虛擬3D技術(shù)中攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)高精度測試方法研究.pdf

1、虛擬3D合成的實(shí)質(zhì)是在拍攝過程中將實(shí)拍影像與虛擬3D物體、場景、動(dòng)畫等進(jìn)行實(shí)時(shí)融合，為使虛擬3D合成脫離虛擬演播室而適用于任意場景中，同時(shí)為提高虛擬3D合成后虛擬場景與實(shí)拍景象合成后的視覺體驗(yàn)與真實(shí)感，本文基于對(duì)當(dāng)前虛擬3D領(lǐng)域合成方法的研究，提出了一種以多傳感器融合技術(shù)和電子技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)攝像機(jī)云臺(tái)搖臂系統(tǒng)進(jìn)行高精度實(shí)時(shí)跟蹤定位的方法。
　　系統(tǒng)對(duì)攝像機(jī)云臺(tái)搖臂系統(tǒng)建立三維運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，根據(jù)采集到的傳感器信息，計(jì)算出攝像機(jī)云臺(tái)搖臂

2、的當(dāng)前姿態(tài)并打包發(fā)送至3D渲染工作站，3D渲染工作站軟件對(duì)云臺(tái)搖臂姿態(tài)信息進(jìn)行解析，通過解析得到的姿態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)將虛擬3D物體、場景、動(dòng)畫等與實(shí)拍影像進(jìn)行虛擬合成。
　　為了實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)云臺(tái)姿態(tài)的高精度測試，本文基于現(xiàn)有云臺(tái)搖臂系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，進(jìn)行傳感器安裝方法研究，加持安裝多路高精度傳感器，其中包括:通過3D打印的齒輪使傳感器與攝像機(jī)鏡頭進(jìn)行嚙合，傳遞攝像機(jī)鏡頭焦點(diǎn)、焦距的變化;用同軸過盈配合安裝的方式對(duì)云臺(tái)安裝俯仰姿態(tài)感受傳感器和

3、橫搖姿態(tài)感受傳感器;設(shè)計(jì)基于嵌入式芯片的傳感器數(shù)據(jù)采集與處理模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)多路傳感器的分時(shí)交互式數(shù)據(jù)采集與算法處理，并對(duì)攝像機(jī)信號(hào)進(jìn)行同步信號(hào)解析，做到不丟一幀數(shù)據(jù)的進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，保證了姿態(tài)數(shù)據(jù)的完整性。分析了硬件可靠性，并采取了強(qiáng)接地等EMI措施。
　　通過大量的現(xiàn)場測試表明，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸幀同步，云臺(tái)搖臂姿態(tài)跟蹤精度高，合成后效果真實(shí)，可脫離虛擬演播室工作于各種環(huán)境中，且具有高可靠性和強(qiáng)穩(wěn)定性，滿足拍攝工作中長期開機(jī)的需要。