拍摄系统和方法与流程

本发明涉及图像技术领域，特别涉及一种拍摄系统和方法。

背景技术：

目前已经开发出对特定目标进行自动跟踪拍摄的技术。这些技术能够代替现场摄影师进行摄像设备的机位控制，或者能够代替后台的操作人员实现针对特定目标的跟踪监视。然而，目前的跟踪拍摄技术存在硬件成本较高、跟踪范围小的缺点。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种拍摄系统和方法，能够以较低的硬件成本实现大范围的跟踪拍摄。

在一方面，本发明提供一种拍摄系统，包括：支撑件；第一成像设备，与支撑件可动连接，第一成像设备相对于支撑件具有预设的第一运动范围，并在第一成像设备停止运动时对拍摄目标进行拍摄，得到当前帧图像，当前帧图像与第一成像设备拍摄的先前帧图像的差分处理结果用来确定拍摄目标在当前帧图像中的位置，该位置用来确定第一成像设备拍摄后续帧图像的步进偏转角度；第二成像设备，与支撑件可动连接，第二成像设备相对于支撑件具有预设的第二运动范围，并基于拍摄目标在当前帧图像中的位置对拍摄目标进行跟踪拍摄，第一成像设备的运动独立于第二成像设备的运动。

在另一方面，本发明提供一种拍摄方法，用于上述拍摄系统，包括：获取第一成像设备拍摄的当前帧图像；根据当前帧图像与第一成像设备拍摄的先前帧图像的差分处理结果确定拍摄目标在当前帧图像中的位置；根据位置来确定第一成像设备拍摄后续帧图像的步进偏转角度；根据步进偏转角度控制第一成像设备的运动；根据拍摄目标在当前帧图像中的位置控制第二成像设备对拍摄目标进行跟踪拍摄。

根据本发明的拍摄系统和方法，通过使用帧差法追踪拍摄目标物体，使得计算复杂度得以减小，能够使用低成本的硬件实现相关算法，而且，通过两台成像设备分别以相互独立的运动方式进行跟踪，一台步进运动并用于获取拍摄目标的位置，另一台连续运动并用于获得拍摄图像，能够获得理想的连续拍摄效果。另外，通过支撑件将两台成像设备连接，能够让两台成像设备具有相同的支持结构，有利于布置成像设备和设定成像设备的拍摄范围。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本发明一实施例的拍摄系统的结构示意图。

图2示出根据本发明另一实施例的拍摄系统的结构示意图。

图3示出根据本发明另一实施例的拍摄系统的立体图。

图4示出根据图3实施例的拍摄系统的结构示意图。

图5示出根据本发明一实施例的拍摄方法的流程示意图。

图6所示为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。在本文中，术语“一”、“一个”和其它类似词语并不意在表示只存在一个所述事物，而是表示有关描述仅仅针对所述事物中的一个，所述事物可能具有一个或多个。在本文中，术语“包含”、“包括”和其它类似词语意在表示逻辑上的相互关系，而不能视作表示空间结构上的关系。例如，“a包括b”意在表示在逻辑上b属于a，而不表示在空间上b位于a的内部。另外，术语“包含”、“包括”和其它类似词语的含义应视为开放性的，而非封闭性的。例如，“a包括b”意在表示b属于a，但是b不一定构成a的全部，a还可能包括c、d、e等其它元素。

在本文中，术语“实施例”、“本实施例”、“一实施例”、“一个实施例”并不表示有关描述仅仅适用于一个特定的实施例，而是表示这些描述还可能适用于另外一个或多个实施例中。本领域技术人员应理解，在本文中，任何针对某一个实施例所做的描述都可以与另外一个或多个实施例中的有关描述进行替代、组合、或者以其它方式结合，所述替代、组合、或者以其它方式结合所产生的新实施例是本领域技术人员能够容易想到的，属于本发明的保护范围。

申请概述

本发明各实施例提供一种拍摄系统和拍摄方法。在本发明各实施例中，拍摄可以是指将光信号转换成数字信号或模拟信号的过程。拍摄的对象可以是运动物体，也可以是静止或基本静止的物体。在本发明的各实施例中，拍摄的方式可以是自动跟踪拍摄。根据本发明各实施例的拍摄系统和方法可以应用在各种不同的场景下，例如可以应用在体育运动中，包括篮球、足球、网球、马拉松等，用于跟踪特定选手、特定队伍或全部场上选手的位置；也可以应用在其它体育运动中，包括航模比赛、帆船比赛等，用于跟踪特定的航模、帆船的运动。根据本发明各实施例的拍摄系统和方法还可以应用在文艺活动中，例如演唱会、舞台剧、文艺晚会、综艺节目等，用于跟踪特定表演者、表演群体或表演道具的运动。根据本发明各实施例的拍摄系统和方法还可以应用在一些社会活动中，例如聚会、年会等，用于跟踪特定参会者或演讲者的走动或活动。

目前通过拍摄获取或追踪运动物体的位置的方法有背景减除法、特征法和帧差法。

特征法通过被追踪物体本身的视觉特征来识别物体并追踪，包括基于特征的统计学习的识别算法、基于像素的图像特征的识别算法、基于神经网络的学习算法等。特征法对于成像设备在运动的场景有效，目标保持不动也可输出结果，但计算复杂度非常高，另外由于运动目标一般在不同角度的图像特点都不一样，常常需要对于运动目标各个角度进行训练，或结合光流、神经网络等多种方法实现对目标的追踪，因而需要运算性能更高的arm处理器，并结合专用数据信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)芯片或者专用加速处理芯片来完成。

帧差法(又称帧间差分法)是在连续的图像序列中对两个或几个相邻帧间进行差分来提取出图像中的运动区域。帧差法的特点是算法简单且可靠性高，有运动即可追踪。帧差法计算复杂度很低，使用低端arm处理器或者中高性能微控制单元(microcontrollerunit，mcu)即可实现相关算法。然而，帧差法也无法用于成像设备在运动的场景。

背景减除法也是一种特殊的帧差法，其利用背景的参数模型来近似背景图像的像素值，将当前帧与背景图像进行差分比较实现对运动区域的检测，即利用当前图像和背景图像的差分来检测出运动/有变化的区域。背景减除法的主要缺点是需要一幅提前标注好的背景，另外也无法用于成像设备在运动的场景。

针对上述的技术问题，本申请的基本构思是两台成像设备通过支撑件可动连接，其中第二成像设备以步进方式运动，而第一成像设备基于第二成像设备停止运动时拍摄的图像的差分处理结果，以连续运动方式进行跟踪拍摄，从而能够以低成本的硬件获得理想的连续拍摄效果。

根据本发明各实施例的拍摄系统和方法可以利用帧差法、背景减除法或类似方法实现自动跟踪拍摄。

下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。

示例性拍摄系统

图1示出根据本发明一实施例的拍摄系统100的结构示意图。

拍摄系统100包括第一成像设备110、支撑件120和第二成像设备130。第一成像设备110与支撑件120可动连接，第一成像设备110相对于支撑件120具有预设的第一运动范围，并在第一成像设备110停止运动时对拍摄目标进行拍摄，得到当前帧图像，当前帧图像与第一成像设备110拍摄的先前帧图像的差分处理结果用来确定拍摄目标在当前帧图像中的位置，该位置用来确定第一成像设备110拍摄后续帧图像的步进偏转角度。第二成像设备130与支撑件120可动连接，第二成像设备130相对于支撑件120具有预设的第二运动范围，并基于拍摄目标在当前帧图像中的位置对拍摄目标进行跟踪拍摄，第一成像设备110的运动独立于第二成像设备130的运动。

根据本实施例的拍摄系统100，通过使用帧差法追踪拍摄目标物体，使得计算复杂度得以减小，能够使用低成本的硬件实现相关算法，而且，通过两台成像设备分别以相互独立的运动方式进行跟踪，一台步进运动并用于获取拍摄目标的位置，另一台连续运动并用于获得拍摄图像，能够获得理想的连续拍摄效果。另外，通过支撑件120将两台成像设备连接，能够让两台成像设备具有相同的支持结构，有利于布置成像设备和设定成像设备的拍摄范围。

在一实施例中，支撑件120可以是指起到支撑作用的物体或结构，用于支撑第一成像设备110和第二成像设备130。在一实施例中，支撑件120的形式可以是部件，例如轴、支架、轨道灯；可以是机器，例如具有拍摄功能的自行机器人、无人机等；也可以是建筑物，例如封闭的建筑物，如房间的地板、墙壁、天花板等，或开放的建筑物，如室外体育馆、室外舞台等。

在一实施例中，成像设备可以是指将光信号转换成数字或模拟信号的设备。成像设备可以是摄像机，例如广角摄像机、鱼眼摄像机、变焦摄像机、红外摄像机、运动摄像机等；可以是照相机，例如数码相机等；可以是手机，例如智能手机、功能手机等；还可以是带拍摄功能的其它设备，例如平板电脑等。在一实施例中，成像设备可以具有自身固有的光轴，即成像设备镜片组件的中心线，可以确定拍摄方向。在一实施例中，成像设备具有一些给定的坐标轴线，包括横滚轴、航向轴的俯仰轴。横滚轴通常与光轴重合。航向轴与横滚轴垂直，并且在成像设备正常摆放在水平面上时，通常为向成像设备上下方向延伸的竖直轴线。成像设备的航向轴可以由成像设备本身的内部结构(例如感光元件的设置方向)或外部结构(例如取景框的方向)确定。俯仰轴与横滚轴和航向轴均垂直，在成像设备正常摆放在水平面上时，通常为向成像设备左右方向延伸的水平轴线。航向轴和俯仰轴可以在成像设备以内，即延伸穿过成像设备，也可以在成像设备以外，即不经过成像设备。在一实施例中，成像设备在不受约束的条件下，具有六个自由度，包括沿横滚轴的自由度(前后移动的自由度)、绕横滚轴的自由度(绕光轴转动、也称横滚运动的自由度)、沿航向轴的自由度(上下移动的自由度)、绕航向轴的自由度(左右摇摆运动、也称航向运动的自由度)、沿俯仰轴的自由度(左右移动的自由度)、和绕俯仰轴的自由度(上下摇摆运动、也称俯仰运动的自由度)。

在一实施例中，第一成像设备110可以是指用于对拍摄目标进行跟踪从而获得拍摄目标的位置的成像设备。第一成像设备110可以具有较低的清晰度。在一实施例中，第一成像设备110可以是广角摄像头。在一实施例中，第二成像设备130可以是指用于获得最终的拍摄画面的成像设备。第二成像设备130可以具有较高的清晰度。在一实施例中，第二成像设备130可以是变焦摄像头。

在一实施例中，成像设备与支撑件120之间可动连接，可以是指成像设备与支撑件120直接或间接连接，使得成像设备能够相对于支撑件120运动。这种运动可以具有任意运动形式，包括在上述六个自由度中的一个或多个自由度上的运动。成像设备与支撑件120之间的可动连接方式可以是直接连接，例如将具有滚轮的成像设备直接安装在相应的滑轨(支撑件)上；可以是通过云台连接，使得成像设备具有由云台结构所决定的运动自由度；还可以是通过其它类型的可运动支架连接。

在一实施例中，成像设备的运动范围可以是指，成像设备因支撑件120以及与支撑件120连接方式的限制而形成的运动边界，可以是以上六个自由度中的一个或多个自由度上的运动范围。例如，第一或第二运动范围可以是绕航向轴的运动范围，该运动范围可以用角度表示；还可以是沿俯仰轴的运动范围，该运动范围可以用长度表示。在一实施例中，预设的运动范围可以是指通过结构设计而形成的运动范围。例如，预设的运动范围可以是因支撑件120的形状而形成的运动范围，即当支撑件为轨道时，轨道对运动范围的限制形成预设的运动范围；也可以是因与支撑件的连接部件而形成的运动范围，即当成像设备通过铰链与支撑件连接时，铰链对运动范围的限制形成预设的运动范围。在一实施例中，预设的运动范围还可以是通过程序控制而形成的运动范围。例如，成像设备的运动通过控制器控制，通过编写由该控制器执行的程序而确定成像设备的运动边界，从而形成预设的运动范围。

在一实施例中，第一成像设备110的运动独立于第二成像设备130的运动，可以是指第一成像设备110与第二成像设备130不是联动的，第一成像设备110的运动方向、速度、范围等可以与第二成像设备130的运动方向、速度、范围等不同，并且允许第一成像设备110和第二成像设备130具有运动自由度的机构在机械上(基本)相互独立。但是，第一成像设备110的运动独立于第二成像设备130的运动，并不表示第一成像设备110的运动与第二成像设备130的运动完全无关，而是二者可能存在功能上的相关性。例如，为了拍摄同一物体，第一成像设备与第二成像设备以不同方式运动，此时它们的运动具有关联性(都是为了拍摄该物体)；或者，为了对拍摄目标或拍摄环境进行监测，第一成像设备与第二成像设备分别承担不同的职能，但是这两种职能之间具有关联性(例如起到相互辅助的作用)，此时它们的运动也具有关联性。

在一实施例中，拍摄目标可以是特定应用场景下的拍摄对象，例如体育运动场景下的特定选手或特定队伍，或者演出场景下的特定表演者或表演道具。在一实施例中，在第一成像设备110停止运动时对拍摄目标进行拍摄，得到当前帧图像，可以是指：第一成像设备110在完全或基本停止运动时对拍摄目标进行拍摄，在拍摄得到的图像中选取其中一帧图像作为当前帧图像。应理解，这并不表示第一成像设备110在运动时不拍摄任何图像。

在一实施例中，先前帧图像可以是指相比当前帧图像早于一定时间拍摄得到的图像，例如早一帧或几帧。在一实施例中，当前帧图像与第一成像设备110拍摄的先前帧图像的差分处理结果用来确定拍摄目标在当前帧图像中的位置，可以是指：对当前帧图像与先前帧图像进行差分处理，将两图像的对应位置的像素点的灰度值相减，相减之后的差分图像中，未发生移动的物体没有得到显示，发生移动的物体得到凸显，从而能够用于确定运动物体在当前帧图像中的位置。

在一实施例中，上述位置用来确定第一成像设备110拍摄后续帧图像的步进偏转角度，可以是指：当拍摄目标在当前帧图像中超出预设区域(例如画面中间的一矩形区域)时，控制器根据此时拍摄目标在当前帧图像中的位置，计算出拍摄目标相对于拍摄系统100的绝对位置，从而根据该绝对位置和当前第一成像设备110的拍摄角度，确定第一成像设备110应当以步进方式偏转多少角度，才能使拍摄目标在后续帧图像中重新回到预设区域内。

在一实施例中，第二成像设备130基于拍摄目标在当前帧图像中的位置对拍摄目标进行跟踪拍摄，可以是指：控制器根据目标物体在当前帧图像的位置和第一成像设备110的当前拍摄角度，计算出目标物体相对于拍摄系统100的绝对位置；控制器进而根据该绝对位置和第二成像设备130的当前拍摄角度，计算出第二成像设备130应该如何转动才能以理想的角度拍摄到目标物体。

关于利用帧差法实现自动跟踪拍摄的技术细节，可以参见相关技术的描述，此处不再详述。

图2示出根据本发明另一实施例的拍摄系统200的结构示意图。拍摄系统200是拍摄系统100的实例。

根据本实施例，拍摄系统200还包括第一两轴云台240和第二两轴云台250，第一成像设备210通过第一两轴云台240与支撑件220可动连接，第二成像设备230通过第二两轴云台250与支撑件220可动连接，第一两轴云台240的航向轴电机与支撑件220连接，第二两轴云台250的航向轴电机与支撑件220连接。

根据本实施例，通过两轴云台来驱动和控制成像设备的跟踪运动，有利于实现成像设备在大范围内的跟踪拍摄。另外，两轴云台是本领域内成熟的技术，采用两轴云台可以降低系统的整体制造成本。

在一实施例中，云台可以是指用于安装、支撑成像设备或拍摄设备的机械装置。云台包括固定云台(只能手动调节云台的方向)和电动云台(可以电动控制云台的方向和运动)。在本发明的多个实施例中，云台可以特指电动云台。在一实施例中，两轴云台可以是指能够使安装在其上的成像设备具有绕航向轴和绕俯仰轴的两个运动自由度的云台。在一实施例中，两轴云台具有控制和/或驱动在绕航向轴的自由度上运动的电机，即航向轴电机，以及具有控制和/或驱动在绕俯仰轴的自由度上运动的电机，即俯仰轴电机。

在一实施例中，电机可以是指将电能转换成机械能的动力装置，包括步进电机、无刷电机、伺服电机、直流电机、交流电机、直线电机等。在一实施例中，航向轴电机可以是指用于驱动成像设备绕航向轴旋转运动的电机。

在一实施例中，成像设备通过两轴云台与支撑件220可动连接，可以是指成像设备与支撑件220分别连接两轴云台的两个自由端，使得成像设备能够相对于支撑件220在绕俯仰轴和绕航向轴的两个自由度上运动。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，第一两轴云台240的航向轴电机固定在底座上，并通过底座与支撑件220连接，第一两轴云台240包括活动设置在支撑件220上的轴承，轴承在外侧包括可相对支撑件220旋转的轴承套筒，第一两轴云台240还包括从轴承套筒延伸出的延伸臂，第一两轴云台240的俯仰轴电机固定在延伸臂的末端；第二两轴云台250的俯仰轴电机固定在框架上，框架通过第二两轴云台250的航向轴电机与支撑件220连接。

根据本实施例的拍摄系统200，能够以简单的结构固定两个成像设备并实现两个成像设备的相对独立运动。另外，通过设置延伸臂，能够使得第一成像设备210的俯仰角度的视野尽可能少受第二成像设备230的遮挡。

在一实施例中，底座可以是指适于支撑整个拍摄系统200正常摆放的底部支撑平台。在一实施例中，第一两轴云台240的航向轴电机固定在底座上，可以是指航向轴电机直接固定在底座上，例如粘接、卡接、螺纹连接等方式固定；也可以是指航向轴电机间接固定在底座上，例如航向轴电机固定在底座上固定设置的电机座中。

在一实施例中，航向轴电机通过底座与支撑件220连接，可以是指底座上同时设置有支撑件220和航向轴电机。支撑件220设置在底座上的设置方式可以是固定的，也可以是可动的，例如可转动的。当支撑件220可转动设置在底座上时，航向轴电机可以驱动支撑件220运动，进而带动第一成像设备210和/或第二成像设备230转动。

在一实施例中，第一两轴云台240包括活动设置在支撑件220上的轴承，可以是指轴承直接套设在支撑件220外周，其中轴承的内圈固定在支撑件220的外表面上，而轴承的外圈能够绕支撑件220转动。在一实施例中，轴承可以是一个，也可以是多个。

在一实施例中，轴承套筒可以是指轴承的外圈直接作为套筒，也可以是指轴承的外圈固定连接的空心筒状部件。

在一实施例中，从轴承套筒延伸出的延伸臂可以是轴承套筒的一部分，也可以是与轴承套筒固定或活动连接的。在一实施例中，延伸臂的数量可以是一个，也可以是多个。在一优选实施例中，延伸臂的数量为两个。在一实施例中，延伸臂可以从轴承套筒的任何位置延伸出。在一优选实施例中，两个延伸臂分别从轴承套筒的两侧延伸出。在一实施例中，延伸臂可以可以向轴承套筒的任意方向延伸。在一优选实施例中，延伸臂向轴承套筒的一个径向方向延伸。在一实施例中，延伸臂可以从轴承套筒开始延伸任意长度。在一优选实施例中，延伸臂的延伸长度可以使得第一成像设备210正上方的视野基本不受遮挡。

在一实施例中，第一两轴云台240的俯仰轴电机固定在延伸臂的末端，其固定方式可以是直接固定，例如通过粘接、螺纹连接、卡接等方式固定；也可以是间接固定，例如固定安装在延伸臂末端设置的电机座中。

在一实施例中，框架可以是指第二两轴云台250的一个部件，其可由第二两轴云台250的航向轴电机驱动进行航向运动。在一实施例中，第二两轴云台250的俯仰轴电机固定在框架上，其固定方式可以是直接或间接固定。

在一实施例中，框架通过第二两轴云台250的航向轴电机与支撑件220连接，可以是指航向轴电机作为框架与支撑件220活动连接的中间部件。例如，框架与航向轴电机的输出轴连接，航向轴电机的机壳与支撑件220连接。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，第一成像设备210的航向轴与第二成像设备230的航向轴平行。

成像设备通常在绕航向轴的自由度上需要较大的运动范围，以获得较大的拍摄范围。根据本实施例，两个成像设备的航向轴相互平行，使得两个成像设备各自的拍摄范围在大范围内相互重合，从而使两台设备更适于跟踪拍摄同一物体。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，第一运动范围包括第一旋转范围，第二运动范围包括第二旋转范围。拍摄系统还包括：第一驱动装置，第一成像设备通过第一驱动装置与支撑件连接，第一驱动装置用于驱动第一成像设备围绕第一成像设备的第一航向轴在第一旋转范围内旋转；第二驱动装置，第二成像设备通过第二驱动装置与支撑件连接，第二驱动装置用于驱动第二成像设备围绕第二成像设备的第二航向轴在第二旋转范围内旋转。

根据本实施例，给两个成像设备分别设置一个用于驱动航向运动(左右摇摆运动)的驱动装置，使得两个成像设备的航向运动之间相互独立，从而能够各自以不同的方式(起点位置、速率等)进行航向运动，以达到最佳的跟踪拍摄效果。另外，成像设备通过驱动装置与支撑件连接，与不通过驱动装置而与支撑件直接连接或者通过其他结构与支撑件间接连接相比，节省了部件数量，使得整体结构更加紧凑。另外，通过将成像设备的运动限制成绕航向轴的旋转，与使成像设备平移运动相比，有利于使成像设备快速变换拍摄范围，从而具有更高的跟踪灵敏度。

在一实施例中，驱动装置可以是指能够驱动成像设备运动的装置。在一实施例中，驱动装置包括能够给成像设备的运动提供动力的动力装置和能够约束或引导成像设备运动的运动机构。在一实施例中，驱动装置可以是单轴云台、两轴或三轴云台的一部分、或者带动力装置的铰接结构。在一实施例中，第一驱动装置可以是指用于驱动第一成像设备进行航向运动的装置，第二驱动装置可以是指用于驱动第二成像设备进行航向运动的装置。

在一实施例中，成像设备通过驱动装置与支撑件连接，可以是指驱动装置成为成像设备与支撑件之间的中间部件。换言之，驱动装置一方面连接成像设备，另一方面连接支撑件，使得驱动装置能够驱动成像设备相对于支撑件运动。

在一实施例中，成像设备的旋转范围可以是指成像设备在其绕航向轴的自由度、绕横滚轴的自由度和绕俯仰轴的自由度中的一个或多个自由度上运动的范围，通常用角度表示。在一实施例中，第一成像设备绕第一航向轴在第一旋转范围内旋转，可以是指即第一成像设备在其六个自由度中的绕航向轴运动(左右摇摆运动)的自由度上的运动范围内运动；第二成像设备绕第二航向轴在第二旋转范围内旋转，可以是指即第二成像设备在其六个自由度中的绕航向轴运动(左右摇摆运动)的自由度上的运动范围内运动。在一实施例中，第一运动范围包括第一旋转范围，可以是指第一成像设备在六个自由度上的运动范围包括其在绕航向轴的自由度上的运动范围；第二运动范围包括第二旋转范围，可以是指第二成像设备在六个自由度上的运动范围包括其在绕航向轴的自由度上的运动范围。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，支撑件包括第一轴承的主轴，第一驱动装置包括第一航向电机和活动套设在支撑件外侧的轴承套筒，第一航向电机带动轴承套筒围绕支撑件旋转，进而带动第一成像设备进行航向运动；第二驱动装置包括第二航向电机、框架和安装在支撑件顶端的第二轴承，框架通过轴承活动安装在支撑件上，第二成像设备通过框架固定安装在轴承上，第二航向电机带动第二成像设备进行航向运动。

根据本实施例，通过简单的结构实现两个成像设备进行相互独立的航向运动，并且允许两个成像设备的航向运动范围最大可至360°。

在一实施例中，主轴可以是指作为主要支撑部件的轴杆。在一实施例中，第一轴承可以是指套设在主轴上，对主轴起到活动支承作用的轴承。例如，第一轴承包括与主轴直接接触并固定连接的内圈、能够绕内圈转动的外圈、和设置在内圈和外圈之间的滚子。在一实施例中，轴承套筒可以是指轴承的外圈，也可以是指与轴承的外圈固定连接的空心筒状部件。

在一实施例中，航向电机可以是指驱动成像设备进行航向运动的电机，包括步进电机、无刷电机、伺服电机、直流电机、交流电机、直线电机等。在一实施例中，第一航向电机可以是指用于驱动第一成像设备进行航向运动的电机，第二航向电机可以是指用于驱动第二成像设备进行航向运动的电机。

在一实施例中，第一航向电机带动轴承套筒围绕支撑件旋转，进而带动第一成像设备进行航向运动，可以是指，第一航向电机固定在底座上，通过皮带带动轴承套筒旋转，第一成像设备直接或间接与轴承套筒连接，轴承套筒的旋转造成第一成像设备的旋转。

在一实施例中，框架可以是指第二驱动装置的一个部件，其可由第二驱动装置的第二航向电机驱动进行航向运动。在一实施例中，框架通过轴承活动安装在支撑件上，可以是指框架与轴承的外圈固定连接，轴承的内圈固定安装在支撑件上；也可以是指框架与轴承的内圈固定连接，轴承的外圈固定安装在支撑件上。

在一实施例中，第二轴承可以包括包括与主轴直接接触并固定连接的内圈，能够绕内圈转动的外圈，和设置在内圈和外圈之间的滚子。在一实施例中，第二轴承安装在支撑件顶端，可以是指第二轴承的内圈固定安装在支撑件(主轴)的顶端，也可以是指第二轴承的外圈固定安装在支撑件的顶端。

在一实施例中，第二成像设备通过框架固定安装在轴承上，可以是指框架作为第二成像设备与轴承之间的中间部件，使得第二成像设备与框架连接，框架与轴承连接。

在一实施例中，第二航向电机带动第二成像设备进行航向运动，可以是指第二航向电机的输出轴与框架传动连接，第二航向电机的机壳与支撑件顶端固定连接，使得第二航向电机的转动能够驱动框架进行航向运动，从而使第二成像设备进行航向运动。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，第一航向电机包括步进电机，第二航向电机包括无刷电机。

根据本实施例，通过步进电机控制第一成像设备，有利于实现第一成像设备的快速转动，从而尽可能减少第一成像设备的运动时间，以便有更多时间利用帧差法来对目标物体进行跟踪。另外，通过无刷电机控制第二成像设备，有利于实现第二成像设备跟随物体的连续运动，并且能够精确实现运动方位和速度的匹配，从而获得更好的追踪拍摄效果。

在一实施例中，步进电机可以是指由脉冲信号控制按照一定角度一步一步旋转运动的电机，适用于需要分步高速运动的场合。在一实施例中，无刷电机可以是指用电子开关器件代替传统电机的换向器和电刷的电机，具有较高的旋转控制精度，适用于旋转速度和角度需要精确控制的场合。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，第一旋转范围和第二旋转范围在0°和360°之间。

根据本实施例，允许成像设备在航向上的旋转范围最大可达360°，使得成像设备的可跟踪范围尽可能大。

在一实施例中，旋转范围在0°和360°之间，可以是指允许从起点开始旋转的最大角度为0°至360°之间的任意角度。例如，旋转范围可以是90°、120°、180°、270°、359°等。

根据一优选实施例，第一和第二旋转范围为360°。当第一和第二成像设备在航向上的旋转范围都为360°时，能够获得非常大的跟踪范围，不仅能够跟踪成像设备前侧的拍摄目标，也能够跟踪成像设备背侧的拍摄目标。这使得拍摄系统可以放置在拍摄目标所在的场地中间，以环绕视角对运动目标进行拍摄，从而取得更加生动丰富的拍摄效果。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，第一航向轴与第二航向轴同轴设置。

根据本实施例，同轴设置可以使使两个成像设备彼此之间的遮挡尽可能小，在航向上的360°范围内不会相互遮挡。

在一实施例中，第一和第二航向轴同轴设置可以是指，第一航向轴与第二航向轴重合，使得第一成像设备的航向运动(绕航向轴的摇摆运动)所在的平面与第二成像设备的航向运动所在的平面平行。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，第一运动范围还包括第三旋转范围，第二运动范围还包括第四旋转范围。拍摄系统还包括：第三驱动装置，第一成像设备通过第三驱动装置与第一驱动装置连接，继而与支撑件连接，第三驱动装置用于驱动第一成像设备围绕第一俯仰轴在第三旋转范围内俯仰运动；第四驱动装置，第二成像设备通过第四驱动装置与第二驱动装置连接，继而与支撑件连接，第四驱动装置用于驱动第二成像设备围绕第二俯仰轴在第四旋转范围内俯仰运动。

根据本实施例，通过增设允许成像设备在俯仰方向上进行俯仰运动的驱动装置，使得成像设备的运动范围更大，从而能够在更大的拍摄范围内追踪拍摄目标。另外，给两个成像设备分别设置一个用于驱动俯仰运动的驱动装置，使得两个成像设备的俯仰运动之间相互独立，从而能够各自以不同的方式(起点位置、速率等)进行俯仰运动，以达到最佳的跟踪拍摄效果。另外，成像设备通过驱动装置与支撑件连接，与不通过驱动装置而与支撑件直接连接或者通过其他结构与支撑件间接连接相比，节省了部件数量，使得整体结构更加紧凑。另外，通过将成像设备的运动限制成绕航向轴和俯仰轴的旋转，与使成像设备平移运动相比，有利于使成像设备快速变换拍摄范围，从而具有更高的跟踪灵敏度。

在一实施例中，第三驱动装置可以是指用于驱动第一成像设备进行俯仰运动的装置，第四驱动装置可以是指用于驱动第二成像设备进行俯仰运动的装置。

在一实施例中，第一成像设备通过第三驱动装置与第一驱动装置连接，继而与支撑件连接，可以是指，第一成像设备与第三驱动装置连接，第三驱动装置与第一驱动装置连接，第一驱动装置与支撑件连接，使得第三驱动装置和第一驱动装置共同构成第一成像设备与支撑件之间的可动连接部件。在一实施例中，第二成像设备通过第四驱动装置与第二驱动装置连接，继而与支撑件连接，可以是指，第二成像设备与第四驱动装置连接，第四驱动装置与第二驱动装置连接，第二驱动装置与支撑件连接，使得第四驱动装置和第二驱动装置共同构成第二成像设备与支撑件之间的可动连接部件。

在一实施例中，第一成像设备绕第一俯仰轴在第三旋转范围内俯仰运动，可以是指第一成像设备在其六个自由度中的绕俯仰轴运动(上下摇摆运动)的自由度上的运动范围内运动。在一实施例中，第二成像设备绕第二俯仰轴在第四旋转范围内俯仰运动，可以是指第二成像设备在其六个自由度中的绕俯仰轴运动(上下摇摆运动)的自由度上的运动范围内运动。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，拍摄系统还包括延伸臂，延伸臂从轴承套筒向外延伸，第一成像设备设置在延伸臂的末端处；其中，第三驱动装置包括第一俯仰电机和将第一成像设备铰接在延伸臂末端的铰接结构，第一俯仰电机带动第一成像设备进行俯仰运动；第四驱动装置包括第二俯仰电机和将第二成像设备铰接在框架上的铰接结构，第二俯仰电机带动第二成像设备进行俯仰运动。

根据本实施例，以简单的结构实现两个成像设备的相互独立的俯仰运动，并且使得两个成像设备具有较大的俯仰运动范围，尽量避免对彼此的俯仰方向上的视野形成遮挡。

在一实施例中，延伸臂可以是指从轴承套筒向外延伸出的部件，用于安装第一成像设备，从而使得第二成像设备在水平方向上与第一成像设备错开。在一实施例中，延伸臂可以有一个，也可以有多个。在一优选实施例中，延伸臂的数量为两个。在一实施例中，延伸臂从轴承套筒向外延伸，可以是指延伸臂是轴承套筒的一部分，也可以是指延伸臂与轴承套筒固定或活动连接。在一实施例中，延伸臂可以从轴承套筒的任何位置延伸出。在一优选实施例中，两个延伸臂分别从轴承套筒的两侧延伸出。在一实施例中，延伸臂可以向轴承套筒的任意方向延伸。在一优选实施例中，延伸臂向轴承套筒的一个径向方向延伸。在一实施例中，延伸臂可以从轴承套筒开始延伸任意长度。在一优选实施例中，延伸臂的延伸长度可以使得第一成像设备正上方的视野基本不受遮挡。

在一实施例中，延伸臂的末端可以是指延伸臂延伸得最远的那一端。在一实施例中，第一成像设备设置在延伸臂的末端处，可以是指第一成像设备活动设置在延伸臂的末端处。

在一实施例中，俯仰电机可以是指驱动成像设备进行俯仰运动的电机，包括步进电机、无刷电机、伺服电机、直流电机、交流电机、直线电机等。在一实施例中，第一俯仰电机可以是指用于驱动第一成像设备进行俯仰运动的电机，第二俯仰电机可以是指用于驱动第二成像设备进行俯仰运动的电机。

在一实施例中，将第一成像设备铰接在延伸臂末端的铰接结构，可以是指将第一成像设备连接至延伸臂的末端，同时允许第一成像设备相对于延伸臂在一个方向上转动(例如允许第一成像设备在俯仰方向上转动)的结构。在一实施例中，将第二成像设备铰接在框架上的铰接结构，可以是指将第二成像设备连接至框架，同时允许第二成像设备相对于框架在一个方向上转动(例如允许第二成像设备在俯仰方向上转动)的结构。

在一实施例中，第一俯仰电机带动第一成像设备进行俯仰运动，可以是指第一俯仰电机的输出轴与第一成像设备传动连接，第一俯仰电机的机壳与延伸臂的末端固定连接，使得第一俯仰电机的转动能够带动第一成像设备转动。在一实施例中，第二俯仰电机带动第二成像设备进行俯仰运动，可以是指第二俯仰电机的输出轴与第二成像设备传动连接，第二俯仰电机的机壳与框架固定连接，使得第二俯仰电机的转动能够带动第二成像设备转动。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，第一俯仰电机包括步进电机，第二俯仰电机包括无刷电机。

根据本实施例，通过步进电机控制第一成像设备，有利于实现第一成像设备的快速转动，从而尽可能减少第一成像设备的运动时间，以便有更多时间利用帧差法来对目标物体进行跟踪。另外，通过无刷电机控制第二成像设备，有利于实现第二成像设备跟随物体的连续运动，并且能够精确实现运动方位和速度的匹配，从而获得更好的追踪拍摄效果。

在一实施例中，步进电机可以是指由脉冲信号控制按照一定角度一步一步旋转运动的电机，适用于需要分步高速运动的场合。在一实施例中，无刷电机可以是指用电子开关器件代替传统电机的换向器和电刷的电机，具有较高的旋转控制精度，适用于旋转速度和角度需要精确控制的场合。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，第三旋转范围和第四旋转范围在0°和270°之间。

根据本实施例，允许成像设备在俯仰方向上的旋转范围最大可达270°，使得成像设备的可跟踪范围尽可能大。

在一实施例中，旋转范围在0°和270°之间，可以是指允许从起点开始旋转的最大角度为0°至270°之间的任意角度，例如旋转范围可以是90°、120°、180°、269°等。

根据一优选实施例，第三和第四旋转范围为270°。当第一和第二成像设备在俯仰方向上的旋转范围都为270°时，能够获得非常大的跟踪范围，使得成像设备能够拍摄上下运动幅度比较大的目标物体，例如飞行中的物体。

以下描述根据本发明的另一实施例，本实施例可以包括上述所有实施例中的一个或多个实施例中的一个或多个特征。

根据本实施例，拍摄系统还包括控制器，用于对当前帧图像与先前帧图像进行差分处理，得到差分处理结果，并根据差分处理结果确定拍摄目标在当前帧图像中的位置，根据位置来确定第一成像设备拍摄后续帧图像的步进偏转角度，根据步进偏转角度控制第一成像设备的运动，并根据拍摄目标在当前帧图像中的位置控制第二成像设备对拍摄目标进行跟踪拍摄。

根据本实施例，通过控制器自动实现跟踪拍摄，能够节省人工成本，提高跟踪拍摄的时长和效率。另外，通过使用帧差法追踪拍摄目标物体，使得计算复杂度得以减小，能够使用低成本的硬件实现相关算法。另外，通过两台成像设备分别以相互独立的运动方式进行跟踪，一台步进运动并用于获取拍摄目标的位置，另一台连续运动并用于获得拍摄图像，能够获得理想的连续拍摄效果。

在一实施例中，控制器可以是指是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置，包括组合逻辑控制器、微程序控制器或其它形式的控制器。

在一实施例中，对当前帧图像与先前帧图像进行差分处理，得到差分处理结果，可以是指，将两图像的对应位置的像素点的灰度值相减，相减之后的差分图像中，未发生移动的物体没有得到显示，发生移动的物体得到凸显。

在一实施例中，根据差分处理结果确定拍摄目标在当前帧图像中的位置，可以是指，根据凸显出的运动物体的差分图像，计算得出该物体在当前帧图像中的位置。

在一实施例中，根据位置来确定第一成像设备拍摄后续帧图像的步进偏转角度，可以是指，当拍摄目标在当前帧图像中超出预设区域(例如画面中间的一矩形区域)时，控制器根据此时拍摄目标在当前帧图像中的位置，计算出拍摄目标相对于拍摄系统的绝对位置，从而根据该绝对位置和当前第一成像设备的拍摄角度，确定第一成像设备应当以步进方式偏转多少角度，才能使拍摄目标在后续帧图像中重新回到预设区域内。

在一实施例中，根据步进偏转角度控制第一成像设备的运动，可以是指，根据所确定的步进偏转角度，控制器发出驱动信号，控制第一成像设备按照该步进偏转角度运动。

在一实施例中，根据拍摄目标在当前帧图像中的位置控制第二成像设备对拍摄目标进行跟踪拍摄，可以是指，控制器根据目标物体在当前帧图像的位置和第一成像设备的当前拍摄角度，计算出目标物体相对于拍摄系统的绝对位置；控制器进而根据该绝对位置和第二成像设备的当前拍摄角度，计算出第二成像设备应该如何转动才能以理想的角度拍摄到目标物体；最后，根据计算结果控制器控制驱动第二成像设备的电机旋转，从而控制第二成像设备的运动。

图3和图4示出根据本发明另一实施例的拍摄系统300的结构示意图。拍摄系统300是拍摄系统100的实例。

在本实施例中，拍摄系统300包括第一成像设备310、支撑件320和第二成像设备330。支撑件320为一主轴，第一成像设备310设置在支撑件320的下方，第二成像设备330设置在支撑件320的上方。

第一成像设备310可以是清晰度较低的广角摄像头，并通过第一两轴云台连接至支撑件320。第一两轴云台包括用于驱动第一成像设备310进行航向运动的第一航向电机311、用于驱动第一成像设备310进行俯仰运动的第一俯仰电机312以及轴承。在本实施例中，第一航向电机311固定在底座315上。支撑件320的下端也固定在底座315上。第一航向电机311通过皮带316驱动套设在支撑件320外周的轴承套筒313转动。第一成像设备310活动安装在从轴承套筒313末端延伸出的两个延伸臂314的末端。这样一来，当轴承套筒313绕支撑件320的转动时，第一成像设备310也能够绕支撑件320转动。第一俯仰电机312也设置在延伸臂314的末端，并设置在第一成像设备310的一侧。在本实施例中，第一俯仰电机312的机壳与延伸臂314固定连接，第一俯仰电机312的输出轴与第一成像设备310传动连接，从而使得第一俯仰电机312的转动能够带动第一成像设备310进行俯仰运动。

第二成像设备330可以是清晰度较高的变焦摄像头，并通过第二两轴云台连接至支撑件320。第二两轴云台包括用于驱动第二成像设备330进行航向运动的第二航向电机331、用于驱动第二成像设备330进行俯仰运动的第二俯仰电机332以及框架333。在本实施例中，第二航向电机331安装在支撑件320的顶端。例如，第二航向电机331的机壳固定安装在支撑件320的顶端，第二航向电机331的输出轴与框架333传动连接，使得第二航向电机331的转动能够带动框架333转动，继而带动活动安装在框架333上的第二成像设备330绕航向轴转动。在本实施例中，第二俯仰电机332安装在框架333上，并安装在第二成像设备330的一侧。例如，第二俯仰电机332的机壳固定安装在框架333上，第二俯仰电机332的输出轴与第二成像设备330传动连接，使得第二俯仰电机332的转动能够带动第二成像设备330绕俯仰轴转动。

示例性拍摄方法

本发明一实施例提供的一种的拍摄方法，应用于上述任一项的拍摄系统中。

图5示出根据本发明的一实施例的拍摄方法的流程示意图。根据本实施例，拍摄方法包括：

s510、获取第一成像设备拍摄的当前帧图像；

s520、根据当前帧图像与第一成像设备拍摄的先前帧图像的差分处理结果确定拍摄目标在当前帧图像中的位置；

s530、根据该位置来确定第一成像设备拍摄后续帧图像的步进偏转角度；

s540、根据步进偏转角度控制第一成像设备的运动；

s550、根据拍摄目标在当前帧图像中的位置控制第二成像设备对拍摄目标进行跟踪拍摄。

根据本实施例，通过使用帧差法追踪拍摄目标物体，使得计算复杂度得以减小，能够使用低成本的硬件实现相关算法。另外，通过两台成像设备分别以相互独立的运动方式进行跟踪，一台步进运动并用于获取拍摄目标的位置，另一台连续运动并用于获得拍摄图像，能够获得理想的连续拍摄效果。

以下详述s510至s550。

在s510中，第一成像设备将其拍摄得到的画面传给控制器，控制器从中选取一张作为当前帧图像。

在s520中，可以将两图像的对应位置的像素点的灰度值相减，相减之后的差分图像中，未发生移动的物体没有得到显示，发生移动的物体得到凸显；然后，根据凸显出的运动物体的差分图像，计算得出该物体在当前帧图像中的位置。

在s530中，当拍摄目标在当前帧图像中超出预设区域(例如画面中间的一矩形区域)时，控制器根据此时拍摄目标在当前帧图像中的位置，计算出拍摄目标相对于拍摄系统的绝对位置，从而根据该绝对位置和当前第一成像设备的拍摄角度，确定第一成像设备应当以步进方式偏转多少角度，才能使拍摄目标在后续帧图像中重新回到预设区域内。

在s540中，可以根据所确定的步进偏转角度，控制器向第一两轴云台发出控制信号，控制第一成像设备按照所述步进偏转角度运动；或者，根据所确定的步进偏转角度，控制器向第一驱动装置和第三驱动装置发出控制信号，以控制第一成像设备按照所述步进偏转角度运动。

进一步，第一成像设备与支撑件可动连接，使得第一成像设备的运动由支撑件和与支撑件之间的可动连接部件限制和引导。

在s550中，控制器根据目标物体在当前帧图像的位置和第一成像设备的当前拍摄角度，计算出目标物体相对于拍摄系统的绝对位置。

然后，控制器进而根据该绝对位置和第二成像设备的当前拍摄角度，计算出第二成像设备应该如何转动才能以理想的角度拍摄到目标物体。

然后，根据计算得出的转动角度和速度，控制器向第二两轴云台发出控制信号，控制第二成像设备按照所述角度和速度运动；或者，根据计算得出的转动角度和速度，控制器向第二驱动装置和第四驱动装置发出控制信号，控制第二成像设备按照所述角度和速度运动。

进一步，第二成像设备与支撑件可动连接，使得第二成像设备的运动也由支撑件和与支撑件之间的可动连接部件限制和引导。第一成像设备与第二成像设备通过相互独立的连接结构连接至支撑件，使得第一成像设备和第二成像设备能够各自以不同方式运动。第一成像设备与第二成像设备在支撑件上的设置形式使得两个成像设备尽可能具有最大的跟踪范围，例如在航向上360°、在俯仰方向上270°的跟踪范围。

示例性电子设备

图6所示为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。如图6所示，该电子设备包括：一个或多个处理器610和存储器620；以及存储在存储器620中的计算机程序指令，计算机程序指令在被处理器610运行时使得处理器610执行如上述任一项的方法。

处理器610可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。

存储器620可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器610可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的拍摄方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如视频图像、帧差法分结果等信息。

当然，为了简化，图6中仅示出了该电子设备中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。应当注意，图6所示的电子设备的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，电子设备也可以具有其他组件和结构。

示例性计算机程序产品

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，包括计算机程序指令，计算机程序指令在被处理器运行时使得处理器执行如上述任一项的方法。

计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。