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摄像机运动参数实时跟踪算法
贾埃罗
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介绍了虚拟演播室系统典型结构，分析了带透镜径向畸变的小孔摄像机模型及采用径向排列约束求解摄像机参数的方法；提出基于相邻特征点间距比较/比值联合编码方案及特征点匹配算法，实现了高端虚拟演播室视景融合的核心技术。实际应用证明，在速度及稳定性方面具有较好的性能。
关 键 词 模式识别; 虚拟演播室; 摄像机跟踪; 交叉比
色键技术是电视台广泛应用的一种虚拟场景制作手段，它是将演播室蓝背景(或绿背景)前的演员图像叠加在预先制作好的二维图像，但其局限性在于当演播室摄像机运动时，即使静止不动的演员在场景中的位置也会改变，演员好象是漂浮在背景上，没有完全融合到虚拟场景中。为产生出逼真视觉效果，用计算机场景工作站生成三维图形替代简单的二维图像作为演播室的“虚拟”背景，并跟随摄像机作实时调整，与演员图像同步变换，演员完全融入三维虚拟场景中。除此之外，还可制作出大量传统演播室无法实现的效果。这就是应用三维图形学、人工智能与模式识别、虚拟现实和计算机图形图像处理相结合的“虚拟演播室系统”，它是广播电视设备领域研究的热点[1～3]。
1 虚拟演播室系统原理
一个典型的虚拟演播室系统组成如图1所示。在虚拟演播室系统中，实时析取摄像机参数是关键。目前用于获取摄像机参数的方法有3种，即：精密机械/光学传感装置，红外/超声定位装置，模式识别及特征匹配方法计算摄像机参数。由于前两种方法存在需安装调试、使用复杂、可靠性差、改装摄像机和硬件成本较高等问题，使得虚拟演播室至今难以推广。后一种方法能够克服上述问题，是虚拟演播室技术发展的必基于图像识别方法计算摄像机参数就是在演播室中放置经特别制作的蓝色网格图形，录制节目时，演播室摄像机拍摄的图像中，除演员本身图像外，还有携带摄像机参数信息的蓝色网格图形。该方法就是运用图像处理和模式识别方法从蓝色网格图形中析取摄像机参数。
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