TWI669000B - Multi-axis aerial camera self-timer mode control method - Google Patents

Abstract

本發明是關於一種多軸航拍器之自拍模式控制方法，主要是由一多軸航拍器執行以下步驟：接受一指向定位請求，以飛行至一以自拍者為中心的一圓形座標系的一位置，使自拍者永遠位於拍攝畫面中；接受一座標繞行請求，以該自拍者為中心沿著該圓形座標系繞行，以調整自拍畫面至適切角度；利用上述方法可解決既有多軸航拍器之飛行方向與搖桿操縱方向不一致所衍生學習時間長、易造成錯誤操作等問題，進一步地可操控多軸航拍器以自拍為情境，更直覺、簡單地完成自拍任務。

Description

多軸航拍器之自拍模式控制方法

本發明是關於一種多軸航拍器之控制方法，尤指一種可直覺、簡易地在自拍模式下完成自拍任務之多軸航拍器控制方法。

此處所稱多軸航拍器是指搭載有攝影機而接受無線搖桿和／或行動裝置(智慧型手機)遙控航程的多軸飛行器，例如目前坊間常見的四軸飛行器。

目前多軸航拍器十分普遍，應用領域也相當廣泛，從玩具等級到專業航拍等級不一而足。以四軸飛行器為例，其具有四個大小相同、分布位置接近對稱的旋翼以產生懸停、維持姿態及平飛等動作，主要是透過調整不同旋翼間的相對速度以調節不同位置的推力，並克服每個旋翼之間的反扭力矩，以控制飛行器維持姿態或完成各種飛行動作。

由於多軸飛行器具有上述特性，因此在應用上不單作為遙控飛機使用，而廣泛地導入航拍功能。既有多軸航拍器可搭配專用搖桿或智慧型手機進行遙控，而搖桿、智慧型手機的操控主要是以飛行器之視角，以搖桿為例，其上具有一左推桿及一右推桿，以分別操控飛行器的旋轉、前、後、上、下、左、右方向之飛行。

但上述操控方式存在下列問題： 1.使用者必須記憶左推桿及右推桿各個方向推動所對應的飛行參數，需要較長時間學習。 2.由於使用者操作搖桿的方向與飛行器行進方向相同（亦即前述的飛行器視角），然而當使用者操作搖桿之目的方向與飛行器行進方向不同，在目視飛行器的情況下操作搖桿（例如利用多軸航拍器自拍），其對搖桿的操作即變得不直覺，且更有可能造成使用者的錯誤操作，甚至造成撞擊障礙物乃至墜機等意外。

由上述可知，既有多軸航拍器的操控介面是採航拍器視角，在此狀況下，若使用者欲利用多軸航拍器進行自拍時，因多軸航拍器飛行方向與操控介面視角相反，造成操作上的困擾且有錯誤操作之虞。

為解決上述問題，本發明主要目的在提供一種多軸航拍器的自拍模式控制方法，其可更直覺、簡單地操控多軸航拍器完成自拍任務。

為達成前述目的採取的主要技術手段係令前述多軸航拍器的自拍模式控制方法包含一相機定位模式，該相機定位模式係令一多軸航拍器執行下列步驟： 接受一指向定位請求，以飛行至一以自拍者為中心的一圓形座標系的一相對位置； 接受一座標繞行請求，以該自拍者為中心沿著該圓形座標系繞行。

前述方法主要係令多軸航拍器收到該指向定位請求後飛行至該圓形座標系的相對位置，由於該圓形座標系是以自拍者為中心，因此當多軸飛行器飛行至該圓形座標系的相對位置後，可確保自拍者永遠位於拍攝範圍內，亦即使自拍者永遠都在畫面中；當多軸航拍器接收該座標繞行請求時，則是沿著該圓形座標系繞行，以調整至適切的拍攝角度。由於上述方法是由多軸航拍器根據收到的指向定位請求直接飛行至以自拍者為中心的圓形座標系相對位置，因此不受多軸航拍器之飛行方向與操控介面視角不一致所影響，而能輕鬆完成自拍任務。

本發明主要在提供一種多軸航拍器之自拍模式控制方法，可讓使用者能夠更快速簡單地利用多軸航拍器完成「自拍」任務。

在本發明的一較佳實施例中，提供一種相機定位模式，在該相機定位模式下，使一多軸航拍器飛行至一相對於使用者的理想位置，以方便進行自拍。所稱的相機定位模式是使該多軸航拍器執行以下步驟（請參閱圖1所示）： 接受一指向定位請求，以飛行至一以自拍者為中心的一圓形座標系的一相對位置(S11)； 接受一座標繞行請求，以該自拍者為中心沿著該圓形座標系繞行(S12)。

在一可行的具體實施例中，上述指向定位請求接收自一內建有電子羅盤和加速度計的電子裝置，該電子裝置可為一智慧型手機或一無線搖桿。當自拍者欲利用多軸航拍器執行一自拍任務時，其在電子裝置上啟動進入上述相機定位模式，並手持電子裝置作一指向動作，其所指方向亦即期望多軸航拍器停駐且進行拍攝的方向。此時電子裝置將利用內建電子羅盤產生的方位角和加速度計運算出來的裝置傾角，配合預設的半徑計算出自拍者的指向在空間中對應的經緯度座標及高度，而電子裝置旋即以無線方式送出含有該經緯度座標及高度等參數的指向定位請求給多軸航拍器，使該多軸航拍器飛行到該以自拍者(電子裝置)為中心的圓形座標系的一絕對位置上。

在本實施例中，所稱的圓形座標系為一球狀座標系(Spherical coordinate system)或一圓柱座標系(cylindrical coordinate system)。所稱的球狀座標系係如圖2所示，其以自拍者10為圓心(Z軸)所形成，當多軸航拍器20位於以該自拍者10為圓心的球狀座標系的一位置時，多軸航拍器20上所設的攝影機21始終對著於位在座標中心的自拍者10，其意味著在該相機定位模式下，自拍者將會永遠位於該攝影機21所拍攝的畫面中。

所稱的圓柱座標系則如圖3所示，同樣的，當多軸航拍器20位於以該自拍者10為圓心的圓柱座標系的一位置時，多軸航拍器20上的攝影機21始終相對於位在座標中心的自拍者10，且自拍者將會永遠位於該攝影機21所拍攝的畫面中。

再者，在前述相機定位模式下，多軸航拍器20收到指向定位請求後即飛行至球狀座標系或圓柱座標系的一絕對位置上，其主要是以自拍者10的指向作為根據，意即多軸航拍器20將會根據該指向定位請求而懸停在自拍者10手持電子裝置所指的方向上且位在球狀座標系或圓柱座標系的一絕對位置上。

至於該相機定位模式下，係選擇球狀座標系或圓柱座標系，可由自拍者視自拍任務的實際需要而自行設定選擇。

上述相機定位模式下，多軸航拍器20在收到指向定位請求後將飛至以自拍者10為圓心的一圓形座標系的一絕對位置上，使自拍者10位在多軸航拍器20所拍攝的畫面中。在本實施例中，多軸航拍器20亦同時判斷是否收到一座標繞行請求(S12)，當多軸航拍器20收到座標繞行請求時，係沿著自拍者10原先設定的球狀座標系或圓柱座標系繞行(請參閱圖4、圖5所示)，以快速地移動該多軸航拍器20的位置，將其調整至適切的拍攝角度。

除了座標繞行以外，也可以透過定向繞行，尋找未被發掘的理想位置。

由上述可知，本發明的一較佳實施例提供了一相機定位模式，其由多軸航拍器在接收到指向定位請求後，依自拍者的指向飛行至以自拍者為圓心的球狀座標系或圓柱座標系的一絕對位置上，或在接收座標繞行請求時，改變其在球狀座標系或圓柱座標系的位置，以調整至理想的自拍角度。而在本明的又一實施例中，在上述相機定位模式之外，增加了一鏡頭構圖模式，主要是由多軸航拍器接受來自電子裝置送出的一鏡頭構圖請求，而根據自拍者在電子裝置上的拖曳手勢或旋轉該電子裝置來微調多軸航拍器的拍攝位置及拍攝角度。

進一步而言，在上述的鏡頭構圖模式下，多軸航拍器是根據自拍者在電子裝置上的拖曳方向，在傳統座標系中上下左右移動，並按照電子裝置旋轉的角度，調整拍攝角度，以符合自拍者心目中之理想構圖。換言之，多軸航拍器於上述相機定位模式下是在球狀或圓柱座標系上運行，而在鏡頭構圖模式下則在傳統座標系中移動。對於多軸航拍器而言，是根據接收的請求在相機定位模式及鏡頭構圖模式中互相切換，請參閱圖6所示，其切換流程如下：

當收到指向定位請求(S21)，即進入相機定位模式，並飛行至一以自拍者為中心的球狀或圓柱座標系的一絕對位置(S22)；

當收到一座標繞行請求(S23)，亦進入相機定位模式，即起飛並沿著該球狀或圓柱座標系繞行(S24)。

當收到鏡頭構圖請求(S25)，即進入鏡頭構圖模式，根據自拍者在電子裝置上的拖曳方向或旋轉該電子裝置的角度調整拍攝角度(S26)。

在一可行實施例中，前述相機定位模式、鏡頭構圖模式可如以下的組合應用，請參閱圖7所示，其包括以下步驟：

判斷是否收到指向定位請求(S31)？若收到該指向定位請求，即進入相機定位模式，並飛行至一以自拍者為中心的球狀或圓柱座標系的一絕對位置(S32)；接著判斷是否收到座標繞行請求(S33)？若收到該座標繞行請求，即沿著該球狀或圓柱座標系繞行(S34)。

前述步驟(S31)的判斷結果為未收到指向定位請求時，接著判斷是否收到鏡頭構圖請求(S35)，若收到鏡頭構圖請求，即進入鏡頭構圖模式，且根據自拍者在電子裝置上的拖曳方向或旋轉該電子裝置的角度調整拍攝角度(S36)，若未收到鏡頭構圖請求，即結束流程並回到初始程序。

在前述步驟(S33)的判斷結果為未收到座標繞行請求時，亦接著判斷是否收到鏡頭構圖請求(S35)，若收到鏡頭構圖請求，即進入鏡頭構圖模式，且根據自拍者在電子裝置上的拖曳方向或旋轉該電子裝置的角度調整拍攝角度(S36)，若未收到鏡頭構圖請求，同樣結束流程並回到初始程序。

如前揭所述，多軸航拍器是接收來自電子裝置的各種請求，以進入相機定位模式或在相機定位模式和鏡頭構圖模式之間切換。關於電子裝置提供的操作介面，謹進一步詳述如后：

為執行該相機定位模式，可在該電子裝置上分設有一指向定位按鈕、一可四方向推動的座標繞行推桿、一系統半徑調整推鈕及一拍照按鈕。當自拍者按下該指向定位按鈕時，會記錄下當時指向的方位角及手部傾斜角度，計算出對應位置，並送出指向定位請求給多軸航拍器，使多軸航拍器飛行至以自拍者為圓心的球狀或圓柱座標系的一絕對位置。當使用者推動該座標繞行推桿，則會送出該座標繞行請求，使多軸航拍器沿著球狀或圓柱座標系進行上下左右方向繞行。而在自拍者上推或下拉該系統半徑調整推鈕時，將對多軸航拍器送出一含有半徑向量的系統半徑調整請求，多軸航拍器接收該系統半徑調整請求後，將依照半徑向量遠離或靠近自拍者。在按下拍照按鈕後，則可進行拍照。

再者，該電子裝置上的指向定位按鈕、座標繞行推桿及系統半徑調整推鈕可以是智慧型手機觸控介面上的虛擬按鍵，也可以無線搖桿上的實體元件。為求最佳用戶體驗，可以有效地整合智慧型手機和無線搖桿，在一可行的整合方案中，係使智慧型手機在相機定位模式、鏡頭構圖模式下作為顯示介面，而在鏡頭構圖模式進一步提供觸控介面，供自拍者拖曳或產生手勢。

自拍者利用上述電子裝置可以任意在不同模式之間切換，如按下指向定位按鈕、推動座標繞行搖桿時會自動進入相機定位模式，滑動、旋轉智慧型手機時則自動進入鏡頭構圖模式。

由上述可知，本發明主要提出一種多軸航拍器之自拍模式控制方法，係鑒於既有多軸航拍器多採用飛行器視角並以飛行搖桿進行操作，如是操作方式下，自拍者需要將個人視角轉換為多軸航拍器的面向，在多軸航拍器機頭方向不等同於使用者面向時，即會產生定向混亂。本發明以使用者為中心，不需改變定向便可自由指定多軸航拍器的位置並進行微調，令多軸航拍器執行自拍任務時變得更為簡單容易。

10‧‧‧自拍者

20‧‧‧多軸航拍器

21‧‧‧攝影機

圖1為本發明一較佳實施例之方法流程圖。 圖2為本發明在相機定位模式下於球狀座標系中進行指向定位的示意圖。 圖3為本發明在相機定位模式下於圓柱座標系中進行指向定位的示意圖。 圖4為本發明在球狀座標系中進行座標繞行的示意圖。 圖5為本發明在圓柱座標系中進行座標繞行的示意圖。 圖6為本發明又一較佳實施例的方法流程圖。 圖7為本發明再一較佳實施例的方法流程圖。

Claims (9)

1. 一種多軸航拍器之自拍模式控制方法，包含一相機定位模式，該相機定位模式係令一多軸航拍器執行下列步驟：判斷是否收到一指向定位請求，若收到該指向定位請求，進入該相機定位模式，並飛行至一以自拍者為中心的圓形座標系的一絕對位置；接著判斷是否收到一座標繞行請求，若收到該座標繞行請求，即以該自拍者為中心沿著該圓形座標系繞行。
2. 如請求項1所述多軸航拍器之自拍模式控制方法，進一步包含一鏡頭構圖模式，該鏡頭構圖模式係令該多軸航拍器執行以下步驟：根據自拍者在一電子裝置上的拖曳手勢或旋轉該電子裝置以微調拍攝位置及拍攝角度。
3. 如請求項2所述多軸航拍器之自拍模式控制方法，主要係由該多軸航拍器執行以下步驟：未收到指向定位請求時，接著判斷是否收到鏡頭構圖請求，若收到鏡頭構圖請求，即進入該鏡頭構圖模式，若未收到鏡頭構圖請求，即結束流程並回到初始程序。
4. 如請求項3所述多軸航拍器之自拍模式控制方法，主要係由該多軸航拍器執行以下步驟：在判斷是否收到座標繞行請求的結果為否時，接著判斷是否收到鏡頭構圖請求，若收到鏡頭構圖請求，即進入該鏡頭構圖模式，若未收到鏡頭構圖請求，即結束流程並回到初始程序。
5. 如請求項1至4中任一項所述多軸航拍器之自拍模式控制方法，該圓形座標系為一球狀座標系(Spherical coordinate system)。
6. 如請求項1至4中任一項所述多軸航拍器之自拍模式控制方法，該圓形座標系為一圓柱座標系(cylindrical coordinate system)。
7. 如請求項1至4中任一項所述多軸航拍器之自拍模式控制方法，該多軸航拍器接收來自一電子裝置送出的指向定位請求，該電子裝置內建有一電子羅盤及一加速度計，且分設有一指向定位按鈕、一可四方向推動的座標繞行推桿、一系統半徑調整推鈕及一拍照按鈕。
8. 如請求項7所述多軸航拍器之自拍模式控制方法，該電子裝置為一智慧型手機。
9. 如請求項1至4中任一項所述多軸航拍器之自拍模式控制方法，該電子裝置為一無線搖桿。