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《基于多攝像機視角插值的足球比賽虛擬視角回放》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、基于多攝像機視角插值的足球比賽虛擬視角回放摘要：本文提出一種新穎的方法來合成虛擬視角,通過在一個體育場安裝多個攝像頭進行采集圖像，使得觀眾可以觀看整個真實的足球場景。本文所提出的方法，是通過被選的視角旁的實際攝像機查看插值，從而生成任意視角的圖像。在這種方法中,不需要太強調(diào)相機的校準，因為我們將攝像機投影幾何學運用于插值覆蓋。為了避免復(fù)雜和不可靠的3D恢復(fù)過程，根據(jù)場景的幾何屬性，對象場景被分割成幾個區(qū)域?？紤]到真實視角之間存在對應(yīng)關(guān)系，因此生成中間視角十分有必要，這個過程是將投影幾何學運用到每個區(qū)域自動生成的。通過疊加所有區(qū)域的中間圖像，可以生成整個足球場景的虛擬視角。該方法可以不
2、必強調(diào)校準攝像機，也不需要手動調(diào)整使其對應(yīng)匹配。因此，可以很容易地將該方法應(yīng)用到在一個大范圍的動態(tài)事件。其中一種應(yīng)用就是，通過視角合成的算法處理實驗結(jié)果來觀察一場正常足球比賽的回放。這為通過任意一個視角查看整個動態(tài)事件提供了一種新方法。關(guān)鍵詞：動態(tài)事件多相機投影幾何足球比賽視覺插值虛擬視角合成1引言信息和通信技術(shù)的發(fā)展使我們能夠欣賞來自世界各地的體育和娛樂活動，除了轉(zhuǎn)播事件外，現(xiàn)今的電視廣播也提供了多種視覺效果的娛樂。舉個與這些影響相關(guān)的例子，視覺系統(tǒng)被CBS用于直播第三十五屆超級碗。在這個系統(tǒng)中，使用超過30個攝像頭采集多個視頻流。然后，用不同視角的視頻圖像序列來創(chuàng)建一個3D的視覺
3、效果，使得視角在某一暫時固定的時刻可以圍繞在對象事件周圍。該系統(tǒng)采用簡單的視頻圖像切換的視覺效果，并且計算機基礎(chǔ)視覺技術(shù)可以提供更具吸引力的視覺效果，如合成任意視角圖像的虛擬視角。虛擬現(xiàn)實[1]，這是一個開創(chuàng)性的項目。在這一領(lǐng)域，要實現(xiàn)這樣的虛擬運動的動態(tài)場景，需要利用計算機視覺技術(shù)，從多個視角重建目標場景中對象的三維模型，隨后，將真實圖像中的色彩用于合成3D模型的紋理；并且使用傳統(tǒng)的渲染技術(shù)，將會生成帶有顏色紋理3D模型視覺圖像。在一個大的空間中，為動態(tài)事件提供視覺效果的技術(shù)最近已被提出[2]、[3]，它們使球員能夠從球員周圍的視角查看某個特定領(lǐng)域的球員。在[2]中，三維物體的形狀
4、由一組平面描述，以便有效地合成物體的一種新的視角。在[3]，一個特殊的3D坐標系統(tǒng)，建立在相機的極線幾何，用于無需攝像機標定的3D模型的重建。在這些方法中，目標區(qū)域是在一個大的空間，其中一些球員存在某一局部區(qū)域。另外，在足球比賽中的任意視角運動的方法已被提出[4]。在這種方法中，球員所代表的簡化3D模型，重建使用多個視角，然后虛擬視角圖像的球員被呈現(xiàn)在一個虛擬的體育場。雖然觀眾可以從任意的角度來觀看整個足球場景，但所呈現(xiàn)的體育場并不是一個真正的體育場，而是一個計算機生成的虛擬模型。我們的目標是實現(xiàn)對于一整個體育場的實際體育賽事的虛擬視角合成。整個場景，包括球員、球場和體育場都是一個重
5、建的目標，即對象面積大于以前的方法中描述的[1]、[3]。此外，在虛擬視角中體育場也應(yīng)該使用采集的場景合成，而不是計算機生成的模型。在本文中，對整個足球的場景的虛擬視角生成，我們提出了一種新奇的方法，在真實的球場使用多個未校準相機。如果不使用3D模型，只有相鄰相機之間的投影幾何是用來合成新的視角圖像[5]-[7]。視覺插值[8]可以通過實際的攝像頭來從任何中間的視角重建整個足球場景。首先，相鄰的相機之間的射影幾何從圖像序列獲得。通過疊加所有區(qū)域的中間圖像，虛擬視角中整個足球場景的整體外觀可以更加容易地以一種逼真的方式合成呈現(xiàn)。此外，我們引入了“看足球比賽錄像點播系統(tǒng)”?，F(xiàn)有的電視廣播
6、只提供預(yù)先制作的內(nèi)容，在生產(chǎn)中手動選擇視頻攝像機轉(zhuǎn)播體育賽事，這本質(zhì)上是單向通信。另一方面，互聯(lián)網(wǎng)有利于廣播電臺和觀眾之間的互動交流，內(nèi)容可以根據(jù)觀眾的需求進行交互修改。如果觀眾可以選擇自己喜歡的視角，他們將從觀看這些激動人心的場面中獲得極大的樂趣。我們證明了需求系統(tǒng)的視角可以作為互動通信媒體的一個例子。使用所提出的系統(tǒng)，用戶可以在觀看比賽的同時，自由選擇自己的首選視角。他們可以專注于一個特定的球員在特寫鏡頭或可以使用變焦虛擬相機跟蹤球運動。本文的結(jié)構(gòu)如下，在第二節(jié)中，相關(guān)工作的虛擬視角合成，在三種方法中引入了代表性方法。概述所提出的方法是在第三節(jié)。第四節(jié)解釋了如何評估投影幾何用于視
7、角插值。隨后，在第五節(jié)提出將視覺插值技術(shù)運用于大型活動的整個場景。第六節(jié)展示實驗結(jié)果，然后在第七節(jié)提出關(guān)于需求系統(tǒng)的觀點。在第八節(jié)提出的討論之后，我們最終在第九節(jié)中總結(jié)了我們的工作。2相關(guān)工作在計算機視覺領(lǐng)域，從一些實際相機圖像合成的虛擬視角圖像的技術(shù)自20世紀90年代就已經(jīng)開始研究[9]-[11]。這些技術(shù)，稱為基于圖像的繪制（IBR），可以分為三類，基于模型的方法、基于轉(zhuǎn)換的方法、和采用全光函數(shù)的方法。通過使用基于模型的方法，它是能夠構(gòu)建3D模型的對象
