手持云台装置及其控制方法与计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及云台技术，特别涉及一种手持云台装置的控制方法、手持云台装置及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.云台通过陀螺仪和加速度计融合出姿态数据来进行云台控制，但加速度计有很多缺点，例如噪声较大，存在漂移等，因此融合出来的姿态也会有一定的漂移，反应在长时曝光上的效果就是画面模糊，在延时摄影时画面会来回晃动。


技术实现要素：

3.本发明的实施方式提供了一种手持云台装置的控制方法、手持云台装置及计算机可读存储介质。
4.本发明实施方式的一种手持云台装置的控制方法，所述手持云台装置包括手柄、转动连接在所述手柄上的云台，所述控制方法包括步骤：
5.获取进入长时曝光或延时摄影后的第一时刻云台的测量姿态；
6.获取所述第一时刻所述云台的参考姿态；和
7.根据所述测量姿态、所述参考姿态、及预设目标姿态调整所述云台姿态以使得所述云台相对所述手柄保持固定。
8.本发明实施方式的一种手持云台装置，所述手持云台装置包括手柄、转动连接在所述手柄上的云台，所述手持云台装置还包括：
9.陀螺仪，所述陀螺仪用于获取进入长时曝光或延时摄影后的第一时刻云台的测量姿态；
10.云台主控制器，所述云台主控制器用于获取所述第一时刻所述云台的参考姿态；和
11.电机，所述电机根据所述测量姿态、所述参考姿态、及预设目标姿态调整所述云台姿态以使得所述云台相对所述手柄保持固定。
12.本发明实施方式的一种手持云台装置，其特征在于，所述手持云台装置包括：
13.一个或多个处理器；
14.存储器；以及
15.一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行上述任一实施方式所述的控制方法的指令。
16.本发明实施方式的一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括与手持云台装置结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成上述任一实施方式所述的控制方法。
17.本发明实施方式的手持云台装置的控制方法、手持云台装置及计算机可读存储介
质，根据测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台姿态以使得云台相对手柄保持固定，使得手持云台装置进入长时曝光或延时摄影后，云台相对手柄位置保持不变，避免云台漂移而导致长时曝光时画面模糊或者在延时摄影时画面来回晃动。
18.本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是本发明实施方式的控制方法的流程示意图；
21.图2是本发明实施方式的手持云台装置的示意图；
22.图3是本发明实施方式的控制方法的原理示意图；
23.图4是本发明实施方式的控制方法的流程示意图；
24.图5是本发明实施方式的控制方法的流程示意图；
25.图6是本发明实施方式的控制方法的流程示意图。
26.主要元件符号附图说明：
27.手持云台装置10，手柄11，云台12，固定装置122，轴臂124，陀螺仪13，云台主控制器14，电机15，编码器16，加速度计17，处理器18，存储器19，摄像装置20。
具体实施方式
28.以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
29.另外，下面结合附图描述的本发明的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.请参阅图1及图2，本发明实施方式的一种手持云台装置10的控制方法，手持云台装置10包括手柄11、转动连接在手柄11上的云台12，控制方法包括步骤：
32.s13：获取进入长时曝光或延时摄影后的第一时刻云台12的测量姿态；
33.s15：获取第一时刻云台12的参考姿态；和
34.s17：根据测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态以使得云台12相对手柄11保持固定。
35.请参阅图2及图3，在某些实施方式中，本发明实施方式的手持云台装置10的控制方法可以由本发明实施方式的手持云台装置10来执行。具体地，手持云台装置10包括手柄11、转动连接在手柄11上的云台12、陀螺仪13、云台主控制器14和电机15。其中，步骤s13可以由陀螺仪13实现；步骤s15可以由云台主控制器14实现；步骤s17可以由电机15实现。也即
是说，陀螺仪13用于获取进入长时曝光或延时摄影后的第一时刻云台12的测量姿态。云台主控制器14用于获取第一时刻云台12的参考姿态。电机15根据测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态以使得云台12相对手柄11保持固定。
36.本发明实施方式的手持云台装置10的控制方法及手持云台装置10，根据测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态以使得云台12相对手柄11保持固定，使得手持云台装置10进入长时曝光或延时摄影后，云台12相对手柄11的位置保持不变，避免云台12漂移而导致长时曝光时画面模糊或者在延时摄影时画面来回晃动。
37.本发明实施方式的手持云台装置10的控制方法及手持云台装置10，可应用于但不限于长曝光、延时摄影或手柄11静止拍摄视频等类似的场景。长曝光是指在摄影中，延长曝光时间。延时摄影指长时间定时定格延时拍摄，亦称低速摄影或定时定格摄影，是以一种较低的帧率拍下图像或者视频，然后用正常或者较快的速率播放画面的摄影技术，是一种定时、间断记录并以明显变化的影像再现景物缓慢变化过程的手段。在一段延时摄影视频中，物体或者景物缓慢变化的过程被压缩到一个较短的时间内，呈现出平时用肉眼无法察觉的奇异精彩的景象。
38.目标姿态为人为设定的姿态，用户可自行设置。
39.云台12上设置有固定装置122，用于固定摄像装置20。
40.具体地，步骤s13、s15和s17循环执行，直到云台12姿态以使得云台12相对手柄11保持固定。例如，电机15根据第一时刻的测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态后，陀螺仪13继续获取第二时刻云台12的测量姿态，云台主控制器14获取第二时刻云台12的参考姿态，电机15根据第二时刻的测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态。对应地，陀螺仪13继续获取第n(n>0)时刻云台12的测量姿态，云台主控制器14获取第n时刻云台12的参考姿态，电机15根据第n时刻的测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态直到云台12姿态以使得云台12相对手柄11保持固定，从而使得固定在云台12上的摄像装置20相对于手柄11保持固定。
41.请参阅图3及图4，在某些实施方式中，控制方法还包括：
42.s121：获取进入长时曝光或延时摄影的初始时刻的手柄11的姿态；
43.s122：获取第一时刻云台12的关节角；
44.其中，获取第一时刻云台12的参考姿态是根据初始时刻手柄11的姿态和第一时刻云台12的关节角计算实现的。换句话说，步骤s15包括子步骤s152：根据初始时刻手柄11的姿态和第一时刻云台12的关节角来计算第一时刻云台12的参考姿态。
45.在某些实施方式中，手持云台装置10还包括编码器16。其中，步骤s121可以由云台主控制器14实现，步骤s122可以由编码器16实现。也即是说，编码器16用于获取第一时刻云台12的关节角；云台主控制器14还用于获取进入长时曝光或延时摄影的初始时刻的手柄11的姿态、并根据初始时刻手柄11的姿态和第一时刻云台12的关节角来计算第一时刻云台12的参考姿态。
46.编码器16具有噪声小，且不存在漂移的优点，因此，通过编码器16可获得稳定准确的云台12关节角数据，从而使得第一时刻云台12的参考姿态更加准确。
47.具体地，第一时刻t1云台12的参考姿态根据初始时刻(t0)手柄11的姿态和编码器16测得的第一时刻t1云台12的关节角得到。计算方法为：
48.其中，为第一时刻t1云台12的参考姿态，和分别表示第一时刻t1云台12的各个关节角，关节角由编码器16测得。
49.请参阅图3及图5，在某些实施方式中，手持云台装置10还包括加速度计17和陀螺仪13，控制方法还包括：
50.s10：测量初始时刻云台12的关节角；
51.s11：融合加速度计17和陀螺仪13的姿态数据得到初始时刻的云台12的测量姿态；及
52.其中，获取进入长时曝光或延时摄影的初始时刻的手柄11的姿态是根据初始时刻的云台12的测量姿态与初始时刻的云台12的关节角计算实现的。换句话说，步骤s121包括子步骤s1212：根据初始时刻的云台12的测量姿态与初始时刻的云台12的关节角计算获取进入长时曝光或延时摄影的初始时刻的手柄11的姿态。
53.在某些实施方式中，手持云台装置10还包括加速度计17。其中，步骤s10可以由编码器16实现，步骤s11可以由云台主控制器14实现。也即是说，编码器16还用于测量初始时刻云台12的关节角；云台主控制器14还用于融合加速度计17和陀螺仪13的姿态数据得到初始时刻的云台12的测量姿态、并根据初始时刻的云台12的测量姿态与初始时刻的云台12的关节角计算获取进入长时曝光或延时摄影的初始时刻的手柄11的姿态。
54.可以理解，初始时刻t0云台12的测量姿态由加速度计17和陀螺仪13共同测得。云台主控制器14再根据初始时刻t0的云台12的姿态与云台12的关节角得到初始时刻t0手柄11的姿态。
55.具体地，计算方法为：
56.其中，为初始时刻(t0)云台12的测量姿态，由加速度计17和陀螺仪13融合得到。和分别表示初始时刻(t0)云台12的各个关节角数据，关节角数据由编码器16测得。
57.在某些实施方式中，手柄11的姿态自初始时刻至第一时刻保持不变。
58.请参阅图6，在某些实施方式中，控制方法还包括步骤：
59.s16：根据第一时刻云台12的参考姿态和第一时刻的云台12的测量姿态计算第一时刻云台12的输出姿态；
60.其中，根据测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态以使得云台12相对手柄11保持固定是通过调整云台12的姿态直到输出姿态与预设目标姿态一致来实现的。换句话说，步骤s17包括子步骤s172：调整云台12的姿态直到输出姿态与预设目标姿态一致意识的云台12相对于手柄11保持稳定。
61.在某些实施方式中，步骤s16可以由云台主控制器14实现。也即是说，云台主控制器14还用于根据第一时刻云台12的参考姿态和第一时刻的云台12的测量姿态计算第一时刻云台12的输出姿态。电机15根据测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态以使得云台12相对手柄11保持固定是通过调整云台12的姿态直到输出姿态与预设目标姿态一致来实现的。
62.在一个例子中，云台12为三轴云台12，云台12包括三个轴臂124，三个轴臂124两两
垂直。具体地，手持云台装置10包括三个电机15，三个电机15分别用于驱动三个轴臂124转动，调整云台12的姿态直到输出姿态与预设目标姿态一致是由三个电机15来执行的。
63.通过三个电机15分别驱动三个轴臂124，可较好地控制三个轴臂124的转动，使搭载在云台12上的摄像装置20可实现三维移动以获得较理想的拍摄角度，拍摄效果更好。
64.三个轴臂124两两垂直使得摄像装置20的角度调节范围最大化。当然，在其他实施方式中，轴臂124的数量不限于三个，也可以是1个、2个、4个等其他数量。三个轴臂124也可以不两两垂直。
65.可以理解，第一时刻t1云台12的参考姿态根据初始时刻(t0)手柄11的姿态和编码器16测得的第一时刻t1云台12的关节角得到。计算方法为：
66.其中，为第一时刻t1云台12的参考姿态，和分别表示第一时刻t1云台12的各个关节角，关节角由编码器16测得。
67.具体地，加速度计17和陀螺仪13得到的手柄11的姿态以大地为参考系。手柄11自进入长曝光或延时摄影开始(初始时刻(t0)开始)，手柄11的位置一直保持不变。
68.陀螺仪13用于测量初始时刻t0之后的第一时刻t1云台12的测量姿态可以理解，在初始时刻t0之后的第n时刻的云台12的测量姿态由陀螺仪13单独测得。具体地，测量姿态的参考系为大地。手持云台装置10还包括电机15，电机15用于驱动云台12转动，编码器16测得的第一时刻t1云台12的关节角以电机15为参考系。
69.当云台12处于标准状态下时，即云台12置于手柄11正下方时，测量姿态和参考姿态可转换为同一参考系，云台主控制器14可以将第一时刻t1云台12的测量姿态和参考姿态的数据融合得到t1时的输出姿态。
70.同理，陀螺仪13可测得第二时刻t2云台12的测量姿态编码器16可测得第二时刻t2云台12的关节角，云台主控制器14基于初始时刻t0手柄11的姿态和第二时刻t2云台12的关节角计算第二时刻t2云台12的参考姿态再基于第二时刻t2云台12的参考姿态和第二时刻t2云台12的测量姿态计算第二时刻t2云台12的输出姿态。
71.进一步地，陀螺仪13可测得第n(n>0)时刻t
n
云台12的测量姿态编码器16可测得第n时刻t
n
云台12的关节角，云台主控制器14基于初始时刻t0手柄11的姿态和第n时刻t
n
云台12的关节角计算第n时刻t
n
云台12的参考姿态再基于第n时刻t
n
云台12的参考姿态和测量姿态计算第n时刻t
n
云台12的输出姿态。计算方法为：
[0072][0073]
其中，x
n
为第n时刻云台1212的输出姿态，k为修正系数。
[0074]
云台12不断的根据第n时刻t
n
云台12的输出姿态和目标姿态调整云台12的姿态直到输出姿态与目标姿态一致。
[0075]
在另一个例子中，云台12为两轴云台12，云台12包括两个轴臂124，两个轴臂124互
相垂直。具体地，手持云台装置10包括两个电机15，两个电机15分别用于驱动两个轴臂124转动，调整云台12的姿态直到输出姿态与预设目标姿态一致是由两个电机15来执行的。
[0076]
对应地，初始时刻(t0)手柄11的姿态和编码器16测得的第一时刻t1云台12的关节角得到第一时刻t1云台12的参考姿态的计算方法为：
[0077]
其中，为第一时刻t1云台12的参考姿态，和分别表示第一时刻t1云台12的各个关节角，关节角由编码器16测得。
[0078]
本发明实施方式的一种手持云台装置10包括一个或多个处理器18、存储器19以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在存储器19中，并且被配置由一个或多个处理器18执行，程序包括用于执行权利要求上述中任一实施方式的控制方法的指令。
[0079]
例如，程序包括用于执行以下步骤的指令：
[0080]
s13：获取进入长时曝光或延时摄影后的第一时刻云台12的测量姿态；
[0081]
s15：获取第一时刻云台12的参考姿态；和
[0082]
s17：根据测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态以使得云台12相对手柄11保持固定。
[0083]
本发明实施方式的一种计算机可读存储介质，包括与手持云台装置10结合使用的计算机程序，计算机程序可被处理器18执行以完成上述任一实施方式的控制方法。
[0084]
例如，计算机程序可被处理器18执行以完成以下指令：
[0085]
s13：获取进入长时曝光或延时摄影后的第一时刻云台12的测量姿态；
[0086]
s15：获取第一时刻云台12的参考姿态；和
[0087]
s17：根据测量姿态、参考姿态、及预设目标姿态调整云台12姿态以使得云台12相对手柄11保持固定。
[0088]
在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0089]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个，除非另有明确具体的限定。
[0090]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。