[发明专利]生成体育赛事虚拟视景的方法和装置

说明书

本申请要求在与共同未决美国专利申请序列No.09/094,524(1998/6/12申请)PCT协议8之下的申请优先权利益，用于生成体育赛事虚拟视景的方法和装置。

本发明一般涉及三维计算机图形显示系统，特别涉及允许传统电视、数字电视以及因特网取景器和广播装置从任何有利点虚拟浏览体育赛事的系统和方法。

技术上所公知的是，通过在适当的位置放置多个电视摄像机，将这些摄像机馈入的图像提供给演播间的播音员，重放赛事中的某些画面，以便播音员能对这些画面做出评论，以及最后将整个电视节目传送给观众，就可转播一场体育赛事。然而，这种传统的电视播放方法具有下述几个缺陷。

首先，如果摄像机机位于相对于比赛场地来说不合理的位置，或如果只是因为摄像机太少不足以覆盖整个场地，播放质量就要受影响。因此使得场地中某些部分的画面被遗漏，或没有被覆盖。

第二，尽管有些传统的电视摄像机有一定的机动性，但环绕比赛场地的摄像机位置基本上是固定不动的。然而，球和运动员在场地中的移动却是动态的和不可预见的。因此，在比赛期间，固定不动的摄像机经常无法提供某个关键角度的画面，或摄像机的视野被运动员或工作人员挡住了。例如，静止的场地摄像机通常无法提供棒球跑垒者扑到各个垒位以避免被封杀，或在他们的膝盖触地之前或之后笨拙地往回跑，或外场接球员在接到一个传球后试图使双脚稳定的特写镜头。

第三，传统的摄像机在比赛期间一般不放置在实际的比赛场地内。赛车是一个很明显的例外；车内的摄像机具有革命性的赛场播放能力，因此该项运动吸引了众多热情的车迷。然而，对于其它体育赛事，如橄榄球，安装在面罩或其它运动设施内的场内摄像机至今还没有得到广泛使用。因此，场外摄像机必须从相对远的最佳视点间接地摄下动作。

第四，不管录像是否有用，演播间的评论员必须凑合着使用由场地摄像机预录的录像。评论员不能动态地调整摄像机的位置，以记录另一视点的动作。因此，评论员被限制在静态的视频图像，而不能更改摄制录像的视点。而且，随着大部分专业体育联盟使用的瞬时重放的增加，瞬时重放的最佳视点也变得越来越关键。

在此之前有人尝试，提供对运动员和目标运动设施(如比赛用球)的物理位置的实时跟踪和处理。例如，Daver的美国专利申请No.5,513,854公开了一种用于实时跟踪运动中的人的系统，以及Larsen的美国专利申请No.5,363,297公开了一种用于体育赛事的自动摄像机跟踪系统。然而，这些系统都不能使用单个系统实时跟踪单个运动员和运动设施，利用跟踪数据产生基于处理值的模拟图像，然后将这些模拟图像集合成为一个虚拟运动环境，该运动环境被实时刷新，以体现原有的体育赛事。

因此，体育运动产业上的不足，以及现有系统无法满足产生体育赛事所需的虚拟场景，促进了本发明的产生。

本发明的一个目的是提供一种实时收集人的活动(如体育赛事)的系统和方法，用于提供和分析无限个视点，而不管静态摄像机处于什么位置。

本发明的另一个目的是提供一种系统和方法，以从最佳角度和视点提供指定运动场地图像，而不管静态摄像机的位置或比赛设施、运动员或工作人员的动态移动。

本发明的另一个目的是提供一种系统和方法，允许播音员和观众从场上摄像机的相应位置观看场上的动作，以及允许用户虚拟地选择场上摄像机的任何位置。

本发明的再一个目的是允许评论员调整视频图像的视点，以符合它们的特定姿势。