摄像机的跟踪有一定的精度要求。以 60 万像素的 CCD 摄像机为例，其变焦 比为 20 倍，水平有效像素假设为 850，水平视角最小为 3°到 5°，为了保证± 1/2 像素的图像精确度，要求角度定位精度和分辨率必须达到 0.001°的数量级。 摄像机常用的运动方式有移动、升降、旋转、摇摆，摄像机跟踪技术的目的就是 要确定摄像机的位置及运动参数。本论文采用机械传感的跟踪技术。其优点有：

①可以精确的测量摄像机的动作和位置参数，其中旋转角度可以达到 0.001° 级别，移动距离可达到毫米精确度，并且工作稳定，处理数据能力强。

②单蓝色背景；摄像机运动没有任何限制，允许摄像机有更合适的拍摄角度； 演员更容易接受虚拟场景，在蓝色舞台范围内演员可以任意自由活动，没有限制。

③跟踪数据没有延时。摄像机以 60Hz 速率进行移动、升降、旋转、变焦时 无需额外的处理跟踪信息的工作站。

④合成拍摄时可以较容易处理阴影，不需要进行额外修补。 机械传感尽管有很多优点，但也有很多不足之处。第一，机械传感不支持手

持式摄像机。第二，机械传感必须在摄像机上安装专门的编码器，并且每台摄像 机上必须配备一台跟踪器 [10]。

从以上分析可知，现场摄像机轨道系统需要完成以下功能：

 承载摄像机，具有 5 个自由度，包括：轨道上行进（X/Y）,升降（Z）， 俯仰（pan）、旋转（tile）、焦距（Zomm）；

 实时采集上述 5 自由度的位置信息，并与摄像机信号同步；

 通过串口传输模块与上位 VR 计算机及控制计算机通讯，传输同步 位置信号；

 上述 5 个自由度可以通过控制计算机单独或联动控制；来!自~751论-文|网www.751com.cn

 可以按照预先编制程序完成对应动作。

2. 2 摄像机轨道系统的主要性能指标

根据企业的要求，摄像机轨道系统要达到的主要性能指标如表 1 所示：

表 1 摄像机轨道系统的主要性能指标

主要性能 指标

轨道移动距离测量/控制精度 1%满行程

升降高度区间 600mm

升降高度测量/控制精度 0.5mm

俯仰/旋转运动区间 根据需求

俯仰/旋转运动测量/控制精度 ±0.1°

承载设计重量 80Kg

轨道宽度 标准

运动速度 ≤2m/s

工作电源 交流 220V

2．3 摄像机轨道系统构成

经分析，该系统主要由主体结构、数控控制器 CNC、主控计算机、电源模块 构成。