一种基于大数据的舞台追光灯智能控制系统

技术领域

本发明涉及舞台追光灯智能控制领域，涉及到一种基于大数据的舞台追光灯智能控制系统。

背景技术

目前，舞台演出中追光灯的控制大都是靠人工手动的方式，就是专门有一个人打追光灯，跟着演员一起移动，需要在排练过程中反复配合，打追光的人要对演员在台上移动的位置和时间都有比较熟练的掌握，灯光师的工作难度大，同时，追光灯控制的精准度也比较低。

因此，现有舞台追光灯控制方式存在着一些不足：1、现有的舞台追光灯控制方法未分析追光灯的数量，追光灯数量过少，光源不够，使得追光灯照到物体上，照光面和背光面对比度非常大，如若照在表演人员面部则造成“阴阳脸”，严重影响视觉效果，追光灯数量过多，浪费资源。

2、现有控制方法中通过人工操作追光灯锁定需要照射的对象，提高观众注意力，由于灯光师距离表演人员较远和长时间工作带来的疲倦感，容易使得灯光师出现识别对象错误，不能很好地实现对主表演人员的强调突出的效果。

3、在舞台表演中随着表演人员的移动，需要灯光师操控追光灯进行跟踪，而追光灯往往与表演者距离很远，人手微抖小动作实际产生的灯光移动距离会很大，从而导致不能实现很好的追光效果。

4、现有追光灯灯光的控制要么是固定单种颜色，要么是几种颜色等时间间隔循环，过于单一化、僵硬化，无法实现表演人员、灯光和音乐三者之间的高度协调与配合。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于大数据的舞台追光灯智能控制系统，实现对舞台追光灯智能控制的功能。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：本发明提供一种基于大数据的舞台追光灯智能控制系统，包括：舞台追光灯布设模块：用于获取目标舞台的特征信息，进而获取目标舞台对应的追光灯布设数量和各追光灯的布设位置。

追光灯照射人员识别模块：用于对目标舞台上当前舞台表演的各表演人员进行识别，获取目标人员。

追光灯照射角度调节模块：用于实时获取目标人员的三维坐标，分析得到各追光灯的适宜位置，结合各追光灯的当前位置和适宜位置，得到各追光灯的照射角度偏转量和照射角度偏转方向，进而对各追光灯的照射角度进行调节。

追光灯照射灯光调节模块：用于根据当前舞台表演的背景音乐，设置各次灯光变换时间点，获取各次灯光变换时间点追光灯的适宜灯光颜色和适宜灯光光圈半径，进而对各追光灯的照射灯光进行调节。

障碍物监测预警模块：用于实时对各追光灯照射区域内的障碍物进行监测，获取各追光灯照射区域内各障碍物的遮挡面积，分析得到各追光灯的遮挡影响系数，并进行预警。

数据库：用于存储追光灯的安全高度、目标舞台各场舞台表演中主表演人员的参考三维人体模型和参考人脸图像，并存储追光灯照射的人员身体部位、各种音乐情感类型对应的音乐集合和灯光颜色集合。

在上述实施例的基础上，所述舞台追光灯布设模块的具体分析过程为：测量目标舞台各条特征边的长度，将其记为l

提取数据库中存储的追光灯的安全高度，将追光灯的安全高度作为目标舞台各条特征边对应灯光带区域的高度，获取目标舞台各条特征边对应灯光带区域的中轴线，根据目标舞台各条特征边对应的追光灯数量，在目标舞台各条特征边对应灯光带区域中轴线上标出对应的各等分点，将目标舞台各条特征边对应灯光带区域中轴线上各等分点的位置作为其特征边对应各追光灯的布设位置，进而得到目标舞台对应的各追光灯的布设位置。

在上述实施例的基础上，所述追光灯照射人员识别模块的具体分析过程为：D

将当前舞台表演中各表演人员中各身体部位的三维模型与主表演人员中各身体部位的参考三维模型进行比对，若当前舞台表演中某表演人员各身体部位的三维模型与主表演人员对应身体部位的参考三维模型均匹配，则将该表演人员记为待分析表演人员，统计得到待分析表演人员的数量。

D

D

D

在上述实施例的基础上，所述追光灯照射角度调节模块的具体分析过程包括：获取目标舞台的实景图像，构建目标舞台的空间模型，按照预设的原则在目标舞台建立三维坐标系，将其记为参考三维坐标系。

按照预设的等面积原则对目标舞台区域进行网格式划分，得到各目标舞台子区域。

实时获取目标人员的各角度图像，构建目标人员的三维模型。

获取目标人员脚底区域与各目标舞台子区域的重合面积，进一步分析得到标记子区域。

将标记子区域的中心点对应的x轴坐标和y轴坐标作为目标人员三维坐标中的x轴坐标和y轴坐标。

提取数据库中存储的追光灯照射的人员身体部位，获取目标人员三维模型中与追光灯照射的人员身体部位对应的区域，将其记为目标人员的受光区域，将目标人员受光区域的中心点对应的z轴坐标作为目标人员三维坐标中的z轴坐标，进而获取目标人员的三维坐标。

在上述实施例的基础上，所述追光灯照射角度调节模块的具体分析过程还包括：获取各追光灯固定支点的三维坐标，根据各追光灯固定支点的三维坐标和目标人员的三维坐标，得到各追光灯的投射线，获取各追光灯的中心线，将各追光灯中心线与其投射线重合时对应的追光灯照射位置记为各追光灯的适宜照射位置，并将各追光灯在适宜照射位置时对应的中心线记为各追光灯的参考中心线。

获取各追光灯当前照射位置对应的中心线，将各追光灯当前照射位置对应的中心线与其参考中心线之间夹角的角度记为各追光灯的照射角度偏转量。

分别在各追光灯的参考中心线和其当前照射位置对应中心线上标出灯珠中心对应的点，将其分别记为各追光灯的参考位置点和当前位置点，获取由各追光灯中当前位置点指向其参考位置点的向量，将其记为各追光灯的照射角度偏转向量，将各追光灯的照射角度偏转向量的方向作为各追光灯的照射角度偏转方向。

根据各追光灯的照射角度偏转量和照射角度偏转方向，进而对各追光灯的照射角度进行调节。

在上述实施例的基础上，所述追光灯照射灯光调节模块的具体分析过程包括：根据当前舞台表演的背景音乐，在当前舞台表演背景音乐中设置各节点，将其记为各次灯光变换时间点。

根据当前舞台表演的背景音乐，分析得到当前舞台表演背景音乐对应的灯光颜色集合，按照预设的原则对当前舞台表演背景音乐对应灯光颜色集合中各种灯光颜色进行排序，得到当前舞台表演背景音乐对应的灯光颜色排列组合。

根据当前舞台表演背景音乐对应的灯光颜色排列组合，进而得到各追光灯在各次灯光变换时间点的适宜灯光颜色。

在上述实施例的基础上，所述追光灯照射灯光调节模块的具体分析过程还包括：提取数据库中存储的追光灯照射的人员身体部位，将追光灯照射的人员身体部位与预设的各身体部位对应的灯光光圈半径进行比对，筛选得到追光灯照射人员身体部位对应的灯光光圈半径，统计各次灯光变换时间点追光灯的适宜灯光光圈半径。

根据各次灯光变换时间点追光灯的适宜灯光颜色和适宜灯光光圈半径，进而对各追光灯的照射灯光进行调节。

在上述实施例的基础上，所述障碍物监测预警模块的具体过程为：获取当前各追光灯照射区域内各障碍物照光面的面积，将其记为各追光灯照射区域内各障碍物的遮挡面积，并表示为s

通过分析公式

将各追光灯的遮挡影响系数与预设的遮挡影响系数阈值进行比较，若某追光灯的遮挡影响系数大于预设的遮挡影响系数阈值，则将该追光灯记为标记追光灯，筛选得到各标记追光灯，进行预警，并将各标记追光灯的编号发送至目标舞台的工作人员。

相对于现有技术，本发明所述的一种基于大数据的舞台追光灯智能控制系统以下有益效果：1、本发明提供的一种基于大数据的舞台追光灯智能控制系统，通过目标舞台的特征信息分析追光灯的布置，在保证舞台光源充足的前提下节约资源；获取各追光灯的照射角度偏转量和照射角度偏转方向，对各追光灯的照射角度进行调节，提高灯光照射识别的效率和精准性；获取各次灯光变换时间点追光灯的适宜灯光颜色和适宜灯光光圈半径，对各追光灯的照射灯光进行调节，增强舞台演出效果；实时监测各追光灯照射区域内的障碍物并预警，减少干扰舞台演出的因素；实现对舞台追光灯的自动化控制，最大程度满足艺术创作的自由度的要求。

2、本发明通过在目标舞台的正上方环绕式均匀布设适宜数量的追光灯，在保证舞台光源充足的前提下节约资源。

3、本发明通过身体体型和面部图像两个维度识别表演人员中的主表演人员，进而进行追光灯投射，能够提高识别的效率和精准性。

4、本发明通过实时跟踪主表演人员在整个舞台的运动轨迹，进而对追光灯进行跟随性控制，不需要灯光师手动调节或者提前通过电脑预设灯光路线，实现了人走到哪，灯光就跟到哪的效果。

5、本发明根据舞台表演的背景音乐确定感情基调，进而获取贴合的灯光颜色，营造出氛围感，同时根据音乐的情感变化进行灯光颜色切换，增强舞台演出效果。

6、本发明实时监测目标舞台中影响追光灯照射的障碍物并进行预警，避免舞台表演过程中如表演道具等物体遮挡追光灯灯光而干扰舞台演出，为舞台表演的演出效果提供保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统模块连接图。

图2为本发明的流程示意图。

图3为本发明的目标舞台示意图。

图4为本发明的灯光带区域示意图。

图5为本发明的参考三维坐标系示意图。

图6为本发明的标记子区域示意图。

图7为本发明的追光灯照射目标人员第一示意图。

图8为本发明的追光灯照射目标人员第二示意图。

图9为本发明的追光灯照射目标人员第三示意图。

图10为本发明的照射角度偏转量示意图。

图11为本发明的照射角度偏转方向示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2所示，本发明提供一种基于大数据的舞台追光灯智能控制系统，包括舞台追光灯布设模块、追光灯照射人员识别模块、追光灯照射角度调节模块、追光灯照射灯光调节模块、障碍物监测预警模块和数据库。

所述追光灯照射人员识别模块分别与舞台追光灯布设模块和追光灯照射角度调节模块连接，追光灯照射灯光调节模块分别与追光灯照射角度调节模块和障碍物监测预警模块连接，数据库分别与舞台追光灯布设模块、追光灯照射人员识别模块、追光灯照射角度调节模块和追光灯照射灯光调节模块连接。

所述舞台追光灯布设模块用于获取目标舞台的特征信息，进而获取目标舞台对应的追光灯布设数量和各追光灯的布设位置。

参阅图3所示，所述舞台追光灯布设模块的具体分析过程为：测量目标舞台各条特征边的长度，将其记为l

参阅图4所示，提取数据库中存储的追光灯的安全高度，将追光灯的安全高度作为目标舞台各条特征边对应灯光带区域的高度，获取目标舞台各条特征边对应灯光带区域的中轴线，根据目标舞台各条特征边对应的追光灯数量，在目标舞台各条特征边对应灯光带区域中轴线上标出对应的各等分点，将目标舞台各条特征边对应灯光带区域中轴线上各等分点的位置作为其特征边对应各追光灯的布设位置，进而得到目标舞台对应的各追光灯的布设位置。

作为一种优选方案，目标舞台各条特征边对应的追光灯数量Q

作为一种优选方案，所述目标舞台各追光灯的型号和配置均相同。

需要说明的是，本发明通过在目标舞台的正上方环绕式均匀布设适宜数量的追光灯，在保证舞台光源充足的前提下节约资源。

所述追光灯照射人员识别模块用于对目标舞台上当前舞台表演的各表演人员进行识别，获取目标人员。

进一步地，所述追光灯照射人员识别模块的具体分析过程为：D

将当前舞台表演中各表演人员中各身体部位的三维模型与主表演人员中各身体部位的参考三维模型进行比对，若当前舞台表演中某表演人员各身体部位的三维模型与主表演人员对应身体部位的参考三维模型均匹配，则将该表演人员记为待分析表演人员，统计得到待分析表演人员的数量。

D

D

D

作为一种优选方案，所述当前舞台表演中各表演人员中各身体部位的三维模型，获取方法为：根据目标舞台上当前舞台表演中各表演人员的各角度实景图像，构建当前舞台表演中各表演人员的三维人体模型，按照身体部位对当前舞台表演中各表演人员的三维人体模型进行分解，得到当前舞台表演中各表演人员中各身体部位的三维模型。

作为一种优选方案，所述当前舞台表演中主表演人员中各身体部位的参考三维模型，获取方法为：提取数据库中存储的目标舞台各场舞台表演中主表演人员的参考三维人体模型，筛选得到当前舞台表演中主表演人员的参考三维人体模型，进一步得到当前舞台表演中主表演人员中各身体部位的参考三维模型。

作为一种优选方案，所述当前舞台表演的主表演人员的具体分析过程为：获取当前舞台表演中各待分析表演人员的人脸图像，提取数据库中存储的目标舞台各场舞台表演中主表演人员的参考人脸图像，筛选得到当前舞台表演中主表演人员的参考人脸图像，将当前舞台表演中各待分析表演人员的人脸图像与主表演人员的参考人脸图像进行比对，若当前舞台表演中某待分析表演人员的人脸图像与主表演人员的参考人脸图像相同，则该待分析表演人员为当前舞台表演的主表演人员。

作为一种优选方案，所述目标舞台天花板安装有若干摄像头，通过目标舞台天花板安装的各摄像头获取目标舞台上当前舞台表演中各表演人员的各角度实景图像。

作为一种优选方案，所述舞台表演的表演形式可以是舞蹈或者歌唱等，具体内容可以是一人唱歌多人伴舞，也可以是一人主舞多人伴舞等。

需要说明的是，本发明通过身体体型和面部图像两个维度识别表演人员中的主表演人员，进而进行追光灯投射，能够提高识别的效率和精准性。

所述追光灯照射角度调节模块用于实时获取目标人员的三维坐标，分析得到各追光灯的适宜位置，结合各追光灯的当前位置和适宜位置，得到各追光灯的照射角度偏转量和照射角度偏转方向，进而对各追光灯的照射角度进行调节。

参阅图5所示，所述追光灯照射角度调节模块的具体分析过程包括：获取目标舞台的实景图像，构建目标舞台的空间模型，按照预设的原则在目标舞台建立三维坐标系，将其记为参考三维坐标系。

按照预设的等面积原则对目标舞台区域进行网格式划分，得到各目标舞台子区域。

实时获取目标人员的各角度图像，构建目标人员的三维模型。

参阅图6所示，获取目标人员脚底区域与各目标舞台子区域的重合面积，进一步分析得到标记子区域。

将标记子区域的中心点对应的x轴坐标和y轴坐标作为目标人员三维坐标中的x轴坐标和y轴坐标。

提取数据库中存储的追光灯照射的人员身体部位，获取目标人员三维模型中与追光灯照射的人员身体部位对应的区域，将其记为目标人员的受光区域，将目标人员受光区域的中心点对应的z轴坐标作为目标人员三维坐标中的z轴坐标，进而获取目标人员的三维坐标。

作为一种优选方案，所述标记子区域的具体分析过程为：获取目标人员脚底区域与各目标舞台子区域的重合面积，将目标人员脚底区域与各目标舞台子区域的重合面积进行相互比较，获取最大重合面积对应的目标舞台子区域，若最大重合面积对应的目标舞台子区域只有一个，则将最大重合面积对应的目标舞台子区域记为标记子区域，若最大重合面积对应的目标舞台子区域有多个，则将最大重合面积对应的各目标舞台子区域进行拼接得到标记子区域。

作为一种优选方案，所述追光灯照射的人员身体部位包括但不限于：面部、上半身、下半身和全身。

参阅图7-9所示，所述追光灯照射角度调节模块的具体分析过程还包括：获取各追光灯固定支点的三维坐标，根据各追光灯固定支点的三维坐标和目标人员的三维坐标，得到各追光灯的投射线，获取各追光灯的中心线，将各追光灯中心线与其投射线重合时对应的追光灯照射位置记为各追光灯的适宜照射位置，并将各追光灯在适宜照射位置时对应的中心线记为各追光灯的参考中心线。

参阅图10所示，获取各追光灯当前照射位置对应的中心线，将各追光灯当前照射位置对应的中心线与其参考中心线之间夹角的角度记为各追光灯的照射角度偏转量。

参阅图11所示，分别在各追光灯的参考中心线和其当前照射位置对应中心线上标出灯珠中心对应的点，将其分别记为各追光灯的参考位置点和当前位置点，获取由各追光灯中当前位置点指向其参考位置点的向量，将其记为各追光灯的照射角度偏转向量，将各追光灯的照射角度偏转向量的方向作为各追光灯的照射角度偏转方向。

根据各追光灯的照射角度偏转量和照射角度偏转方向，进而对各追光灯的照射角度进行调节。

作为一种优选方案，所述获取各追光灯的投射线，具体方法为：在参考三维坐标系中分别标出各追光灯固定支点三维坐标对应的点和目标人员三维坐标对应的点，分别将各追光灯固定支点三维坐标对应的点与目标人员三维坐标对应的点进行连接，得到各追光灯的投射线。

作为一种优选方案，所述追光灯的中心线指追光灯的灯珠中心点与固定支点之间的连线。

需要说明的是，本发明通过实时跟踪主表演人员在整个舞台的运动轨迹，进而对追光灯进行跟随性控制，不需要灯光师手动调节或者提前通过电脑预设灯光路线，实现了人走到哪，灯光就跟到哪的效果。

所述追光灯照射灯光调节模块用于根据当前舞台表演的背景音乐，设置各次灯光变换时间点，获取各次灯光变换时间点追光灯的适宜灯光颜色和适宜灯光光圈半径，进而对各追光灯的照射灯光进行调节。

进一步地，所述追光灯照射灯光调节模块的具体分析过程包括：根据当前舞台表演的背景音乐，在当前舞台表演背景音乐中设置各节点，将其记为各次灯光变换时间点。

根据当前舞台表演的背景音乐，分析得到当前舞台表演背景音乐对应的灯光颜色集合，按照预设的原则对当前舞台表演背景音乐对应灯光颜色集合中各种灯光颜色进行排序，得到当前舞台表演背景音乐对应的灯光颜色排列组合。

根据当前舞台表演背景音乐对应的灯光颜色排列组合，进而得到各追光灯在各次灯光变换时间点的适宜灯光颜色。

在一种具体实施例中，当前舞台表演背景音乐对应的灯光颜色排列组合为：蓝色、紫色和白色，各追光灯在第一次灯光变换时间点的适宜灯光颜色为蓝色、各追光灯在第二次灯光变换时间点的适宜灯光颜色为紫色，各追光灯在第三次灯光变换时间点的适宜灯光颜色为白色，各追光灯在第四次灯光变换时间点的适宜灯光颜色为蓝色，依次类推，得到各追光灯在各次灯光变换时间点的适宜灯光颜色。

作为一种优选方案，所述当前舞台表演背景音乐中节点的设置可以是音乐的情感变化节点，也可以是各段歌词之间的衔接节点，也可以是当前舞台表演负责人指定的节点等。

作为一种优选方案，分析得到当前舞台表演背景音乐对应的灯光颜色集合，具体过程为：提取数据库中存储的各种音乐情感类型对应的音乐集合，将当前舞台表演的背景音乐与各种音乐情感类型对应的音乐集合进行比对，得到当前舞台表演背景音乐对应的音乐情感类型。

提取数据库中存储的各种音乐情感类型对应的灯光颜色集合，根据当前舞台表演背景音乐对应的音乐情感类型，筛选得到当前舞台表演背景音乐对应的灯光颜色集合。

作为一种优选方案，所述当前舞台表演背景音乐对应的音乐情感类型的获取方法为：将当前舞台表演的背景音乐与各种音乐情感类型对应的音乐集合进行比对，若当前舞台表演的背景音乐属于某种音乐情感类型对应的音乐集合之内，则将该音乐情感类型作为当前舞台表演背景音乐对应的音乐情感类型。

作为一种优选方案，所述音乐情感类型包括但不限于：伤感、放松、甜蜜，快乐，激昂、欢快、动感等。

进一步地，所述追光灯照射灯光调节模块的具体分析过程还包括：提取数据库中存储的追光灯照射的人员身体部位，将追光灯照射的人员身体部位与预设的各身体部位对应的灯光光圈半径进行比对，筛选得到追光灯照射人员身体部位对应的灯光光圈半径，统计各次灯光变换时间点追光灯的适宜灯光光圈半径。

根据各次灯光变换时间点追光灯的适宜灯光颜色和适宜灯光光圈半径，进而对各追光灯的照射灯光进行调节。

作为一种优选方案，各追光灯在相同灯光变换时间点对应的灯光颜色和灯光光圈半径相同。

需要说明的是，本发明根据舞台表演的背景音乐确定感情基调，进而获取贴合的灯光颜色，营造出氛围感，同时根据音乐的情感变化进行灯光颜色切换，增强舞台演出效果。

所述障碍物监测预警模块用于实时对各追光灯照射区域内的障碍物进行监测，获取各追光灯照射区域内各障碍物的遮挡面积，分析得到各追光灯的遮挡影响系数，并进行预警。

进一步地，所述障碍物监测预警模块的具体过程为：获取当前各追光灯照射区域内各障碍物照光面的面积，将其记为各追光灯照射区域内各障碍物的遮挡面积，并表示为s

通过分析公式

将各追光灯的遮挡影响系数与预设的遮挡影响系数阈值进行比较，若某追光灯的遮挡影响系数大于预设的遮挡影响系数阈值，则将该追光灯记为标记追光灯，筛选得到各标记追光灯，进行预警，并将各标记追光灯的编号发送至目标舞台的工作人员。

作为一种优选方案，获取当前各追光灯照射区域内各障碍物照光面的面积，具体方法为：实时获取目标舞台空间区域中各障碍物，将目标舞台空间区域中各障碍物的位置与当前各追光灯的照射区域进行比较，筛选得到当前各追光灯照射区域内各障碍物，进一步获取当前各追光灯照射区域内各障碍物照光面的面积。

作为一种优选方案，所述障碍物的照光面指暴露在追光灯灯光下的一面。

作为一种优选方案，所述追光灯照射区域指追光灯光线经过的空间区域。

需要说明的是，本发明实时监测目标舞台中影响追光灯照射的障碍物并进行预警，避免舞台表演过程中如表演道具等物体遮挡追光灯灯光而干扰舞台演出，为舞台表演的演出效果提供保障。

所述数据库用于存储追光灯的安全高度、目标舞台各场舞台表演中主表演人员的参考三维人体模型和参考人脸图像，并存储追光灯照射的人员身体部位、各种音乐情感类型对应的音乐集合和灯光颜色集合。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。