一种基于预测分析的摄像稳定控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于预测分析的摄像稳定控制方法，包括以下步骤：首先连续采集某一时间点前摄像设备的X、Y、Z三个轴向的加速度和角速度；然后根据采集得到的三个轴向的加速度和角速度对摄像设备在所述某一时间点前的运动进行分析，确认摄像设备在所述某一时间点前是否处于周期性的外界激励作用之下；如果是，进行下一步骤；最后根据某一时间点前的摄像设备运动的周期性，预测某一时间点之后的运动情况，根据预测结果获得预测控制结果，并对摄像设备进行控制。本发明专利技术的控制方法主要针对于摄像设备处在周期性激励下的成像不稳定，可提高在周期性外界激励下摄像设备录制的有效性。

A Camera Stabilization Control Method Based on Predictive Analysis

The present invention discloses a camera stabilization control method based on predictive analysis, which includes the following steps: firstly, the X, Y and Z axial acceleration and angular velocity of the camera before a certain time point are continuously collected; secondly, the motion of the camera before a certain time point is analyzed according to the three axial acceleration and angular velocity acquired, and the camera device is confirmed to be described in this paper. Whether it is under periodic external stimulation before a certain time point; if so, the next step; finally, according to the periodicity of the motion of the camera before a certain time point, the motion situation after a certain time point is predicted, and the predictive control results are obtained according to the predictive results, and the camera is controlled. The control method of the present invention is mainly aimed at the imaging instability of the camera under periodic excitation, and can improve the recording effectiveness of the camera under periodic external excitation.

【技术实现步骤摘要】
一种基于预测分析的摄像稳定控制方法
本专利技术涉及摄像控制
，尤其涉及一种基于预测分析的摄像稳定控制方法。
技术介绍
稳定平台多被用于易发生横摇、纵摇、艏摇等情况的船舶上，亦可应用于日常用到的相机稳定装置等。它们均是通过对外界所有速度、角速度等信息的采集来实时地调整设备姿态以抵消外界环境的转动或者位移。外界环境的速度和角速度变化是复杂多变的，但有的时候其某个方向的加速度或者角加速度历程具有弱规律性甚至强规律性。例如船舶匀速行驶时，船舶相对Z轴的位移-时间历程和速度-时间历程基本呈类三角函数分布；或者人在跑步时其身体某点的运动的六个自由度上相应的速度、加速度时间历程也具有周期性规律。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于预测分析的摄像稳定控制方法，主要针对于摄像设备处在周期性激励下的成像不稳定，可提高在周期性外界激励下摄像设备录制的有效性。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。一种基于预测分析的摄像稳定控制方法，包括以下步骤：步骤1，连续采集某一时间点前摄像设备的X、Y、Z三个轴向的加速度和角速度；步骤2，根据采集得到的三个轴向的加速度和角速度对摄像设备在所述某一时间点前的运动进行分析，确认摄像设备在所述某一时间点前是否处于周期性的外界激励作用之下；如果是，进行下一步骤；步骤3，根据某一时间点前的摄像设备运动的周期性，预测某一时间点之后的运动情况，根据预测结果获得预测控制结果，并对摄像设备进行控制。本专利技术技术方案的特点和进一步的改进在于：(1)步骤2包含以下子步骤：子步骤2a，将采集得到的三个轴向的加速度和角速度进行放大信号和滤波去除噪声；子步骤2b，取多个不同时间段长度，在每个时间段长度中分别等距取n个时间点，读入处理器中；子步骤2c，处理器对多个时间段内的各n个时间点的数据进行周期性判断。其中，所述多个不同时间段为3个。(2)步骤3包含以下子步骤：子步骤3a，建立三个加权系数矩阵，用于对三个轴向所采集到的加速度和角速度数据进行加权相加；子步骤3b，对加权后得到的三组数据进行曲线拟合，得到在所述某一时间点之前的三个时间段内的各轴向加速度和角速度的时间历程；子步骤3c，根据三个时间段内的各轴向加速度和角速度的变化，预测摄像设备在所述某一时间点之后的运动情况，得到预测控制输出矩阵，控制摄像设备保持稳定。其中，子步骤3a中，三个加权系数矩阵之和为一个固定的矩阵。(3)采用三轴陀螺仪连续采集某一时间点前摄像设备的X、Y、Z三个轴向的加速度和角速度。(4)步骤2中，如果否，进行步骤4：获取实时控制结果，将预测控制结果和实时反馈控制结果结合，获取最终控制结果，并对摄像设备进行控制。所述将预测控制结果和实时反馈控制结果结合，具体为：分别建立预测控制结果加权系数矩阵和实时反馈控制结果加权系数矩阵，用于对所述预测控制结果和实时反馈控制结果进行加权相加。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的基于预测分析的摄像稳定控制方法，主要针对摄像设备处在周期性激励下的成像不稳定，通过对某一时间点前一时间段内外界激励的分析，预测该时间点之后的激励情况，基于预测结果给出控制策略，可提高在周期性外界激励下摄像设备录制的有效性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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专利技术的一些实施例，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是本专利技术的基于预测分析的摄像稳定控制方法的一种实施例的预测控制数据流程图；图2是本专利技术的基于预测分析的摄像稳定控制方法的一种实施例的X方向的加速度预测图；图3是本专利技术的基于预测分析的摄像稳定控制方法的一种实施例提供的预测控制和反馈控制流程图；图4是本专利技术的基于预测分析的摄像稳定控制方法的一种实施例中三周稳定器的结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术实施例提供一种基于预测分析的摄像稳定控制方法，通过三轴陀螺仪采集外界激励，包括轴向角加速度和姿态角速度变化的时间历程，采样频率根据精度需求调整；所采集到的数据经由信号放大电路和滤波电路对信号进行放大滤波，本实例中选用MEMS(微电机系统)陀螺仪芯片，它可以测量六个方向的运动、加速度、角度变化，而芯片核心中的另外一部分则可以将有关的传感数据转换为处理器可以识别的数字格式。具体的，基于预测分析的摄像稳定控制方法按照以下步骤进行：步骤1，连续采集某一时间点前摄像设备的X、Y、Z三个轴向的加速度和角速度。步骤2，根据采集得到的三个轴向的加速度和角速度对摄像设备在所述某一时间点前的运动进行分析，确认摄像设备在所述某一时间点前是否处于周期性的外界激励作用之下；如果是，进行下一步骤；如果否，返回步骤1。步骤2包含以下子步骤：子步骤2a，将采集得到的三个轴向的加速度和角速度进行放大信号和滤波去除噪声；子步骤2b，取3个不同时间段长度，在每个时间段长度中分别等距取n个时间点，读入处理器中；子步骤2c，处理器对3个时间段内的各n个时间点的数据进行周期性判断。步骤3，根据某一时间点前的摄像设备运动的周期性，预测某一时间点之后的运动情况，根据预测结果获得预测控制结果，并对摄像设备进行控制。步骤3包含以下子步骤：子步骤3a，建立三个加权系数矩阵，用于对三个轴向所采集到的加速度和角速度数据进行加权相加；子步骤3b，对加权后得到的三组数据进行曲线拟合，得到在所述某一时间点之前的三个时间段内的各轴向加速度和角速度的时间历程；子步骤3c，根据三个时间段内的各轴向加速度和角速度的变化，预测摄像设备在所述某一时间点之后的运动情况，得到预测控制输出矩阵，控制摄像设备保持稳定。步骤2中，如果否，进行步骤4：获取实时控制结果，将预测控制结果和实时反馈控制结果结合，获取最终控制结果，并对摄像设备进行控制。其中，所述将预测控制结果和实时反馈控制结果结合，具体为：分别建立预测控制结果加权系数矩阵和实时反馈控制结果加权系数矩阵，用于对所述预测控制结果和实时反馈控制结果进行加权相加。示例性的，参考图1，连续采集t＝0时刻之前摄像设备的X、Y、Z三个轴向的加速度和角速度；X方向加速度时间历程如图2所示。在t＝0时刻时，对此时刻之前的信号在放大滤波之后由采样模块进行采样，取三个不同时间段(时间段应根据外界环境激励的周期自适应或者预先调整)以适应不同频率的外部激励。在三个时间段内均采样100个点，采集时每个时间点最多包含六个数据：根据这三组点数据建立三个数据矩阵：上式中三个矩阵的每一行表示某一个时间点的六个自由度的数据，每一列表示在该时间段内某个自由度变量的时间历程。根据图2可以看出，在T1和T2时该运动没有明显的周期性，而在T3时可明显观察到该运动的周期性，根据每一个时间段内所有自由度包含变量的周期性强弱来初始化三个加权系数矩阵，三个加权系数矩阵应当满足对六个自由度的加权参数相加起来为一个固定值，即三个加权系数矩阵之和为一个固定的矩阵。以T3时的加权系数矩阵为例：在初始化矩阵时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于预测分析的摄像稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，连续采集某一时间点前摄像设备的X、Y、Z三个轴向的加速度和角速度；步骤2，根据采集得到的三个轴向的加速度和角速度对摄像设备在所述某一时间点前的运动进行分析，确认摄像设备在所述某一时间点前是否处于周期性的外界激励作用之下；如果是，进行下一步骤；步骤3，根据某一时间点前的摄像设备运动的周期性，预测某一时间点之后的运动情况，根据预测结果获得预测控制结果，并对摄像设备进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于预测分析的摄像稳定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，连续采集某一时间点前摄像设备的X、Y、Z三个轴向的加速度和角速度；步骤2，根据采集得到的三个轴向的加速度和角速度对摄像设备在所述某一时间点前的运动进行分析，确认摄像设备在所述某一时间点前是否处于周期性的外界激励作用之下；如果是，进行下一步骤；步骤3，根据某一时间点前的摄像设备运动的周期性，预测某一时间点之后的运动情况，根据预测结果获得预测控制结果，并对摄像设备进行控制。2.根据权利要求1所述的基于预测分析的摄像稳定控制方法，其特征在于，步骤2包含以下子步骤：子步骤2a，将采集得到的三个轴向的加速度和角速度数据进行放大信号和滤波去除噪声；子步骤2b，取多个不同时间段长度，在每个时间段长度中分别等距取n个时间点，读入处理器中；子步骤2c，处理器对多个时间段内的各n个时间点的数据进行周期性判断。3.根据权利要求2所述的基于预测分析的摄像稳定控制方法，其特征在于，所述多个不同时间段为3个。4.根据权利要求2所述的基于预测分析的摄像稳定控制方法，其特征在于，步骤3包含以下子步骤：子步骤3a，建立三个加权系数矩阵，用于对三个轴向所采集到的加速度和角速度数据进行加权相加；子步骤3b，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，李旭川，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61