用于控制与图像捕捉有关的设备的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在摄像机使用环境中的运动跟踪的领域。更具体地，本发明涉及用于 控制摄像机或有关的设备的布景的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 在摄像机环境（例如电影、电视、实况转播的娱乐节目、体育赛事）中，存在操作摄 像机、照明和声音的功能的多种设备。这些功能的控制和相互关系确定了观众感受到的最 终图像和声音的质量。这样的一个功能是摄像机对焦。"对焦"或"调焦（rack focusing)"是 指对应于移动对象相距焦平面的物理距离而改变镜头的焦距设置的动作。例如，如果一演 员在一个镜头（shot)中从相距焦平面8米移动到相距焦平面3米，调焦者（focus puller) 将在拍摄中精确地对应于演员的变化的位置而改变在镜头上的距离设置。此外，如由构图 的特定美学要求指示的，调焦者可以在所述帧中将焦距从一个对象移到另一个。
[0003] 调整所述焦距的该过程通过"第一助理摄像机（First Assistant Camera)"（第 一 AC)或"调焦者（Focus Puller)"手动地进行。
[0004] 取决于给定的镜头的参数，通常有很小的误差的空间。如此，调焦者在电影制作的 领域中的作用极其地重要；在大多数情况中，由于无法在后期制作中修复这种误差，"软的" 图像通常被认为是不能用的。人们还必须考虑到演员可能不能在其后的拍摄中复制他的或 她的表演，因此调焦者被期望来完美地进行每个拍摄。由于这些因素，一些制作人员认为调 焦者在布景上具有最艰难的工作。
[0005] 尽管调焦者可能非常熟练，当前处理由于该任务的复杂性和困难性而仍减慢了制 作。
[0006] 当前电影制作从舞台场面彩排（blocking rehearsal)开始，其中构建各种演员的 位置。在彩排期间，摄像机助理在地板上在演员在运动中暂停的所有点处放置带状标记。然 后演员们离开布景去做头发和化妆，并且替身演员为了照明、取景、和焦距标记设置的目的 进入以在这些各种位置处替代他们。
[0007] -旦由摄影导演和摄像机摄影师建立了摄像机位置，第一 AC开始测量演员们的 标记和摄像机的焦平面之间的各种距离。以镜头的焦距筒上的一系列油彩笔/绘图笔标 记、和/或以跟焦（follow focus)装置上的标记盘来记录这些距离。使用替身，通过取景 器和/或机载监视器来检查这些标记以确保准确性。如果标记被重新定位以便于提供期望 的特定构图，第一 AC必须相应地重新测量/重新布景其标记。此外，第一 AC可以在地板上 放下特定距离标记一一在拍摄期间随演员在他们的标记之间移动时将参考这些特定距离 标记一一以便于帮助准确地将焦距调整到正确的中间的距离。
[0008] 当演员们回到布景时，通常存在对摄像机的彩排，其中使得调焦者和摄像师 (operator)将实践该镜头并且确保所有事物都已被适当地设好了。在拍摄期间，调焦者基 于演员们或对象的对话、移动、摄像机的运动而修改焦距，并且补偿演员们错过他们的标记 的偏移或者任何无法预料的移动。在障碍物阻止了调焦者看见所有他的标记的情况下，他 可以请求第二AC在该拍摄期间通过双通道无线电为他召集（call)标记。在一些情况下、 诸如在长镜头、宽光圈、非常近的距离或者三者的任意组合的情况下，即使对象移动几毫米 也可能需要立即并且非常精确的对焦校正。
[0009] 在拍摄之后，如果调焦者感觉他犯了错误一一可能是时间误差、遗漏标记或可能 使得所述拍摄的一些部分呈现出"软的"的任何其它问题，他或她将通常报告这个问题给摄 像师（最有可能在取景器中注意到该错误的人）或摄影导演，并且如果还没有计划再次拍 摄，则可以要求再次拍摄。
[0010] 除了敏锐的视力、反应和直觉以外，调焦者的主要工具是布的或玻璃纤维卷尺、 钢卷尺测量、激光测距机以及在某些情况下的提供实时距离读数的摄像机上超声波测距 仪，该测距仪被安装在遮光箱或摄像机主体的侧面上。在调焦者诸如在摄影机稳定器 (steadicam)或升降机镜头（crane shot)上而不能接触摄像机的安排中，他或她将使用远 程的跟焦（follow focus)系统，尽管一些调焦者更喜欢在所有时间都使用远程的系统。在 上述任何情况中，仍需要调焦者在拍摄的过程期间手动地调节焦距。
[0011] 当前方法是耗时的、困难的并且非常易于犯错的。由于不可用的拍摄、缓慢的布景 时间和对非常有经验且高薪的调焦者的需求，这在电影的动画制作中是长久以来的技术障 碍并且对导演施加了巨大的创新限制并且增加了制作成本。
[0012] 申请人已知的是取决于激光、声纳和面部/物体识别跟踪的半自动的对焦系统。
[0013] 这些方法本质上是相同的方法的变型，因为它们每个都感测图像的"二维平面"， 并且捕捉在该平面上的任何给定的区域或像素的深度或距离信息。对于大多数高级的系 统，系统的摄影师则可以选择二维图像上的点，在此时，对于该点的距离数据将然后被输入 到实时控制焦距调节的电动机。
[0014] 这些已知的方法表现出一些限制。更具体地，这些系统全都是"视线"（line of sight)。它们不能对焦到在"二维图像平面"中当前不可见的物体。激光系统需要额外的 摄影师以将激光对准期望的对象。如果物体快速转弯、离开取景框或者消失在另一对象或 物体后面，则面部识别系统将丢失对该物体的跟踪。
[0015] 可能更重要地，这些系统中没有一个真正能够实现最具挑战性的对焦任务所需要 的极好的准确度、即当对象快速移动时具有宽光圈的长焦长度，并且在所述对象上的焦点 非常特定、例如眼睛，因为对于LIDaR(光探测和测距）和激光系统两者，人类摄影师必须通 过移动屏幕上的光标或者通过瞄准实际的激光来实时跟踪眼睛。还应注意的是，可能所不 期望的是将激光投射到人的眼睛中。尽管面部识别系统理论上可以跟踪眼睛，但存在提供 更高水平的精确性和准确度的需求。
[0016] 申请人已知的是美国专利号 5, 930, 740 (MATHISEN)、8, 448, 056 (PULSIPHER)和 8, 562, 433 (LARSEN);具有公开号 2008/0312866 (SMMOMURA)、2010/0194879 (PASVEER)、 2013/0188067(KOIVUKANGAS)、2013/0222565(GUERIN)、2013/0229528(TAYLOR)和 2013/0324254(HUANG)的美国专利申请，以及具有公开号JP 2008/011212(K0ND0)的日本 专利申请。
[0017] 因此，有鉴于前述，存在对改善的系统的需求，凭借其设计和组件将能够克服一些 以上讨论的现有技术的问题。
【发明内容】
[0018] 本发明的目的是提供一种系统，凭借其设计和组件，满足一些上述需要并且从而 成为对现有技术已知的其它有关的系统和/或方法的改善。
[0019] 本发明的目的是提供一种用于控制与图像捕捉有关的设备的设置的系统和方法。 这样的设备可以包括摄像机，并且设置可以是例如焦距设置、变焦设置、光圈设置、两眼间 镜头角设置、和/或控制摇摄（pan)设置、俯仰（tilt)设置、摄像机的转动设置、和/或摄 像机的位置设置、和/或照明设备设置和/或声音设备设置和/或类似者。
[0020] 根据本申请的方面，提供一种用于控制与图像捕捉有关的设备的设置的方法，包 括：
[0021] a)捕捉在感测装置处的位置数据和朝向数据；
[0022] b)通过处理器从已经捕捉的位置数据和朝向数据确定将被所述设备处理的感兴 趣的区域的位置信息；以及
[0023] c)经由所述处理器的输出端口输出指向所述设备的控制信号，以便于基于所述感 兴趣的区域的位置信息实时控制所述设备的设置。
[0024] "设备"可以包括图像捕捉设备，诸如捕捉物体的图像（照片或视频图像）的摄像 机和/或其可以包括与图像捕捉设备协作的设备一一诸如照明设备、声音捕捉设备和/或 类似者。
[0025] 根据本申请的另一方面，提供一种用于控制与图像捕捉有关的设备的设置的系 统，包括：
[0026] -感测装置，被配置为捕捉位置数据和朝向数据；
[0027] -处理器，与所述感测装置通信，所述处理器被配置为从所述位置数据和朝向数据 确定将被所述设备处理的感兴趣的区域的位置信息；以及
[0028] -输出端口，集成在处理器中，被配置为输出指向所述设备的控制信号，以便于基 于所述感兴趣的区域的位置信息实时控制所述设备的设置。
[0029] 根据本申请的另一方面，提供一种非瞬时性计算机可读的贮存器，具有贮存在其 上的由计算机执行的数据和指令，所述数据和指令包括：
[0030] -代码模块，用于接收感测装置的位置数据和朝向数据；
[0031] -代码模块，用于从所述位置和朝向数据确定将被所述设备处理的感兴趣的区域 的位置信息；以及
[0032] -代码模块，用于输出指向所述设备的控制信号，以便于基于所述感兴趣的区域的 位置信息实时控制所述设备的设置。
[0033] 根据本申请的另一方面，提供一种用于控制与图像捕捉有关的设备的设置的方 法，包括：
[0034] a)在存储器中贮存一个或多个标识符，每个标识符与将被所述设备处理的预定的 感兴趣的区域相关联，并且贮存相应的位置信息；
[0035] b)在处理器处接收对所述一个或多个标识符的选择；以及
[0036] c)经由所述处理器的输出端口输出指向所述设备的控制信号，以便于基于所述一 个或多个预定的感兴趣的区域的所选择的一个的位置信息实时控制所述设备的设置。
[0037] 根据本申请的另一方面，提供一种用于控制与图像捕捉有关的设备的设置的系 统，包括：
[0038] -存储器，被配置为贮存将被所述设备处理的预定的感兴趣的区域的一个或多个 标识符和相应的位置信息；
[0039] -处理器，与所述存储器通信并且被配置为接收所述一个或多个标识符的选择； 以及
[0040] -输出端口，与所述处理器集成，被配置为输出指向所述设备的控制信号，以便于 基于所述一个或多个预定的感兴趣的区域的所选择的一个的位置信息实时控制所述设备 的设置。
[0041] 根据实施例，上述系统的组件被提供在中央装置（例如计算机）中，系统还包含一 个或多个用户装置（例如计算机，其可以是具有触摸屏的平板计算机）以用于接收用户命 令，所述用户装置与中央装置通信。更具体地，所述用户装置可以被配置为经由图形用户 界面将一个或多个预定的感兴趣的区域呈现给用户，以及从用户接收所述一个或多个感兴 趣的区域的选择，并且发送对所述一个或多个感兴趣的区域的引用（reference)到中央装 置。
[0042] 根据本申请的另一方面，提供一种非瞬时性计算机可读的贮存器，在其上贮存将 被所述设备处理的预定的感兴趣的区域的一个或多个标识符以及相应的位置信息，所述计 算机可读的贮存器还包含由处理器执行的数据和指令，所述数据和指令包括：
[0043] -代码模块，用于接收所述一个或多个标识符的选择；以及
[0044] -代码模块，用于输出指向所述设备的控制信号，以便于基于所述一个或多个预定 的感兴趣的区域的所选择的一个的位置信息实时控制所述设备的设置。
[0045] 根据本申请的另一方面，提供一种用于控制与图像捕捉有关的设备的设置的方 法，包括：
[0046] a)通过可见性独立的感测装置捕捉在感测装置处的位置数据；
[0047] b)通过处理器从所述位置数据确定将被所述设备处理的感兴趣的区域的位置信 息；以及
[0048] c)通过所述处理器的输出端口输出指向所述设备的控制信号，以便于基于所述感 兴趣的区域的位置信息实时控制所述设备的设置。
[0049] 根据本申请的另一方面，提供一种用于控制与图像捕捉有关的设备的设置的系 统，包括：
[0050] -可见性独立的感测装置，被配置为捕捉位置数据；
[0051] -处理器，与所述感测装置通信，所述处理器被配置为基于所述位置和朝向数据确 定将被所述设备处理的感兴趣的区域的位置信息；以及
[0052] -输出端口，与所述处理器集成，被配置为输出指向所述设备的控制信号，以便于 基于所述感兴趣的区域的位置信息实时控制所述设备的设置。
[0053] 根据实施例，所述系统还包括控制器，所述控制器与所述输出端口通信并且被配 置为用所述控制信号控制所述设备的设置。
[0054] 根据实施例，所述设置可以包括：摄像机的焦距设置、该摄像机的变焦设置、该摄 像机的光圈设置、该摄像机的两眼间镜头角设置、该摄像机的摇摄设置、该摄像机的俯仰设 置、该摄像机的转动设置、该摄像机的位置设置、照明设备控制设置和/或声音设备设置。
[0055] 根据本申请的另一方面，提供一种非瞬时性计算机可读的贮存器，在其上贮存有 由计算机执行的数据和指令，具有用于从可见性独立的感测装置接收位置数据的输入端 口，所述数据和指令包括：
[0056] -代码模块，用于基于所述位置数据和朝向数据确定将被所述设备处理的感兴趣 的区域的位置信息；以及
[0057] -代码模块，用于输出指向所述设备的控制信号，以便于基于所述感兴趣的区域的 位置信息实时控制所述设备的设置。
[0058] 根据本申请的又一方面，提供一种用于控制与图像捕捉有关的设备的设置的系 统，包括：
[0059] a)传感器，安装在将由摄像机捕捉的物体上，适应于捕捉三维位置数据；
[0060] b)处理器，适应于与传感器通信以用于接收位置数据并且基于所述位置数据产生 控制信