CN104994275A

CN104994275A - 拍摄装置及其控制方法

Info

Publication number: CN104994275A
Application number: CN201510352812.7A
Authority: CN
Inventors: 刘军
Original assignee: Dongguan Yinyan Electric Technology Co Ltd
Current assignee: Dongguan Yinyan Electric Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2015-10-21

Abstract

本发明涉及摄像技术领域，本发明提供一种拍摄装置及其控制方法，该控制方法包括以下步骤：获取拍摄装置当前所在位置的姿态角度；获取拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度，并根据绝对位置角度得到跟随角度；将姿态角度和跟随角度经过PID运算后得到电机控制信号；根据所述电机控制信号驱动电机工作，本发明通过实时采集姿态角度和跟随角度进行PID运算，并利用FOC电机驱动算法驱动电机弥补姿态角度与零角度的误差，从而实现拍摄过程中的画面稳定顺滑。

Description

拍摄装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及摄像技术领域，尤其涉及一种拍摄装置及其控制方法。

背景技术

目前，用于稳定手机或者相机拍摄视频的方法一般有三种处理方法，其中两种是对摄像头进行处理的，一种是光学防抖，另一种是机械防抖，从处理效果上来讲，光学防抖的处理方法要优于机械防抖的处理方法，此外，还有一种方法就是靠受过专业训练的人来进行视频拍摄来保证视频画面的稳定以及流畅性。但是无论是基于镜头的防抖技术还是专业的摄影人员，都无法使拍摄的视频拍摄达到很好的效果，主要原因是无论多高级的摄像头还是专业人员对震动的过滤上都有一定的局限，即拍摄过程中所产生的晃动使拍摄效果不好。综上所述，现有技术中存在由于在拍摄过程中会产生晃动使拍摄效果不好问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拍摄装置及其控制方法，旨在解决针对现有技术中存在由于在拍摄过程中会产生晃动使拍摄效果不好问题。

本发明是这样实现的，第一方面提供一种拍摄装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

A.获取所述拍摄装置当前所在位置的姿态角度；

B.获取所述拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度，并根据所述绝对位置角度得到跟随角度；

C.将所述姿态角度和所述跟随角度经过PID运算后得到电机控制信号；

D.根据所述电机控制信号驱动电机。

结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述步骤A具体为：

获取所述拍摄装置当前所在位置的俯仰角、横滚角以及航偏角；

对所述俯仰角、横滚角以及航偏角经过卡尔曼滤波算法得到姿态角度。

结合第一方面，在第一方面的第二种实施方式中，所述步骤C具体为：

将所述姿态角度与所述跟随角度做差，通过PID控制器生成速率设定值；

将所述速率设定值与采集到速率信息进行作差，通过PID控制器生成电流设定值；

将所述电流设定值与实时采集到的电机电流信息作差，通过PID控制器生成电机控制信号。

结合第一方面，在第一方面的第三种实施方式中，所述步骤D具体为：

将异步电动机在三相坐标系下的定子电流变换成两相静止坐标系下的交流电流；

将所述交流电流经过转子磁场定向旋转变换成同步旋转坐标系下的直流电流；

根据所述直流电流获取电动机的控制量，经过相应的坐标反变换以对电动机进行控制。

结合第一方面，在第一方面的第四种实施方式中，所述步骤B中所述获取所述拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度步骤之后还包括：

判断是否到达设定的中断时间，是，则更新所述绝对位置角度，并根据更新后的绝对位置角度得到跟随角度；否，则根据原有绝对位置角度得到跟随角度。

本发明第二方面提供一种拍摄装置，所述拍摄装置包括：

姿态角度获取模块，用于获取所述拍摄装置当前所在位置的姿态角度；

跟随角度获取模块，用于获取所述拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度，并根据所述绝对位置角度得到跟随角度；

控制模块，用于将所述姿态角度和所述跟随角度经过PID运算后得到电机控制信号，并根据所述电机控制信号驱动电机。

结合第二方面，在第二方面的第一种实施方式中，所述姿态角度获取模块获取所述拍摄装置当前所在位置的姿态角度的过程为：

结合第二方面，在第二方面的第二种实施方式中，所述控制模块将所述姿态角度和所述跟随角度经过PID运算后得到电机控制信号的过程为：

结合第二方面，在第二方面的第三种实施方式中，所述控制模块根据所述电机控制信号驱动电机的过程为：

结合第二方面，在第二方面的第四种实施方式中，所述跟随角度获取模块获取所述拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度步骤，并根据所述电机控制信号驱动电机的过程还包括：

本发明提供一种拍摄装置及其控制方法，通过实时采集姿态角度和跟随角度进行PID运算，并利用FOC电机驱动算法驱动电机弥补姿态角度与零角度的误差，从而实现拍摄过程中的画面稳定顺滑，此外，本发明还包括随动功能，即当拍摄者想拍摄任意方向的视频，只与将身体转向所要拍摄场景的方向时，***会自行顺滑跟随到身体所指向的方向，并保证画面顺滑流畅。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种实施例提供的一种拍摄装置的控制方法的流程图；

图2是本发明另一种实施例提供的一种拍摄装置的结构示意图；

图3是本发明另一种实施例提供的一种拍摄装置中的电流采样电路的电路图；

图4是本发明另一种实施例提供的一种拍摄装置中的编码器的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明一种实施例提供一种拍摄装置的控制方法，如图1所示，控制方法包括以下步骤：

步骤S101.获取拍摄装置当前所在位置的姿态角度。

在本步骤中，步骤S101具体为：

获取拍摄装置当前所在位置的俯仰角、横滚角以及航偏角；

对俯仰角、横滚角以及航偏角经过卡尔曼滤波算法得到姿态角度。

具体的，首先通过IIC协议读取MPU6050的六个轴的数据，根据终端信号更新角速度与加速度的状态，然后通过卡尔曼滤波算法获取到姿态角度。

其中，加速度传感器Z轴与自然坐标系Z轴夹角为：

α = \tan^{- 1} (\frac{\sqrt{A_{x}^{2} + A_{y}^{2}}}{A_{2}});

加速度传感器X轴与自然坐标系X轴夹角为：

β = \tan^{- 1} (\frac{A_{x}}{\sqrt{A_{z}^{2} + A_{y}^{2}}});

加速度传感器Y轴与自然坐标系Y轴夹角为：

γ = \tan^{- 1} (\frac{A_{y}}{\sqrt{A_{z}^{2} + A_{x}^{2}}});

步骤S102.获取拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度，并根据绝对位置角度得到跟随角度。

在本步骤中，具体的，根据编码器获取当前所在位置的绝对位置角度，当拍摄者想拍摄任意方向的视频，将身体转向所要拍摄场景的方向时***会自行顺滑跟随到你身体所指向的方向，并根据所旋转的角度与原有测量的角度得到跟随角度。

进一步的，步骤B中获取拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度步骤之后还包括：

判断是否到达设定的中断时间，是，则更新绝对位置角度，并根据更新后的绝对位置角度得到跟随角度；否，则根据原有绝对位置角度得到跟随角度。

在本步骤中，具体的，通过设定中断时间，以得到跟随角度，当拍摄者转动时，根据旋转的角度需要计算新的跟随角度。

具体的，可以通过设置定时器中断以及串口中断实现，其中，定时器的中断方法包括以下步骤:等待1MS中断服务程序开始；置位中断标志；等待按键操作；LED灯闪烁提醒；结束中断。其中，串口中断包括以下步骤：进入串口中断；等待DMA传输，判断是否完成传输；当判定完成传输时，等待下次数据，结束中断。

步骤S103.将姿态角度和跟随角度经过PID运算后得到电机控制信号。

在本步骤中，步骤S103具体为：

将姿态角度与跟随角度做差，通过PID控制器生成速率设定值；

将速率设定值与采集到速率信息进行作差，通过PID控制器生成电流设定值；

将电流设定值与实时采集到的电机电流信息作差，通过PID控制器生成电机控制信号。

步骤S104.根据电机控制信号驱动电机。

在本步骤中，步骤S104具体为：

将交流电流经过转子磁场定向旋转变换成同步旋转坐标系下的直流电流；

根据直流电流获取电动机的控制量，经过相应的坐标反变换以对电动机进行控制。

本发明另一种实施例提供一种拍摄装置，如图2所示，该拍摄装置包括：

姿态角度获取模块201，用于获取拍摄装置当前所在位置的姿态角度；

跟随角度获取模块202，用于获取拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度，并根据绝对位置角度得到跟随角度；

控制模块203，用于将姿态角度和跟随角度经过PID运算后得到电机控制信号，并根据电机控制信号驱动电机204。

具体的，姿态角度获取模块201获取拍摄装置当前所在位置的姿态角度的过程为：

获取拍摄装置当前所在位置的俯仰角、横滚角以及航偏角；

具体的，姿态角度获取模块201包括加速度传感器、角速度传感器以及磁传感器，通过IIC协议读取MPU6050的六个轴的数据，根据终端信号更新角速度与加速度的状态，然后通过卡尔曼滤波算法获取到姿态角度。

其中，加速度传感器Z轴与自然坐标系Z轴夹角为：

α = \tan^{- 1} (\frac{\sqrt{A_{x}^{2} + A_{y}^{2}}}{A_{2}});

加速度传感器X轴与自然坐标系X轴夹角为：

β = \tan^{- 1} (\frac{A_{x}}{\sqrt{A_{z}^{2} + A_{y}^{2}}});

加速度传感器Y轴与自然坐标系Y轴夹角为：

γ = \tan^{- 1} (\frac{A_{y}}{\sqrt{A_{z}^{2} + A_{x}^{2}}});

具体的，控制模块203将姿态角度和跟随角度经过PID运算后得到电机控制信号的过程为：

其中，电流信息通过电流采样电路获得，如图3所示，为电流采样电路的电路图。

具体的，控制模块203根据电机控制信号驱动电机的过程为：

具体的，跟随角度获取模块202获取拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度步骤，并根据电机控制信号驱动电机的过程还包括：

判断是否到达设定的终端时间，是，则更新绝对位置角度，并根据更新后的绝对位置角度得到跟随角度；否，则根据原有绝对位置角度得到跟随角度。

其中，根据跟随角度获取模块202可以采用编码器，如图4所示，为编码器的电路图。

本发明提供拍摄装置及其控制方法通过实时采集姿态角度和跟随角度进行PID运算，并利用FOC电机驱动算法驱动电机弥补姿态角度与零角度的误差，从而实现拍摄过程中的稳定顺滑，此外，还包括随动功能，即当拍摄者想拍摄任意方向的视频，只与将身体转向所要拍摄场景的方向时，***会自行顺滑跟随到身体所指向的方向，并保证画面顺滑流畅。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims

1.一种拍摄装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

A.获取所述拍摄装置当前所在位置的姿态角度；

D.根据所述电机控制信号驱动电机。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤A具体为：

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤D具体为：

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤B中所述获取所述拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度步骤之后还包括：

6.一种拍摄装置，其特征在于，所述拍摄装置包括：

7.如权利要求6所述的拍摄装置，其特征在于，所述姿态角度获取模块获取所述拍摄装置当前所在位置的姿态角度的过程为：

8.如权利要求6所述的拍摄装置，其特征在于，所述控制模块将所述姿态角度和所述跟随角度经过PID运算后得到电机控制信号的过程为：

9.如权利要求6所述的拍摄装置，其特征在于，所述控制模块根据所述电机控制信号驱动电机的过程为：

10.如权利要求6所述的拍摄装置，其特征在于，所述跟随角度获取模块获取所述拍摄装置当前所在位置的绝对位置角度步骤，并根据所述电机控制信号驱动电机的过程还包括：