斯坦福大学项目（斯坦福大学开发自主无人机摄影的算法，可显著提高电影中镜头品质）

147小编 2023-10-12

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人工智能(AI)算法、移动机器人和无人机（无人机）等新兴技术使得电影摄影如虎添翼。

近年来，许多电影摄影师和娱乐公司开始探索使用无人机来捕捉高质量的空中视频片段（即从高空中拍摄特定地点的视频）。

萨拉戈萨大学和斯坦福大学的研究人员最近创建了CineMPC，它是一种计算工具，可以用来自动控制无人机的机载摄像机。

这项技术，即将在arXiv上发表公开论文，据介绍，CineMPC可以显著提高目前基于无人机的电影摄影品质。

这项研究的研究人员之一巴勃罗·普耶奥说：“现有的关于自主电影摄影文献中，自主拍摄无人机的解决方案专注于控制相机的外在部分（例如，相机的位置和旋转）。然而，最新的电影摄影文献中表明，决定镜头好坏的决定性因素是控制好相机镜头的内在参数，如距离、焦距和对焦孔径等等。”

相机的固有参数（例如，焦距、长度和孔径）是决定图像的哪些部分处于聚焦或模糊的参数，这些参数最终可以改变观看者对给定场景的感知。

通过改变这些参数，电影摄影师便可以创造出特定的效果，例如，产生不同景深的镜头，或者有效地缩放图像的特定部分。

普耶奥和他的同事们最近工作的总体目标是：以自动产生这些特效的方式，实现对无人机运动的最佳控制。

在之前的一项研究中，普耶奥和同事们开发出了一种叫做电影AirSim的方法。

这种技术能够用一个可控的车载电影摄像机来模拟无人机。通过将CinemAirSim与他们开发的新算法CineMPC集成，研究人员能够模拟镜头固有参数的特定变化，拍出无人机拍摄的效果。

普耶奥解释道：利用著名的模型预测控制(MPC)算法，优化无人机相机的内外参数，以满足用户给出的艺术和构图要求。MPC可以找到配置相机的最佳参数，从而最小化用户定义的成本函数。成本函数是数学表达式，用来控制景深、标准镜头或场景元素的位置等参数，以及演员在结果图像的特定位置。

CineMPC可以检测场景中的特定对象或人，并通过用户指定的特定相机轨迹对他们进行跟踪。值得注意的是，该近似轨迹还包括与最理想的内在参数相关的特定信息。

“据我们所知，到目前为止，还没有现成的通过优化相机镜头的参数来实现电影特效的解决方案。所以，这项技术在自主无人机拍摄方面非常实用。非专业的电影摄影家可以利用这个解决方案，通过调整摄像机的外部和内在参数满足电影特效的要求。”普耶奥说。

未来，这一新工具可以增强无人机的电影摄影能力，电影制作人可以从鸟瞰图中捕捉到更高质量的镜头。事实上，与之前开发的方法相比，CineMPC允许研究人员不断地调整相机的内在参数来实现特定的艺术效果。

普耶奥说：“我们现在正计划用更复杂的艺术和机器人的想法来改进CineMPC。例如，引入更多的无人机拍摄（即设计一种多机器人的方法），并对艺术智能进行优化，以确保无人机能够自主地实现最佳的艺术效果。”