舞台灯光自动跟踪伺服系统研究与实现

发布时间：2017-08-18 04:23

  本文关键词：舞台灯光自动跟踪伺服系统研究与实现

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【摘要】：随着人们文化生活水平的提高,人们的精神文化生活需求也在日益增长,娱乐文化也在高速发展,同时对舞台演出质量的要求也就越来越高。灯光作为舞台演出中一个必不可少的艺术组成部分,它以其独特的动态组合方法可以达到表达演员情感、模拟自然环境、创造特殊意境、切割舞台演出空间等艺术效果。舞台灯光的种类有很多,追光灯的运用作为舞台艺术中不可或缺的一种重要手段,追光灯可以营造舞台环境、并且能够很好的突出主要人物,塑造出不同的人物形象、表现重要剧情和人物的感情变化。对追光灯的控制方式一直没有比较好的方法,常用方法有人工手动控制、遥控控制和固定路线控制三种控制方式,但是这三种控制方式都存在一定的缺陷,并不能很好的满足灯光在舞台上准确跟随演员移动的要求。为解决上述问题,本文依据视频运动目标检测与跟踪技术和速度插补控制技术,在伺服系统平台上设计实现了一套能够自动跟踪演员的灯光控制系统。本文从算法原理、目标模型和候选模型的描述、相似性函数以及目标定位等多方面对基于Mean-Shift的目标跟踪算法进行了详细的讨论与分析。针对经典Mean-Shift目标跟踪算法中核函数带宽问题,基于现有的同心圆模型提出了一种核函数带宽自适应算法,该算法更适用于对矩形目标尺寸大小的检测。对现有的几种速度插补算法进行了讨论分析,尤其对双轴速度插补算法中的拐点问题进行了重点研究。针对递归不等式模型在实际应用中难以找到最优解的问题,本文提出了迭代不等式模型;针对路径中最后一个插补点与路径终点不能自然重合的问题提出了一种基于等差数列的插补算法;并通过实验验证了两种算法在连续小路径中匀速运动的实用性和准确性。最后,本文将改进后的Mean-Shift目标跟踪算法和迭代不等式模型应用到舞台灯光自动跟踪伺服系统中,用Mean-Shift目标跟踪算法对舞台上的演员进行识别与定位,用迭代不等式模型对伺服电机进行速度控制,系统很好地完成了灯光的随动功能,提高了舞台灯光的自动化控制能力。
【关键词】：自动跟踪 Mean-Shift 速度插补 迭代不等式模型 伺服系统
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM921.541
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 前言10-14
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 本文研究内容11-12
• 1.3 本文组织结构12-14
• 第二章 伺服系统工作原理与模式设计14-20
• 2.1 伺服系统工作原理14-15
• 2.1.1 转矩控制模式14-15
• 2.1.2 速度控制模式15
• 2.1.3 位置控制模式15
• 2.2 伺服系统分类15-16
• 2.2.1 开环伺服系统15-16
• 2.2.2 半闭环伺服系统16
• 2.2.3 闭环伺服系统16
• 2.3 舞台灯光自动跟踪伺服系统模式设计16-19
• 2.3.1 自动跟踪模式17-18
• 2.3.2 半自动跟踪模式18
• 2.3.3 手动模式18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 基于Mean-Shift跟踪算法研究20-38
• 3.1 无参数密度估计理论20-22
• 3.2 Mean-shift算法原理22-25
• 3.2.1 Mean-Shift向量基本形式22-23
• 3.2.2 Mean-Shift向量的扩展形式23-24
• 3.2.3 Mean-Shift算法24-25
• 3.3 Mean-Shift目标跟踪原理25-30
• 3.3.1 目标模型26-27
• 3.3.2 目标候选模型27
• 3.3.3 相似性函数27-28
• 3.3.4 Mean-Shift目标跟踪算法28-30
• 3.4 核函数带宽自适应算法30-33
• 3.5 实验及结果分析33-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 速度插补算法研究与改进38-55
• 4.1 单轴速度插补算法38-42
• 4.1.1 梯形曲线插补算法38-39
• 4.1.2 指数曲线插补算法39-40
• 4.1.3 S形曲线插补算法40-42
• 4.2 双轴插补算法拐点问题研究42-54
• 4.2.1 递归不等式模型43-45
• 4.2.2 迭代不等式模型45-51
• 4.2.3 实验及结果分析51-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第五章 舞台灯光自动跟踪系统设计与实现55-69
• 5.1 系统框架介绍55-56
• 5.2 控制与管理模块56-58
• 5.2.1 系统初始化56
• 5.2.2 模式选择56-57
• 5.2.3 停止操作57
• 5.2.4 复位操作57-58
• 5.3 演员识别与定位模块58-59
• 5.4 数据处理模块59-64
• 5.4.1 数据交互60-62
• 5.4.2 数据转换62-64
• 5.5 速度插补模块64-68
• 5.6 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 全文总结69
• 6.2 研究展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-76
• 附录76

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 陈锴;宋爱玲;刘元福;李罗季;李征;;基于OpenCV技术对乒乓球比赛中运动乒乓球的检测与跟踪[A];2013体育计算机应用论文集[C];2013年

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本文编号：692666