面向虚拟演播环境的LED屏幕实时校正方法及虚拟演播系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向虚拟演播环境的LED屏幕实时校正方法及虚拟演播系统。该LED屏幕实时校正方法包括如下步骤：实时跟踪摄像机在LED屏幕搭建的三维立体空间内的位置，获得LED屏幕中的每个区域相对于该摄像机的空间位置关系；根据该空间位置关系对LED显示效果的影响，分别对LED屏幕的不同区域的显示要素进行动态校正。利用本发明专利技术，可以改善XR虚拟演播技术的拍摄效果。术的拍摄效果。术的拍摄效果。

【技术实现步骤摘要】
面向虚拟演播环境的LED屏幕实时校正方法及虚拟演播系统


[0001]本专利技术涉及一种LED屏幕实时校正方法，尤其涉及一种面向虚拟演播环境的需要，对LED屏幕的不同区域进行实时校正的方法，同时也涉及采用该方法的虚拟演播系统，属于XR虚拟演播


技术介绍

[0002]XR(eXtended Reality，扩展现实)虚拟演播技术是利用LED屏幕、摄影机追踪系统及实时图形渲染引擎等的深度融合，将表演者实时放置在虚拟世界中而无需绿幕及后期制作过程的虚拟制作方式。在实际应用层面，XR虚拟演播技术对原有的蓝绿箱拍摄方式有着颠覆和替代的趋势。
[0003]在XR虚拟演播技术中，高质量的LED屏幕(通常呈现为环幕或球幕)会同时显示由实时图形渲染引擎(通常使用Unreal Engine或Notch)预先载入的三维虚拟环境。这些LED屏幕构成了影视拍摄或直播活动的背景，同时提供了拍摄现场的照明。这有助于真实人物与虚拟环境的无缝融合，并减少进一步照明调整的时间。当精确的摄影机追踪系统被加入后，摄影机开始围绕着LED屏幕内被无缝结合起来的真实与虚拟元素进行运动，让通过摄影机视角观察的观众产生融合沉浸式的错觉。因此，LED屏幕在XR虚拟演播技术中发挥着不可替代的重要作用，直接决定了拍摄效果的好坏。
[0004]另一方面，LED屏幕都具有可视角度特性。所谓可视角度是指用户可以从不同的方向清晰地观察LED屏幕上所有内容的角度。LED屏幕的可视角度包括水平可视角度和垂直可视角度两个指标。其中，水平可视角度表示以显示屏的垂直法线(即显示屏正中间的垂直假想线)为准，在垂直于法线左方或右方一定角度的位置上仍然能够正常的看见显示图像，这个角度范围就是LED屏幕的水平可视角度；同样如果以水平法线为准，上下方向的可视角度就称为垂直可视角度。一般而言，可视角度是以对比度变化为参照标准的。当观察角度加大时，该位置看到的显示图像的对比度会下降。另外，可视角度与用户的观看角度、观看距离等因素都有很大关系。对于LED屏幕而言，可视角度的大小主要由其管芯封装方式来决定，属于在出厂之前就已经固化的基本性能参数。
[0005]在XR虚拟演播技术中对LED屏幕的显示效果进行校正和优化，无疑会大大改善拍摄效果。但是，目前在这方面还没有成熟的技术解决方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种面向虚拟演播环境的LED屏幕实时校正方法。
[0007]本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种采用该LED屏幕实时校正方法的虚拟演播系统。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0009]根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种面向虚拟演播环境的LED屏幕实时校正
方法，包括如下步骤：
[0010]实时跟踪摄像机在LED屏幕搭建的三维立体空间内的位置，获得LED屏幕中的每个区域相对于该摄像机的空间位置关系；
[0011]根据该空间位置关系对LED显示效果的影响，分别对LED屏幕的不同区域的显示要素进行动态校正。
[0012]其中较优地，所述显示要素包括但不限于亮度、对比度、灰度中的任意一种或多种。
[0013]其中较优地，所述动态校正包括调整该区域的LED供电电流以增高或降低亮度。
[0014]其中较优地，所述动态校正包括使用脉宽调制方法实现灰度及色彩调整。
[0015]其中较优地，每个区域的各个像素点均采用同样的显示要素校正参数。
[0016]其中较优地，基于相邻的LED屏幕的拼接线两边的视角获取相应的显示要素校正参数；
[0017]基于所述显示要素校正参数对相邻的每块LED屏幕中的像素点进行整体补偿。
[0018]其中较优地，该LED屏幕实时校正方法还包括如下步骤：
[0019]预先在LED屏幕搭建的三维立体空间进行光学测量，并将所得到的测量参数制作成显示要素校正参数表格，保存在虚拟演播系统的服务器中。
[0020]其中较优地，获得摄像机相对于LED屏幕的不同区域的空间位置关系之后，通过查表或曲线拟合方式获得该区域应该采用的显示要素校正参数。
[0021]其中较优地，所述显示要素校正参数表格的颗粒度与LED屏幕的区域细分程度一致。
[0022]根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种虚拟演播系统，包括LED显示系统、摄像系统、灯光系统、吊挂系统、网络系统和LED显示动态调整服务器；其中，所述LED显示动态调整服务器执行上述的LED屏幕实时校正方法，对LED屏幕的不同区域的显示要素进行动态校正。
[0023]与现有技术相比较，本专利技术所提供的LED屏幕实时校正方法根据摄像机与LED屏幕的不同区域的空间位置关系对LED显示效果的影响，分别对LED屏幕的不同区域的显示要素进行动态校正，以消除LED屏幕的可视角度特性带来的不利影响。利用本专利技术，可以改善XR虚拟演播技术的拍摄效果。
附图说明
[0024]图1为虚拟演播系统中，LED屏幕搭建的三维立体空间示意图；
[0025]图2为本专利技术所提供的LED屏幕实时校正方法的流程图；
[0026]图3～图5分别显示了将LED屏幕划分为不同区域的不同示例图；
[0027]图6为本专利技术提供的虚拟演播系统的示例性架构图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。
[0029]如图1所示，在本专利技术所提供的虚拟演播系统的一个实施例中，选用2块及以上数量的LED屏幕，以两两正交方式构建一个虚拟三维立体空间的观察窗口，然后通过实时渲染
技术将虚拟三维立体空间以正确的透视关系映射到LED屏幕上，从而搭建一个真实的拍摄场景。最后，在摄影机追踪系统捕捉和硬件的处理下，虚拟演播系统能够实时输出高清逼真的三维画像。
[0030]需要说明的是，构建三维立体空间并不限于LED屏幕采用两两正交方式，其他方式如正面设置2块相交的LED屏幕，上方悬置另一块LED屏幕，通过实时渲染技术将虚拟三维立体空间以正确的透视关系映射到上述各LED屏幕上，也能实现类似的演播效果。
[0031]为了获得较佳的拍摄效果，虚拟演播系统中的LED屏幕应该具备高对比度和高刷新率。高对比度能够提升画面的层次感以及鲜艳度，可以轻松应对摄像机的全方位追踪拍摄，拍摄出来的图像显示更加接近人类肉眼所见，细节与信息展露无遗。高刷新率能够保证摄像机拍摄过程中不出现摩尔纹，确保拍摄更加清晰真实。
[0032]另一方面，为了克服LED屏幕本身所固有的可视角度特性的局限性，如图2所示，本专利技术所提供的LED屏幕实时校正方法采用了如下的操作步骤：实时跟踪摄像机(在图1中以O表示)在LED屏幕搭建的三维立体空间内的位置，获得LED屏幕中的每个区域相对于该摄像机的空间位置关系；根据该空间位置关系对LED显示效果的影响，分别对LED屏幕的不同区域的显示要素(包括但不限于亮度、对比度、灰度等)进行动态实时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向虚拟演播环境的LED屏幕实时校正方法，其特征在于包括如下步骤：实时跟踪摄像机在LED屏幕搭建的三维立体空间内的位置，获得LED屏幕中的每个区域相对于该摄像机的空间位置关系；根据该空间位置关系对LED显示效果的影响，分别对LED屏幕的不同区域的显示要素进行动态校正。2.如权利要求1所述的LED屏幕实时校正方法，其特征在于：所述显示要素包括但不限于亮度、对比度、灰度中的任意一种或多种。3.如权利要求1所述的LED屏幕实时校正方法，其特征在于：所述动态校正包括调整该区域的LED供电电流以增高或降低亮度。4.如权利要求1所述的LED屏幕实时校正方法，其特征在于：所述动态校正包括使用脉宽调制方法实现灰度及色彩调整。5.如权利要求1所述的LED屏幕实时校正方法，其特征在于：每个区域的各个像素点均采用同样的显示要素校正参数。6.如权利要求1所述的LED屏幕实时校正方法，其特征在于：基于相邻的LED屏幕的拼接线两边的视角获取相应的显示...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟琦，甄何平，
申请(专利权)人：北京星光影视设备科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：