34的实际距离不变； 步骤3、将附加4个标记点的LED显示屏放置在动作捕捉摄像机组的拍摄范围之内，有 效拍摄范围之内，该有效拍摄范围必须并保证附加4个标记点的LED显示屏中每一个标记 点都能够至少被3个摄像机拍摄到，此时附加4个标记点的LED显示屏的摆放位置设定为 初始状态，从动作捕捉摄像机组中获取标记点序列M a及标记点序列Ma中每一个标记点的真 实三维坐标信息； 步骤4、在标记点序列化中随机选取任意4个标记点组成标记组Mx4并计算出标记组Mx4 中任意两点之间的实际距离Mx4121!￡413、1!￡414、1 !￡423、1!￡4241!￡434，按距离从小到大重新排列虻412、 Mx413、Mx414、Mx423、Mx424、M x434得到 RM x4P RMx42、RMx43、RMx44、RMx45、RM x46; 步骤 5、如果 RDp RD2、RD3、RD4、RD5、1?6与 RM1、RMx42、RMx43、RMx44、RMx45、RM xy^足如下 不等式（I): IiHJi..... 1?卜 ￡ IH L i 1-ΙΛ6:u 考 I 大 Π :量误 I. Ι1? 则标记组Mx4被看作是附加4个标记点的LED显示屏的4个标记点所组成的，记为Ma4， 其他标记点视为干扰标记点而忽略计算，继续执行步骤6 ;如果不满足不等式（1)，则重新 执行步骤4和步骤5 ; 步骤6、在动作捕捉摄像机组的拍摄范围之内旋转或移动附加4个标记点的LED显示 屏，从动作捕捉摄像机组中再次获取标记点序列Ca及标记点序列(：3中每一个标记点的真实 三维坐标信息； 步骤7、在标记点序列(；中随机选取任意4个标记点组成标记组Cx4并计算出标记组Cx4 中任意两点之间的实际距离(^'、(^…(^…(^…(^…(^^按距离从小到大重新排列^^、 px4 px4 px4 px4 px4 {曰本|| DP χ4 U 13、I 14Λ I 23、I 24Λ I 34I 守 I、JXU 2、3Λ 4Λ 5Λ 6; 步骤 8、如果 RDp RD2、RD3、RD4、RD5、1?6与 RC I、RCx42、RCx43、RCx44、RCx45、RC x46满足如下 不等式（2): mrRQ\<s !€(113.4.5.61 , f ^ ^ fill <2， 则标记组Cx4被看作是附加4个标记点的LED显示屏的4个标记点所组成的，记为C a4， 其他标记点视为干扰标记点而忽略计算，继续执行步骤9 ;如果不满足不等式（2)，则重新 执行步骤7和步骤8 ; 步骤9、已知RMxV RMx42、RMx43、RMx44、RMx45、RM x46的值和各自所对应的标记点，按照D 12、 D13、D14、D23、D24、D34的顺序，根据不等式（3): iJWi -?^Η\< ε i ￡ 11.2-3.-1.5.61 mi e 11.2,3} μ € (2, S, 41. ε It K:? # * 3 t 将 RT'、RMx42、RMx43、RMx44、RMx45、RM x46重新排列为 RM 12、RM13、冊14、冊23、冊24、RM 34; 步骤10、根据两条边相交必然具有公共点的原理，确定出标记组Mx4中每个标记点的索 弓丨值，即：冊12与冊14的公共标记点被记为^，冊12与1?^ 4的公共标记点被记为12，冊13与 RM34的公共标记点被记为M p3,冊14与RM 34的公共标记点被记为M p4; 步骤11、已知RCx41、RCx42、RCx43、RCx44、RC x45、RCx46的值和各自所对应的标记点，按照D 12、 D13、D14、D23、D24、D34的顺序，根据不等式（4): \R€^ I € IL 2 J. 4.5·的繼 e (LISI if € I ：! J· 4 >, ? 为 Ii 丈;1:量误 1 <，4 ι 将 RCx4n RCx42、RCx43、RCx44、RCx45、RC x46重新排列为 RC 12、RC13、RC14、RC23、RC 24、RC34; 步骤12、根据两条边相交必然具有公共点的原理，确定出标记组Cx4中每个标记点的索 引值，即：此12与RC 14的公共标记点被记为C pl，此12与RC μ的公共标记点被记为C p2,此13与 RC34的公共标记点被记为C p3,此14与RC 34的公共标记点被记为C p4; 步骤13、利用Mpl与C pl、Mp2与C p2、Mp3与C p3、Mp4与Cp4之间的对应关系，根据矩阵表达 式（5):
(5? 计算出场景摄像机的4 X 4阶变换矩阵RT (包含旋转和平移矩阵)，其中：Mp1、Mp2、Mp3、 Mp4、Cpl、Cp2、Cp3、Cp4均为 3 元一维向量； 步骤14、根据4 x 4阶变换矩阵RT和场景摄像机的初始姿态将二者进行相乘，得到场 景摄像机运动后的新姿态，然后根据场景摄像机的新姿态对三维虚拟场景进行重新渲染， 并通过高性能图形工作站将渲染后得到的图像传输到附加4个标记点的LED显示屏上进行 同步显不； 步骤15、重新回溯到步骤6执行场景摄像机新姿态下的三维虚拟场景的渲染输出；通 过以上步骤便可以快速、准确地计算出不同姿态下场景摄像机的变换关系和运动轨迹。
【专利摘要】本发明涉及一种基于动作捕捉系统的虚拟摄像机拍摄方法，其特征在于：动作捕捉摄像机组通过网线连接到摄像机数据传输交换机上，从动作捕捉系统获取的标记点图像信息通过摄像机数据传输交换机传输给高性能图形工作站进行处理与识别计算，场景摄像机渲染得到的图像通过高性能图形工作站输出到附加4个标记点的LED显示屏进行实时的场景预览；通过使用动作捕捉系统快速、准确地获取标记点的真实三维坐标信息，得到不同姿态下标记点之间的变换关系，从而计算出标记点在现实环境中的真实运动轨迹信息来控制场景摄像机在三维虚拟场景中的运动。
【IPC分类】G06T13-40, G06T7-20
【公开号】CN104732560
【申请号】CN201510055250
【发明人】韩成, 张超, 蒋振刚, 杨华民, 范静涛, 权巍, 薛耀红
【申请人】长春理工大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年2月3日