用于启用主动稳定摄像机的指向控制的方法和系统技术方案

提供了一种用于调整主动稳定的摄像机的指向角的方法。摄像机被配置为根据命令的指向角稳定摄像机的主动稳定系统容纳。主动稳定系统包括可以围绕系统的平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个或更多个旋转的操纵构件。所述方法包括：如果关节角度测量超出阈值窗口，则得到与操纵构件的旋转运动相关的操纵构件的关节角度测量，并且基于得到的关节角度测量在操纵构件的旋转运动方向上调整摄像机的指向角。如果关节角度测量落在阈值窗口内，则根据命令的指向角主动稳定摄像机的指向角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及稳定系统，并且更具体地涉及用于照相或视频相关的应用的改进的、重量轻的、手提式或车载的摄像机稳定系统。
技术介绍
在许多应用中，希望稳定有效负载使得不受振动和不需要的运动的影响。这在电影制作中尤为重要，其中由例如摄像机操作者引入的任何无意的摇晃或运动可以导致观看不舒服或成帧错误的连续镜头。被动的稳定支架已经被用于通过使用诸如弹簧、减震器和平衡块的机械系统来减小摇晃并且平滑掉运动。然而，这些系统可以被大并笨重的来操作，并且通常需要丰富的经验来有效地控制。存在基于软件的数字稳定以及光学稳定，但是它们通常限于校正微小运动。正变得越来越普遍的一种技术是主动稳定。目前可用的主动稳定系统使用电机来抵消由运动传感器检测到的任何运动。足够精确以检测小的振动的光学陀螺仪传感器通常用于这种系统中。然而，光学陀螺仪传感器趋向于庞大并且昂贵。因此，希望提供一种低成本的、轻便的稳定系统，该稳定系统可以有效地除去不需要的运动，同时也向操作者提供控制和灵活性的等级以轻易和可视地捕捉他们需要的连续镜头。
技术实现思路
描述的本专利技术的实施方式提供了一种用于使得能够操纵由主动稳定系统(诸如，常平架)响应于主动稳定系统的操纵构件的旋转运动(诸如，由摄像机操作者移动的常平架手柄或常平架的部件，其中常平架附接至移动的物体(诸如，车辆)，这可以使得常平架部件经历旋转移动)主动地稳定的摄像机的指向角的方法和系统。在一个实施方式中，本公开提供了一种用于调整容纳在配置成根据命令的指向角稳定摄像机的主动稳定系统的摄像机的指向角的方法，该系统包括操纵构件，该操纵构件围绕系统的平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个或更多个是可旋转的，该方法包括:得到与操纵构件的旋转运动相关的操纵构件的关节角度测量结果；并且如果关节角度测量结果超出阈值窗口，则基于得到的关节角度测量结果在操纵构件的旋转运动方向上调整摄像机的指向角。在一些示例实施方式中，旋转运动围绕垂直轴被解析。在一些示例实施方式中，该方法还包括:如果关节角度测量结果落在阈值窗口内，则根据命令的指向角主动地稳定摄像机的指向角。在一些示例实施方式中，该方法还包括:如果关节角度测量结果落在阈值窗口内，则由主动稳定系统指不指向角锁定状态。在一些示例实施方式中，该指示步骤包括使用主动稳定系统的视觉指示器可视地指示并且产生声音指示器中的一个或更多个。在一些示例实施方式中，该方法还包括更新关节角度测量结果并且得到用于基于更新的关节角度测量结果调整摄像机的指向角的控制命令。在一些示例实施方式中，更新关节角度测量结果的步骤包括如果关节角度测量结果超出阈值窗口则将关节角度测量结果减小到阈值窗口的阈值。在一些示例实施方式中，更新关节角度测量结果的步骤包括如果关节角度测量结果落在阈值窗口内则将关节角度测量结果设置为O。在一些示例实施方式中，该方法还包括:将强制函数应用于减小的关节角度测量结果以得到对命令的指向角的增量更新；通过增量更新更新命令的指向角；并且基于更新的命令的角度执行稳定控制环路更新以得到用于在操纵构件的旋转运动的方向上与减小的关节角度测量结果成比例地调整摄像机的指向角的控制命令。在一些示例实施方式中，该方法还包括:执行基于角度的控制环路以得到命令的角速率；并且基于更新的关节角度测量结果和零命令的角执行稳定控制环路更新以得到用于调整指向角的控制命令。在一些示例实施方式中，稳定控制环路更新包括:用于得到命令的倾斜速率的基于角度的外部控制环路；以及用于得到用于调整摄像机的指向角的控制命令的基于摄像机的命令的速率和当前的角速率的基于速率的内部控制环路更新。在一些示例实施方式中，根据指向角锁定的触发器正被使用，该方法还包括:测量摄像机的当前的指向角；并且存储测量的摄像机的指向角作为命令的角度。在一些示例实施方式中，该方法还包括:根据存储的命令的指向角主动地稳定摄像机的指向角直到指向锁定的触发器被释放。在一些示例实施方式中，得到关节角度测量结果步骤包括:从针对平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个的致动器的解析器获得针对平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个的关节角度测量结果。 在一些示例实施方式中，针对平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个执行该方法。在一些示例实施方式中，针对平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个执行该方法；并且针对一个轴调整摄像机的指向角。在一些示例实施方式中，根据一个或更多个摄像机的当前指向角和系统的指向角基于以下各项中的一个来得到关节角度测量结果:(I)针对对应于平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个的轴的关节角；(2)针对不同于平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个的轴的关节角；以及(3)针对平摇轴、倾斜轴和滚动轴的两个或更多个关节角。在一些示例实施方式中，该方法还包括:如果新的关节角度测量结果低于阈值窗口，则停止调整摄像机的指向角。在一些示例实施方式中，得到关节角度测量结果的步骤包括:由安装在摄像机上的第一惯性测量单元测量第一角度；由位于常平架的中间位置处的第二惯性测量单元测量第二角度以得到第二测量结果；并且基于第一角度和第二角度得到关节角度测量结果。在一些示例实施方式中，得到关节角度测量结果的步骤包括:测量针对平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的两个或更多个的关节角度；并且基于两个或更多个测量的关节角度得到关节角度测量结果。在一些示例实施方式中，提供了一种系统，该系统包括一个或更多个处理器，并且存储器包括当被一个或更多个处理器执行时使得系统执行上述的任何方法的指令。在一些示例实施方式中，提供了一种非暂时计算机可读介质，该介质存储用于使得处理器执行上述的任何方法的程序指令。在另一个实施方式中，本公开提供了一种用于调整由系统容纳的摄像机的指向角的主动稳定系统，该系统被配置成根据命令的指向角稳定摄像机，该系统包括:用于支撑摄像机的支撑构件、可围绕主动稳定系统的平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个或更多个旋转的操纵构件；惯性测量单元，被配置成测量摄像机的指向角和角速率，惯性测量单元被安装在摄像机上；以及主动稳定控制器，被配置成使用由惯性测量单元提供的测量结果针对平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个或更多个执行任意的上述方法。在一些示例实施方式中，该系统还包括:安装在系统的框架上并且配置成测量操纵构件的指向角的第二惯性测量单元，其中，主动稳定控制器还被配置成当根据任意的上述方法执行方法时使用由安装惯性测量单元和第二惯性测量单元的摄像机提供的测量结果O在一些示例实施方式中，主动稳定系统还包括用于指示摄像机的指向角何时被锁定的指示器。在一些示例实施方式中，该系统还被配置成允许摄像机操作者能够根据任意的上述方法针对所选择的平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个或更多个执行方法。【附图说明】现在将参照附图来详细地描述本提出的方法的示例，其中:图1示出根据一些实施方式的用于实施根据本公开的稳定技术的3轴稳定系统的立体图；图2是示出根据一些实施方式的3轴稳定系统的顶层元件的附接的流程图；图3是示出根据一些实施方式的单轴稳定系统的控制元件的流程图；图4是示出根据一些实施方式的基本惯性测量单元(MU)的元件的流程图；图5是示出根据一些实施方式的增强的IMU的元件的流程图；图6是根据一些实施方式的针对直流(DC)电机的功率控制的原理图；图7是根据一些实施方式的无刷的DC电机的增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调整由被配置成根据命令的指向角来稳定摄像机的主动稳定系统所容纳的摄像机的指向角的方法，所述系统包括操纵构件，所述操纵构件围绕所述系统的平摇轴、倾斜轴和滚动轴中的一个或更多个能够旋转，所述方法包括：得到与所述操纵构件的旋转运动相关的所述操纵构件的关节角度测量结果；以及如果所述关节角度测量结果超出所述阈值窗口，则基于所得到的关节角度测量结果在所述操纵构件的所述旋转运动的方向上调整所述摄像机的所述指向角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·韦布，J·埃利森，T·菲尔考，D·布卢姆菲尔德，
申请(专利权)人：费福利系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US