[发明专利]一种虚拟摄像机规划布局方法和系统

权利要求书

1.一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，包括：

A.输入所要拍摄的三维场景的环境数据和目标画面的语义约束；

B.将步骤A中的目标画面的语义约束进行分类，分为空间语义约束和屏幕语义约束；

C.对所述空间语义约束进行空间语义计算，求出一个空间区域，当虚拟摄像机或目标点处于该空间区域时，该空间语义约束对应的谓词公式为真；

D.读入空间语义计算的输出结果，进行屏幕语义计算，通过最优化搜索的方法获取一组满足所有屏幕语义约束的虚拟摄像机属性值；

E.输出一虚拟摄像机位置。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述步骤A还进一步包括：

A1.构建摄像知识库；

A2.输入虚拟场景环境数据和目标画面的语义约束。

3.根据权利要求2所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述构建摄像知识库，是指以产生式规则的形式获取与虚拟摄像机布局相关的摄影知识和计算机图形学知识，并以此构建相关的知识库，其中，摄影知识在知识库中按顺序逐条存储，位置靠前的知识优先级别高。

4.根据权利要求3所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述产生式规则的形式，定义为<规则>::＝<规则名称>:IF<规则前件>THEN<规则后件><规则解释><规则备注>，其中，摄影知识中的规则前件包含的内容有：需满足的约束，当前所得画面与要求画面的差距；摄影知识中的规则后件包含的内容有：增加附加约束、摄像机属性的调整方法、模型位置的调整方法；计算机图形学中的规则前件为摄影知识中的规则后件；规则后件包含调整的数值计算方法。

5.根据权利要求1所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述空间语义约束，用来直接约束虚拟摄像机属性取值。

6.根据权利要求1所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述屏幕语义约束，是通过限定虚拟摄像机所拍摄的画面效果，间接约束摄像机属性取值。

7.根据权利要求1所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述空间语义约束和屏幕语义约束，都以谓词形式表示，分为空间语义约束谓词和屏幕语义约束谓词。

8.根据权利要求7所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述空间语义约束谓词，其中每一个空间语义约束谓词都对应一个与被摄对象相关的区域。

9.根据权利要求1所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述空间语义计算，是指每一个空间语义约束谓词都对应一个与被摄对象相关的区域，通过单个谓词对应的区域的布尔运算可以求得满足一个谓词公式的区域，确定摄像机的确切位置范围。

10.根据权利要求1所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述空间语义计算，包括：

C1.两个谓词公式合取，则对应的区域求并；

C2.两个谓词公式析取，则对应的区域求交；

C3.单个谓词公式取否定，则对应的区域求补，其全集为整个虚拟世界空间。

11.根据权利要求1所述的一种虚拟摄像机规划布局方法，其特征在于，所述最优化搜索，包括：

a.读取约束，并使用系统给定的谓词公式进行表示，获得使用者对目标画面的描述；

b.根据约束，匹配规则的前件，执行规则后件对应的操作，获取一个摄像机的起始位置；

c.计算摄像机在该位置所拍摄的画面是否符合要求，符合要求计算结束，不符合要求，计算与目标画面要求之间的误差；

d.将误差以谓词的形式表示，查询知识库，匹配规则的前件，执行规则后件对应的操作，改变摄像机位置，得到一个新的摄像机位置；

e.计算新位置摄像机拍摄的图像的误差，重复步骤c、d，直到得到结果为止。