及最佳相机到监看中心点的距离的比计算确定最佳相机的Zoom数值。