一种基于模板素材的摄像方法及系统与流程

1.本发明涉及摄影摄像技术领域，尤其是一种基于模板素材的摄像方法及系统。


背景技术：

2.摄影摄像的关键技术之一是能准确对焦到被摄目标上。如果目标是运动的，则需要在拍摄的过程中对运动目标保持跟随状态，即跟焦。运动对象的拍摄通常对摄影师的跟焦水平要求较高。基于该需求，自动跟焦技术被发展并在不少场景中被应用。
3.对于运动物体的跟焦拍摄，通常采用两种做法。一种是对相机获取的图像进行目标识别提取，并计算对象的位置进行反馈式跟焦调节；一种是对特定轨迹的目标进行根据预设轨迹进行跟焦的主动调节控制。
4.应用于动物、宠物等活体对象时，目标提取识别进行反馈式跟焦调节的方案存在以下不足：
①
、反馈式跟焦调节需要摄像系统具有较强的图像识别运算能力以及调焦相应速度，且在对象运动速度较高或者对跟焦要求较高时难以满足要求；
②
、动物宠物等活体本身作为目标时其形态是非固定的（动物不同的姿态如蹲、站、跑、跳、蜷缩等作为图片对象时差异较大），且呈变化类型多、变化速度快的特点，这将给目标识别过程本身带来较大的难度。而通过预设轨迹进行跟焦的主动调节控制，仅对特定轨迹的目标拍摄效果较好，但是动物运动时，因为其初始速度大小，方向并非特点，导致其每次运动的轨迹都有所不同，因此，要实现通过普通的摄影设备自动跟随运动目标完成对非特定轨迹运动目标的跟焦拍摄是目前需要解决的问题。
5.为解决上述现有技术问题，本发明提供一种基于模板素材的摄像方法及系统。


技术实现要素：

6.为解决上述现有技术问题，本发明提供一种基于模板素材的摄像方法及系统。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于模板素材的摄像方法，其特征在于，具体步骤为：步骤s1：获取视频图像，从运动重心库中获取画面中的动物运动重心，从动物运动的初始时间段画面中计算出动物运动重心的移动速度和移动方向；步骤s2：结合拍摄模板中的运动轨迹信息获得修正运动轨迹信息；所述运动轨迹信息为从包含动物运动行为的视频中提取出的一条运动轨迹；步骤s3：根据修正运动轨迹信息生成指令信号，指令信号包括：镜头方向调整信息或/和焦距大小调整信息；步骤s4：相机根据指令信号调整镜头方向或/和焦距，完成拍摄。
8.优选的，步骤s1中所述动物运动的初始时间段画面为动物离开地面前的画面。
9.优选的，所述步骤s3中的修正运动轨迹信息包括：动物在不同时刻的位置信息。
10.优选的，所述的一种基于模板素材的摄像方法，其特征在于，步骤s1中运动重心库
的建立方式为：步骤s11，获取活体对象离开地面且只受重力的原始数据，所述原始数据具有视频数据和图像数据；步骤s12，获取原始数据中只有活体对象的参考视频图像；步骤s13，从参考视频图像中获取活体对象在第一时刻的局部身体的相对速度；步骤s14，将第一时刻局部身体在水平方向上的相对速度进行拟合，得到活体对象在水平方向上的平均速度；步骤s15，获取参考视频图像中与平均速度相同的二维图像块，所述二维图像块所在的坐标为运动重心图像；步骤s16，将所述二维图像块保存到运动重心库中。
11.优选的，所述的一种基于模板素材的摄像方法，其特征在于，步骤s14中，活体对象在水平方向上的平均速度为，（1）其中，所述局部身体具有头、眼睛、前爪、后爪；其中，vm为第一时刻局部身体的在水平方向的速度，m为大于1的整数；其中，f为平均速度的拟合函数。
12.优选的，所述步骤s1中从动物运动的初始时间段画面中计算动物运动重心的移动方向后，判断运动重心的移动方向与水平方向夹角β是否大于0度，若夹角β大于0度，则执行后续步骤；若夹角β等于0，则重新执行步骤s1。
13.优选的，所述步骤s1中从动物运动的初始时间段画面中计算动物运动重心的移动方向后，判断运动重心的移动方向与水平方向夹角β是否大于10度，若夹角β大于10度，则执行后续步骤；若夹角β等于0，则重新执行步骤s1。
14.优选的，所述拍摄模板中的运动轨迹信息在间隔时间段后，从该间隔时间段内获取的动物运动行为视频中重新提取。
15.优选的，根据动物所处阶段设置所述间隔时间段，对于幼年阶段动物，设置间隔时间段为7-15天；对于成年阶段动物，设置间隔时间段为30天以上。
16.一种基于模板素材的摄像系统，其特征在于，包括：成像模块；处理模块；存储模块；通讯模块；所述成像模块可获取视频图像；所述存储模块可存储成像模块获取的视频图像；所述通讯模块可接收、发送信号；所述处理模块可根据通讯模块接收到的指令信号调整成像模块的镜头方向或/和焦距；所述指令信号包括镜头方向调整信息或/和焦距大小调整信息。
17.本发明的有益效果体现在：
通过该方法及系统拍摄的动物动作行为，尤其是跑、跳类动作行为，拍摄得到的视频清晰度高，画面不晃动，具有极高的分享价值，且通过一般的硬件设备即可实现该方法，拍摄出画面清晰度高、高摄像成片品质的动物运动视频。
附图说明
18.图1为一种基于模板素材的摄像方法流程示意图a；图2为一种基于模板素材的摄像方法流程示意图b；图3为两种体型猫的对比示意图；图4为表示动物运动重心图像的二维图像块示意图；图5为动物向上跳跃运动的轨迹信息示意图；图6为一种基于模板素材的摄像系统。
具体实施方式
19.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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1-6所示，本发明提供的具体实施例如下：实施例1一种基于模板素材的摄像方法，其特征在于，具体步骤为：步骤s1：获取视频图像，从运动重心库中获取画面中的动物运动重心，从动物运动的初始时间段画面中计算出动物运动重心的移动速度和移动方向；步骤s2：结合拍摄模板中的运动轨迹信息获得修正运动轨迹信息；所述运动轨迹信息为从包含动物运动行为的视频中提取出的一条运动轨迹；步骤s3：根据修正运动轨迹信息生成指令信号，指令信号包括：镜头方向调整信息或/和焦距大小调整信息；步骤s4：相机根据指令信号调整镜头方向或/和焦距，完成拍摄。
21.随着各大短视频平台的兴起，喂养宠物的宠物主会选择将动物的一些有趣的动作行为拍摄记录，并分享到各大短视频平台，但是想要将动物的一段完整的动作行为（特别是运动速度较快的运动行为，例如动物的跑、跳等动作）清晰且画面占比协调的拍摄下来，需要对摄影设备熟练操作，在动物开始动之前预判动物的运动轨迹，并在动物的动作开始到动作结束的时间段，使镜头跟随动物同步移动，同时根据动物距离镜头的距离调整焦距至合适的大小，对跟焦拍摄能力要求较高。
22.目前的一种通过预设轨迹进行跟焦的主动调节控制的拍摄方法，仅对特定轨迹的目标拍摄效果较好，但是动物运动时，因为其初始速度大小，方向并非特点，导致其每次运动的轨迹都有所不同，通过该方法拍摄动物运动行为，效果较差。
23.考虑到大部分人宠物主对于摄影都是不专业的，为了帮助大多数人将动物的一些有趣的动作行为清晰的拍摄下来，参阅图1，本实施例提供了一种基于模板素材的摄像方法，具体步骤为：步骤s1：获取视频图像，从运动重心库中获取画面中的动物运动重心，从动
物运动的初始时间段画面中计算出动物运动重心的移动速度和移动方向；步骤s2：结合拍摄模板中的运动轨迹信息获得修正运动轨迹信息；所述运动轨迹信息为从包含动物运动行为的视频中提取出的一条运动轨迹；步骤s3：根据修正运动轨迹信息生成指令信号，指令信号包括：镜头方向调整信息或/和焦距大小调整信息；步骤s4：相机根据指令信号调整镜头方向或/和焦距，完成拍摄。
24.发明人发现大多数宠物主都仅喂养一只动物，且动物所在场景相对固定（在固定房间），因此在实际拍摄时，需要拍摄的对象和场景也相对固定，且经过长时间的拍摄观察发现对于四条腿的动物，特别是猫，其平衡性极强，当其做出跑、跳等动作时，其运动重心与运动方向（动物的发力方向）在一条直线上，其运动离地后运动轨迹主要受到重力影响，只需要从实时获取的视频图像中识别出动物的运动重心、运动重心初始移动速度、运动重心移动方向即可计算出一条运动轨迹，本实施例选择通过运动重心、运动重心初始移动速度、运动重心移动方向以及拍摄模板中的运动轨迹信息计算出新的轨迹信息，作为修正运动轨迹信息，所需的计算时间短，将该轨迹作为预测轨迹，来生成拍摄指令，即实现了对动物实际运动轨迹的同步跟焦拍摄。
25.相对于仅通过预设轨迹进行跟焦的主动调节控制的拍摄方法，本实施例结合了动物运动时的运动重心的移动速度和移动方向，修正了预设轨迹，使得修正轨迹更为接近动物的实际运动轨迹，通过该方法拍摄的动物动作行为，尤其是跑、跳类动作行为，拍摄得到的视频清晰度高，具有极高的分享价值，且通过一般的硬件设备即可实现该方法，拍摄出画面清晰度高的动物运动视频。
26.实施例2本实施例中，作为实施例1技术方案的进一步改进，其特征在于，步骤s1中所述动物运动的初始时间段视频图像为动物离开地面前的视频图像。
27.发明人长时间观察发现动物在准备进行一段动作行为前，身体会呈现一个特定的初始姿态，以猫为例，当其准备向上跳跃时，其身体从尾部到头部会向上倾斜，此时运动重心与其后续的初始运动方向（动物的发力方向）即保持在一条直线上，因此，本实施例设定步骤s1中所述动物运动的初始时间段视频图像为动物离开地面前的视频图像，通过对比动物离开地面前的视频图像中的多张图像信息中动物运动重心的位置，即可在动物离地之前计算出动物运动重心的移动速度和移动方向，并在动物离地之前计算出修正运动轨迹信息，预留出了时间调整镜头方向或/和焦距，保证镜头开始调整镜头方向或/和焦距的时间点与动物离开地面的时间点相对同步，有效避免了动物离开地面后，才根据调整镜头方向或/和焦距，导致跟焦拍摄与动物实际运动跟焦不同步的情况出现。
28.优选的，所述步骤s3中的修正运动轨迹信息包括：动物在不同时刻的位置信息。
29.视频中动物的运动轨迹由多张图片中动物的位置连续构成，其位置是由二维图片上的一个坐标点构成，且每张图片上的坐标点对应一个拍摄时刻，因此可以得到动物在不同拍摄时刻的位置信息，参阅图5，例如t1时刻动物的位置信息为p1（x1，y1），t2时刻动物的位置信息为p2（x2，y2），...，tn时刻动物的位置信息为pn（xn，yn），本实施例设定修正运动轨迹信息包括：动物在不同时刻的位置信息，根据该运动轨迹信息生成拍摄指令时，可选择性的设定为每经过一个或多个相邻时刻的间隔时间即调整一次镜头方向和/或焦距大小，有效提高镜头跟焦距拍摄效果。
30.实施例3本实施例中，作为实施例1技术方案的进一步改进，其特征在于，步骤s1中运动重心库的建立方式为：步骤s11，获取活体对象离开地面且只受重力的原始数据，所述原始数据具有视频数据和图像数据；步骤s12，获取原始数据中只有活体对象的参考视频图像；步骤s13，从参考视频图像中获取活体对象在第一时刻的局部身体的相对速度；步骤s14，将第一时刻局部身体在水平方向上的相对速度进行拟合，得到活体对象在水平方向上的平均速度；步骤s15，获取参考视频图像中与平均速度相同的二维图像块，所述二维图像块所在的坐标为运动重心图像；步骤s16，将所述二维图像块保存到运动重心库。
31.发明人发现拍摄家里的宠物，拍摄对象相对固定，因此可以通过学习并存储该对象，然后对该对象进行跟踪，从其运动轨迹中识别出其运动重心；进一步可以构建运动重心与二维图像姿态之间的关系，以实现通过二维图像姿态快速定位对象的重心的目的；还可以构建运动重心与姿态、肢体对象（如头部、前爪等）的相对关系。参阅图4，本实施例获取参考视频图像中与平均速度相同的二维图像块a，设定二维图像块a所在的坐标为运动重心坐标，在实际拍摄时，通过该二维图像块a快速定位动物运动重心，进一步提高了修正运动轨迹信息的生成速度。
32.实施例4本实施例中，作为实施例3技术方案的进一步改进，其特征在于，步骤s14中，活体对象在水平方向上的平均速度为，（1）其中，所述局部身体具有头、眼睛、前爪、后爪；其中，vm为第一时刻局部身体的在水平方向的速度，m为大于1的整数；其中，f为平均速度的拟合函数。
33.当活体对象跳跃离开地面时，对象只受到重力作用，对象的重心唯一，可以根据对象的运动轨迹唯一，计算对象唯一的运动重心轨迹，以此来确定调节相机的焦距，可以避免出现画面抖动的现象。由于活体对象在水平方向上不受力，故在水平方向上对象的动量守恒。
34.在本实施例中，通过计算第一时刻局部身体在水平方向上的相对速度进行拟合，得到活体对象在水平方向上的平均速度，根据水平方向动量守恒，通过拟合函数拟合出活体对象在水平方向上的平均速度v，而活体对象在水平方向上的平均速度v就是该活体对象重心在水平方向的速度。在一种实施例中，活体对象为猫，v1表示某一时刻猫前爪的水平速度，v2表示某一时刻猫后爪的水平速度，v3表示某一时刻猫头部的水平速度。
35.实施例5本实施例中，作为实施例1技术方案的进一步改进，其特征在于，所述步骤s1中从动物运动的初始时间段视频图像中计算动物运动重心的移动方
向后，判断运动重心的移动方向与水平方向夹角β是否大于0度，若夹角β大于0度，则执行后续步骤；若夹角β等于0，则重新执行步骤s1。
36.当动物处于行走状态时，其运动重心也处于移动状态，但是本方法的目的是拍摄动物有趣的运动动作，例如跳跃动作，因此，若动物处于行走状态时也根据其运动重心的移动方向、移动速度计算修正运动轨迹，不仅是无意义的，还会增加硬件设备负荷。
37.本实施例设置所述步骤s1中从动物运动的初始时间段视频图像中计算动物运动重心的移动方向后，判断运动重心的移动方向与水平方向夹角β是否大于0度，若夹角β大于0度，则执行后续步骤；若夹角β等于0，则重新执行步骤s1，在本方法的实际执行过程中，计算出动物运动重心的移动方向后，若运动重心的移动方向与水平方向夹角β大于0度即表示动物运动方向朝上或朝下，动物有极大可能进行跳跃动作，因此继续执行后续步骤完成跟焦拍摄，运动重心的移动方向与水平方向夹角β等于0度即表示动物运动方向与水平方向平行，动物不会进行跳跃动作，因此重新执行步骤s1计算动物运动重心的移动速度和移动方向。
38.优选的，所述步骤s1中从动物运动的初始时间段视频图像中计算动物运动重心的移动方向后，判断运动重心的移动方向与水平方向夹角β是否大于10度，若夹角β大于10度，则执行后续步骤；若夹角β等于0，则重新执行步骤s1。
39.发明人发现动物行走过程中，随着其四肢的移动、弯曲，其运动重心的移动方向可能小幅度的相对于水平方向呈倾斜状态，因此，本实施例设置判断运动重心的移动方向与水平方向夹角β是否大于10度，若夹角β大于10度，则执行后续步骤；若夹角β等于0，则重新执行步骤s1。
40.实施例6本实施例中，作为实施例1技术方案的进一步改进，其特征在于，所述拍摄模板中的运动轨迹信息在间隔时间段后，从该间隔时间段内获取的动物运动行为视频中重新提取。
41.发明人发现，随着动物的成长，其体型会发生变化，例如从幼年到成年体型变大，这会影响动物的运动能力，幼年的动物跳跃能力或奔跑速度低于成年动物的跳跃能力或奔跑速度；例如变胖的动物跳跃能力或奔跑速度会降低，参阅图5，做出同一种动行为时，因为跳跃能力或奔跑速度不同，其运动轨迹也会有较大区别。
42.本实施例设置所述拍摄模板中的运动轨迹信息在间隔时间段后，从该间隔时间段内获取的动物运动行为视频中重新提取，使得拍摄模板中的运动轨迹信息与动物的实际运动轨迹更接近，使得通过该运动轨迹信息得到修正运动轨迹信息计算时间更短，减少硬件设备的运算量，有利于设备简化，降低硬件成本。
43.优选的，所述间隔时间段根据动物所处阶段设置，包括：幼年到成年的时间段以及成年后时间段。
44.根据动物所处阶段设置所述间隔时间段，对于幼年阶段动物，设置间隔时间段为7-15天；对于成年阶段动物，设置间隔时间段为30天以上。
45.考虑到幼年阶段的动物体型变化较快，成年阶段的动物体型变化较慢，本实施例根据动物所处阶段设置所述间隔时间段，对于幼年阶段动物，设置间隔时间段为7-15天；对于成年阶段动物，设置间隔时间段为30天以上。区分设置间隔时间段，进一步提高拍摄模板
中的运动轨迹信息与动物的实际运动轨迹相似性。
46.实施例7一种基于模板素材的摄像系统，其特征在于，包括：成像模块；处理模块；存储模块；通讯模块；所述成像模块可获取视频图像；所述存储模块可存储成像模块获取的视频图像；所述通讯模块可接收、发送信号；所述处理模块可根据指令信号调整成像模块的镜头方向或/和焦距；所述指令信号包括镜头方向调整信息或/和焦距大小调整信息。
47.本实施例提供了一种基于模板素材的摄像系统，可执行实施例1-6所述的一种基于模板素材的摄像方法。
48.在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系。
49.在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
50.在本发明的实施例的描述中，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。
51.在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，
“‑”
和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“a-b”表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。“a~b''表示大于或等于a，且小于或等于b的范围。
52.在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
53.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。