一种多机位协同拍摄的自动构图调控系统的制作方法

本发明涉及视频拍摄，尤其涉及一种多机位协同拍摄的自动构图调控系统。

背景技术：

1、随着广电节目制作、赛事直播、商业活动录制、短视频矩阵生产等场景的快速发展，多机位拍摄已成为专业影像生产的主流模式，通过多角度画面采集与切换，可显著提升内容的视觉表现力与信息传递效率。

2、当前多机位拍摄模式下，云台参数调控、构图效果把控高度依赖人工操作，通常需为每台机位配置摄像师，同时由导播人员统筹画面切换与风格把控，存在诸多技术缺陷：其一，人力成本高、调参效率低，大型拍摄场景需配置多名专业操作人员，参数调整响应滞后，难以适配动态主体的快速变化；其二，画面衔接一致性差，不同操作人员的构图习惯存在个体差异，机位切换时易出现景别跳变、画面重心偏移等问题，破坏视觉流畅度；其三，跨机位穿帮风险高，密集机位布局下，人工调控难以实时预判并规避其他机位设备入镜的问题，直播场景下容错率极低。

3、现有技术中，单相机自动构图、智能云台控制技术已逐步成熟，可基于主体检测实现单机位的构图优化与跟踪拍摄，但此类技术均以单机位独立运行为前提，缺乏多机位全局维度的协同调度机制，无法系统性解决跨机位构图一致性、穿帮动态规避等核心问题，难以满足专业多机位拍摄的标准化、自动化需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中多机位拍摄人工调参效率低、画面衔接一致性差、跨机位穿帮难以主动规避的技术问题，本发明提供一种多机位协同拍摄的自动构图调控系统及对应的调控方法，通过标准化构图规则体系与全局协同调度算法，实现多机位构图的自动化、标准化调控。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种多机位协同拍摄的自动构图调控系统，采用终端层、运算层、控制层三级解耦架构，包括若干带云台拍摄终端、构图运算模块与中央控制单元。

4、所述带云台拍摄终端部署于拍摄现场的不同机位位置，用于采集实时画面数据与云台姿态数据并上传，以及接收调控指令执行云台俯仰角、旋转角的参数调整。

5、所述构图运算模块为系统的核心决策单元，分别与各带云台拍摄终端进行数据交互，用于对各机位实时画面进行多维度构图特征提取，基于预设的多机位标准化构图约束规则，构建多机位三维可视域模型以预判跨机位穿帮风险，并结合机位优先级与景别衔接约束进行全局协同运算，且穿帮规避指令优先级高于构图校正指令优先级，生成各机位对应的云台协同调控指令。

6、所述中央控制单元为系统的调度与人机交互中枢，分别与带云台拍摄终端、构图运算模块通信连接，用于设备管理、调控指令分发与人工交互接入，实现多机位的全局调度。

7、进一步地，所述构图运算模块包括特征提取单元、规则库单元与协同调控运算单元。

8、所述特征提取单元，用于实时提取各机位画面的构图特征，包括主体位置与画面占比、景别等级、构图重心偏移量、穿帮风险元素、云台姿态参数。

9、所述规则库单元，用于存储多机位标准化构图约束规则，包括单机位基础构图规则、跨机位衔接一致性规则、跨机位穿帮规避规则、云台运动约束规则。

10、所述协同调控运算单元包含单机位构图校正子单元、景别平滑过渡子单元、穿帮动态规避子单元、全局协同调度子单元，用于将实时提取的构图特征与多机位标准化构图约束规则进行匹配比对，计算各机位云台俯仰角、旋转角的目标调整量与调整速率，生成平滑调控指令。

11、进一步地，所述协同调控运算单元内置穿帮动态规避子单元，用于基于机位空间标定数据构建各机位的三维可视域模型，结合云台运动轨迹预判预设时间窗口内的穿帮风险，采用预调整与微修正相结合的策略生成规避路径；调整过程中实时校验构图偏差，保障规避后画面符合标准化构图规则。

12、进一步地，所述协同调控运算单元内置景别平滑过渡子单元，用于建立多机位景别层级映射模型，设定机位切换时的景别级差阈值；在机位切换或全局景别调整时生成梯度式调整路径，通过云台角度与焦段的联动分步调整实现景别平滑过渡，同时约束切换前后的画面重心偏移量。

13、进一步地，所述协同调控运算单元内置全局协同调度子单元，用于基于机位优先级、构图偏差程度、穿帮风险等级建立排序规则，对所有机位的调整指令进行统一审批与时序编排，消解多机位同时调整引发的调控冲突。

14、进一步地，所述协同调控运算单元还内置单机位构图校正子单元，用于基于单机位基础构图规则，采用pid控制算法生成单云台的构图校正指令，驱动构图偏差逐步收敛。

15、进一步地，所述单机位基础构图规则包含远景、全景、中景、近景、特写五类标准景别对应的量化指标，包括主体画面占比区间、主体位置偏差阈值、画面留白比例、重心偏移上限；所述跨机位衔接一致性规则包含机位切换时的景别级差限制、画面重心连续匹配约束；所述跨机位穿帮规避规则包含穿帮风险分级标准与分级规避策略；所述云台运动约束规则包含云台俯仰、旋转的运动速度、加速度阈值与安全角度区间。

16、进一步地，所述特征提取单元采用轻量化目标检测模型结合帧间跟踪算法，识别拍摄主体的坐标与尺寸，输出主体位置与画面占比数据；结合主体画面占比、镜头焦距参数与场景标定信息，自动识别当前景别等级；基于三分法、黄金分割构图基准计算画面构图重心偏移量；结合多机位空间坐标标定数据与画面检测结果，识别穿帮风险元素并输出风险等级；实时采集云台姿态参数，建立画面特征与硬件参数的映射关系。

17、进一步地，所述带云台拍摄终端包括摄像采集单元、电动云台单元、终端控制单元与通信单元；所述摄像采集单元用于采集高清实时画面；所述电动云台单元用于执行俯仰、旋转参数调整；所述终端控制单元用于解析调控指令、控制云台运行与回传设备状态；所述通信单元用于实现双向数据交互。

18、进一步地，所述中央控制单元搭载可视化操作界面，支持多机位画面预览、规则参数修改、调控模式切换与人工手动接管；所述中央控制单元采用时间戳对齐机制，保障多机位画面数据与调控指令的时间同步。

19、进一步地，各层级通过低延迟通信协议交互，支持机位数量弹性扩展。

20、进一步地，所述穿帮动态规避子单元的预设时间窗口为1秒；规避策略的优先级为：优先调整云台水平角度，其次调整俯仰角度，必要时小幅缩放景别，以最小构图影响完成穿帮规避。

21、第二方面，本发明还提供一种应用上述系统的多机位协同拍摄自动构图调控方法，包括以下步骤：

22、s1、各带云台拍摄终端采集实时画面与云台姿态数据，经中央控制单元上传至构图运算模块；

23、s2、构图运算模块对各机位画面进行多维度构图特征提取；

24、s3、将提取的特征与多机位标准化构图约束规则比对，同时基于三维可视域模型预判穿帮风险，判定构图偏差、景别合规性与穿帮风险等级；

25、s4、结合机位优先级与景别衔接约束进行全局协同运算，且穿帮规避指令优先级高于构图校正指令优先级，生成各机位的云台协同调控指令，经中央控制单元分发至对应终端；

26、s5、带云台拍摄终端执行云台俯仰角、旋转角的平滑调整，完成自动构图调控。

27、进一步地，步骤s3中，多机位标准化构图约束规则的比对逻辑为：先执行单机位构图合规性判定，若单机构图偏差超出阈值则生成本地校正指令；再执行跨机位衔接一致性判定，若机位切换或联动调整时景别级差超出限制则生成平滑过渡指令；最后执行穿帮风险判定，若存在穿帮风险则生成穿帮规避指令；所有指令经全局协同调度后统一分发。

28、进一步地，步骤s4中，生成调控指令时，根据云台运动约束规则限制调整速度与加速度，采用梯度式参数变化实现画面平滑过渡，避免调整过程出现顿挫与跳变。与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

29、1. 本发明通过自动化构图特征提取与调控指令生成，实现多机位构图参数的实时自动调整，无需人工逐机位操作，能够显著降低多机位拍摄的人力成本，快速响应动态主体的构图变化需求，适配高时效性的拍摄场景。

30、2. 本发明构建了量化的多机位标准化构图约束规则体系，将主观构图经验转化为可计算的客观判定标准，通过跨机位景别过渡约束与画面重心匹配约束，有效抑制机位切换时的景别跳变与视觉跳脱，保障多机位画面的风格统一与衔接流畅性。

31、3. 本发明基于机位三维空间标定与云台运动轨迹预判，能够提前识别跨机位穿帮风险，通过云台参数的微调实现主动规避，相较于人工事后修正的模式，可大幅降低穿帮发生率，且规避过程采用平滑调整策略，不会造成画面突兀变化。

32、4. 本发明采用三层解耦的系统架构，可根据拍摄需求弹性扩展机位数量，适配不同规模的多机位部署，能够广泛应用于小型会议、演播室录制、大型赛事直播等各类多机位拍摄场景，具备较强的场景适配性与落地应用价值。