近二十年来,随着计算机软硬件技术、计算机图形学技术以及虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)的不断发展,虚拟摄像技术也已经迈入了全新的发展时代。现代影视节目的制作已经离不开虚拟摄像技术的支持,利用虚拟摄像技术可以将计算机制作的虚拟场景与真实演员表演图像结合,呈现出一个绚丽奇幻的世界,带给观众一种从未体验过的视觉享受。而今虚拟摄像技术已从影视制作行业逐渐渗入到各个领域。它具有极强的兼容性,在许多3D模型制作软件中都可进行虚拟场景的开发。然而先进的虚拟摄像系统都是基于工作站,利用高性能的图形处理器处理视频图像,大大增加了开发成本,对于一些小型影视制作企业或地方电视台来说,无力承担它的高额费用。本文主要基于MEMS传感器和Unity3D软件,开发一套成本低、操作简单的虚拟摄像系统,其中主要涉及数据采集、漂移误差补偿、视频抠像和Unity3D等技术。虚拟摄像系统的主要设计原理是通过实体摄像机拍摄主持人或演员真实表演视频,将拍摄的视频经过抠像处理,再在Unity3D中与三维软件生成的虚拟图像合成。所合成的视频镜头移动效果与实体摄像机的镜头参数一致,避免造成目标前景“漂浮”在虚拟背景上的情况。虚拟背景图像需要在计算机上制作或者提前将其他背景图像拍摄好备用,这种背景图像可以重复利用并修改,大大降低了影视节目的制作成本。由于虚拟场景的制作是通过计算机软件来完成,易于修改和更换,因此在很大程度上节约了人力物力财力等资源,使得影视作品的制作效率与质量大大提升。系统研究重点是摄像机位移姿态数据处理与视频抠像。实体摄像机的位移姿态数据通过MEMS传感器利用基于加速度积分计算的空间追踪模型采集并传输到计算机。由于传输的数据存在漂移误差,需要通过卡尔曼滤波的方法对数据进行误差补偿,再与Unity3D的MainCamera(虚拟摄像机)绑定,实现虚实运动姿态同步。拍摄的蓝幕背景视频在GPU中利用色度键抠像算法进行加速抠像,在Unity3D中以Texture的方式集成到Plane(平面)对象上面,并对视频进行实时编辑预览。