本发明属于虚拟演播室技术领域，涉及一种虚拟演播室系统，具体是一种智能虚拟演播室系统。
背景技术：
增强现实(AugmentedReality，简称AR)是近年来发展起来的新兴技术，它借助于光电技术、交互技术、多传感器技术和计算机图像与多媒体技术，将计算机生成的虚拟环境与用户周围的真实场景相融合，使用户从感官效果上确信虚拟环境是其周围真实场景的组成部分，从而增强和扩展用户对周围环境的感知能力。
虚拟演播室系统作为当前影视节目制作领域的一个热门话题，极大的推动着影视节目制作的发展，制约于高昂的成本，因此十分有必要提供一种低成本的虚拟演播室系统。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提供了一种智能虚拟演播室系统，极大的提高电视台对节目的创作与制作能力，开拓了电视节目空间，降低了节目制作的成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种智能虚拟演播室系统，包括
真实摄像机和图像采集卡，用于采集现场视频和图像信息；
摄像机跟踪器，用于采集真实摄像机的位置参数、云台参数和镜头参数；
虚拟摄像机，用来确定真实摄像机相对于现实场景坐标系在虚拟场景中的位置；
同步跟踪控制模块，用于根据真实摄像机的位置参数、云台参数和镜头参数控制虚拟摄像机参数，使虚拟摄像机与真实摄像机保持同步；
虚拟场景生成模块，用于将设计好的三维虚拟场景空间中的图片、视频及三维模型信息读取，设置虚拟灯光、材质、纹理、场景模型的位置属性，根据同步跟踪控制模块得到的虚拟摄像机参数生成合适的三维虚拟场景；
色键抠像模块，用于将真实摄像机和图像采集卡采集到的现场视频图像作为前景，将虚拟场景生成模块生成的三维虚拟场景图像作为背景进行合成在一起，使演员与三维虚拟场景相融合；
前景视频延时模块，用于将真实摄像机和图像采集卡采集到的现场视频和图像信息延时输出，以适应色键技术使用时产生的延时；
视频帧同步器，用于将真实摄像机和图像采集卡采集到的现场视频图像信息和声音信息同步输出，保证声画同步；
视频输出模块，用于将色键抠像模块合成的视频图像输出；
其中，所述的真实摄像机和图像采集卡均连接摄像机跟踪器和前景视频延时模块，所述的摄像机跟踪器连接同步跟踪控制模块，所述的同步跟踪控制模块连接虚拟摄像机，所述的虚拟摄像机连接虚拟场景生成模块，所述的前景视频延时模块连接视频帧同步器，所述的视频帧同步器和虚拟场景生成模块均连接色键抠像模块，所述的色键抠像模块连接视频输出模块。
进一步地，所述的真实摄像机采用CCD摄像机，所述的图像采集卡采用MV-600高精度工业图像采集卡。
进一步地，所述的色键抠像模块包括三基色柔光灯，用来为视频抠像提供稳定的现场环境
本发明的有益效果：本发明通过虚拟场景生成模块来生成背景和道具，可制作出实际不存在的或难以制作的场景，并可以在瞬间改变场景，可以制作出真实演播室无法实现的效果，其空间不受物理空间限制，摄像机可以以360度旋转，还可以引人大量虚拟特殊环境与道具，因此可创作出更丰富、更吸引人的节目,使导演在很大程度上摆脱了时间、空间和道具制作方面的限制，获得了更大的创作的想象空间，能够以低廉的成本产生新奇的视觉效果；同时，由于场景的制作、修改、保存等都在计算机上进行，制作和更换电子布景快捷简便，节省了大量的人力、物力、财力，而且缩短了节目制作周期，提高演播室的利用率。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明的系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种智能虚拟演播室系统，包括真实摄像机、图像采集卡、虚拟摄像机、摄像机跟踪器、同步跟踪控制模块、虚拟场景生成模块、前景视频延时模块、视频帧同步器、色键抠像模块以及视频输出模块。
真实摄像机和图像采集卡用于采集现场视频和图像信息，其中，真实摄像机采用CCD摄像机，图像采集卡采用MV-600高精度工业图像采集卡。
摄像机跟踪器用于采集真实摄像机的位置参数、云台参数和镜头参数。
虚拟摄像机是用来确定真实摄像机相对于现实场景坐标系在虚拟场景中的位置。
同步跟踪控制模块用于根据真实摄像机的位置参数、云台参数和镜头参数控制虚拟摄像机参数，使虚拟摄像机与真实摄像机保持同步。
虚拟场景生成模块用于将设计好的三维虚拟场景空间中的图片、视频及三维模型信息读取，设置虚拟灯光、材质、纹理、场景模型的位置属性，根据同步跟踪控制模块得到的虚拟摄像机参数生成合适的三维虚拟场景。
色键抠像模块将真实摄像机和图像采集卡采集到的现场视频图像作为前景，将虚拟场景生成模块生成的三维虚拟场景图像作为背景进行合成在一起，使演员与三维虚拟场景相融合。其中，色键抠像模块包括三基色柔光灯，用来为视频抠像提供稳定的现场环境。
前景视频延时模块用于将真实摄像机和图像采集卡采集到的现场视频和图像信息延时输出，以适应色键技术使用时产生的延时。
视频帧同步器用于将真实摄像机和图像采集卡采集到的现场视频图像信息和声音信息同步输出，保证声画同步。
视频输出模块用于将色键抠像模块合成的视频图像输出。
其中，真实摄像机和图像采集卡均连接摄像机跟踪器和前景视频延时模块，摄像机跟踪器连接同步跟踪控制模块，同步跟踪控制模块连接虚拟摄像机，虚拟摄像机连接虚拟场景生成模块，前景视频延时模块连接视频帧同步器，视频帧同步器和虚拟场景生成模块均连接色键抠像模块，色键抠像模块连接视频输出模块。
本发明工作流程：真实摄像机和图像采集卡首先采集现场视频和图像信息，并发送到前景视频延时模块；摄像机跟踪器获取真实摄像机在拍摄过程中的位置参数、云台参数和镜头参数，通过同步跟踪控制模块控制虚拟摄像机参数，调节虚拟摄像机的定位和运动；虚拟场景生成模块将设计好三维虚拟场景空间中的图片、视频及三维模型信息读取后，设置好虚拟灯光、材质、纹理、场景模型的位置属性，根据虚拟摄像机参数生成合适的三维虚拟场景，并将生成的虚拟背景图像传递给色键抠像模块；前景视频延时模块将现场视频和图像信息延时输出到视频帧同步器，视频帧同步器将现场视频图像信息和声音信息同步输出到色键抠像模块；色键抠像模块将采集到的现场视频作为前景，将生成的三维虚拟场景图像作为背景进行合成在一起，使演员与三维虚拟场景相融合，通过视频输出模块输出。
本发明通过虚拟场景生成模块来生成背景和道具，可制作出实际不存在的或难以制作的场景，并可以在瞬间改变场景，可以制作出真实演播室无法实现的效果，其空间不受物理空间限制，摄像机可以以360度旋转，还可以引人大量虚拟特殊环境与道具，因此可创作出更丰富、更吸引人的节目,使导演在很大程度上摆脱了时间、空间和道具制作方面的限制，获得了更大的创作的想象空间，能够以低廉的成本产生新奇的视觉效果；同时，由于场景的制作、修改、保存等都在计算机上进行，制作和更换电子布景快捷简便，节省了大量的人力、物力、财力，而且缩短了节目制作周期，提高演播室的利用率。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元、模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元、模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。
以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本申请可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。