[发明专利]基于Maya的摄像机器人离线编程方法

说明书

本发明公开了一种基于Maya的摄像机器人离线编程方法，不但实现了摄像机器人位置轨迹的设计，同时根据搭载摄像机的型号支持光圈和焦距变化过程的轨迹的设计，不但支持离线轨迹在现实摄像机器人上执行，还支持现实摄像机器人轨迹导入分析，实现了七轴摄像机器人的离线轨迹设计，这弥补了国内目前针对摄像机器人离线轨迹设计这块的空白，此方法还可以很容易改造进行八轴、六轴、五轴、四轴摄像机器人的离线轨迹设计。

技术领域

本发明涉及运动控制和影视拍摄领域，特别是涉及一种基于Maya的摄像机器人离线编程方法。

背景技术

影视特效已经成为当前影视作品中的核心元素，谈起好莱坞大片人们无不津津乐道。然而制作一段即酷又绚的视频特效并不是一件很容易的事情，除了要有技术超群的特效制作大师外，还必须要有技术超前的特效制作工具和辅助设备。摄像机器人运动控制系统(Moco)是一款非常出色的特效设备，它的出现极大的提高了角色克隆、角色编队、群体运动、危险合成等一大批特效的制作效率。为了进一步挖掘摄像机器人在场景规划、特效合成中的能力，我们有必要为摄像机器人运动控制系统寻找一种合适的离线编程的方法。

伴随着机器人事业的兴起，目前市面上出现了很多的机器人离线编程系统和离线编程方法，然而现有技术中的离线编程方法在设计摄像机运动轨迹的过程中，不能同时设计相机光圈和焦距变轨迹，在数字场景中虚拟摄像机器人在运动过程中不能实时查看虚拟相机对应的画面信息。

发明内容

本发明的目的是提出一种能够设计相机光圈和焦距变轨迹，能够实时查看虚拟相机对应的画面信息的基于Maya的摄像机器人离线编程方法。

本发明所述的基于Maya的摄像机器人离线编程方法，包括以下的步骤：

S1：构建摄像机器人的等比例尺虚拟数学三维模型，形成虚拟摄像机器人，所述虚拟摄像机器人包括机械臂、云台板和摄像机；

S2：对虚拟摄像机器人的各个关节、云台板和摄像机进行正向动力学或者反向动力学绑定；

S3：设置虚拟摄像机器人的各个部件的约束条件，包括各个关节的最大旋转值和最小旋转值、云台板的偏移量、摄像机相对于法兰坐标的偏移量以及光圈的极限值；

S4：在虚拟场景中进行摄像机位置、焦距和光圈的轨迹规划；

S5：通过分析虚拟摄像机器人在执行虚拟轨迹时各个关键数据的变化情况，进行虚拟机器人轨迹安全性检查；

S6：对虚拟摄像机器人的空间轨迹进行离散化处理，生成摄像机器人可执行的轨迹文件；

S7：对虚拟摄像机器人进行可达性分析、碰撞分析和加速度分析；

进一步，所述虚拟摄像机器人为七轴虚拟摄像机器人。

进一步，所述步骤S7中的可达性分析包括以下步骤：

S7.11：设置七轴虚拟摄像机器人各轴的可达阈值范围，如式(1)和式(2)所示；记录机器人当前时刻各轴的位置信息，如式(3)所示；

R1_min＝(A1_min，A2_min，A3_min，A4_min，A5_min，A6_min，E1_min) (1)

R1_max＝(A1_max，A2_max，A3_max，A4_max，A5_max，A6_max，E1_max) (2)

W＝(A1，A2，A3，A4，A5，A6，E1) (3)