本实用新型涉及图像处理技术领域，具体涉及一种穿戴式三轴稳定摄像头。
背景技术：
传统的穿戴式摄像头佩戴在头盔或者服装上时会随着身体晃动，造成画面摇摆难以满足要求，需要使用陀螺稳定控制技术消除外部运动的影响，保持摄像模组的稳定；
传统的穿戴式三轴稳定摄像头主要存在以下缺陷：
1、通过算法对广角画面实施软件增稳，会造成明显的画面损失，并且存在明显的运动模糊，远远无法满足应用需要。
2、有效稳定角度范围一般只有3°-4°，并且会造成市场畸变，也难以满足穿戴式的偏转角度较大的需要。
3、三轴稳定全部采用旋转电机，造成体积、重量、成本的急剧提高，并且多个旋转轴的结构容易受到阻挡，不利于复杂工作场合。
相近似专利CN201611217668.7和CN201610626639.X仅仅移动镜头组件，而摄像模组、陀螺仪传感器和底座固连，把陀螺仪传感器放置在底座部分，通过检测偏转误差然后前馈驱动的方式实现防抖，效能很低。
技术实现要素：
基于此，针对上述问题，有必要提出一种能够消除身体运动对图像的影响，同时体积小巧、结构紧凑、价格低廉、稳定性好的穿戴式三轴稳定摄像头。
本实用新型的技术方案如下：
一种穿戴式三轴稳定摄像头，包括底座、滚转稳定电机、连接壳体和摄像模组外壳，所述连接壳体为桶状结构，所述滚转稳定电机的后端安装在底座上，滚转稳定电机的前端与连接壳体的底部连接，所述摄像模组外壳嵌设在连接壳体的开口部，所述连接壳体内设有稳控电路板，所述稳控电路板通过软线束与设于底座上的底座接口连接；所述摄像模组外壳内通过弹性支架固定有摄像模组，所述摄像模组远离底座的一侧设有镜头，相对于镜头的另一侧安装有传感电路板，所述传感电路板的两侧分别紧贴安装有图像传感器和惯性传感器，所述图像传感器的数据通信接口和所述惯性传感器的数据通信接口均通过柔性电路板连接稳控电路板，所述稳控电路板控制连接所述滚转稳定电机。
在本技术方案中，在可实现控制摄像模组外壳内的摄像模组偏转，避免摄像模组抖动的同时，还可通过控制滚转稳定电机实现滚转轴稳定，使后部的滚转稳定电机稳定工作范围可达200°以上，进而实现了三轴稳定，且相比于双轴具有更好的稳定性；图像传感器安装在传感电路板靠近摄像模组的一侧，用于接收图像信息，随摄像模组的镜头一起进行双轴偏移运动，使得对图像传感器和镜头能实施整体稳定控制，避免了分别控制镜头或者图像传感器造成的精度不足和图像变形的缺点；而惯性传感器固定安装在传感电路板的另一侧，也与摄像模组固定连接，提高了运动反馈的精度和响应频率，进而提高了稳定图像的性能；传感电路板接收图像传感器和惯性传感器的数据，并负责将数据整合、处理后，通过柔性电路板传输至稳控电路板；整个装置结构紧凑、体积小巧、信号控制稳定，能够消除身体运动对图像的影响，同时佩戴方便，降低了成本，具有广泛的适用范围。
优选的，所述弹性支架包括上弹性支撑体和下弹性支撑体，所述上弹性支撑体和下弹性支撑体对称设于所述摄像模组两侧，并固定摄像模组。上弹性支撑体和下弹性支撑体将摄像模组悬浮在摄像模组外壳内部，可对摄像模组的抖动进行缓冲处理，且具有摄像模组偏转辅助作用。
优选的，所述摄像模组的周侧均布有四个驱动线圈，所述摄像模组外壳的内壁上设有与四个驱动线圈一一对应的四个偏转永磁体。
四个驱动线圈分别安装在摄像模组中镜头的四周，四片偏转永磁体安装在摄像模组外壳的内侧四壁，每个驱动线圈分别临近一个偏转永磁体，偏转永磁体是上下磁化的，使得能高效的驱动摄像模组抖动或转动；通过驱动线圈、偏转永磁体、上弹性支撑体和下弹性支撑体构成二维偏转结构，使偏转角度可达15°，作为稳定控制的执行部件，使摄像模组的光轴相对摄像模组外壳能够双轴偏转；驱动线圈固联在摄像模组的四个侧面，在偏转永磁体的磁场作用下，通过控制驱动线圈中的电流产生相应的磁场，推动摄像模组产生前后左右的双轴偏移运动，双轴偏移运动的方向与摄像模组的光轴方向垂直，从而实现摄像模组的姿态稳定。
优选的，所述稳控电路板包括图像处理芯片、单片机、电机驱动芯片和磁编码器芯片，所述图像传感器的信号输出端连接图像处理芯片的信号输入端，所述图像处理芯片的信号输出端连接底座接口的第一信号输入端，所述惯性传感器的信号输出端连接单片机的第一信号输入端，所述单片机的第一信号输出端连接底座接口的第二信号输入端，单片机的第二信号输出端连接电机驱动芯片的信号输入端，所述电机驱动芯片的第一信号输出端连接驱动线圈的信号输入端，所述电机驱动芯片的第二信号输出端连接滚转稳定电机的信号输入端；所述滚转稳定电机的输出轴上设有磁钢，并控制该磁钢靠近磁编码器芯片，所述磁编码器芯片的信号输出端连接单片机的第二信号输入端。
本技术方案中，稳控电路板实现对图像数据的处理和陀螺稳定控制，前者用于读取摄像模组的图像数据并处理后输出，后者用于读取惯性传感器的运动反馈数据，在单片机中运行稳定控制程序，控制驱动线圈带动摄像模组偏转，实现双轴稳定；同时，控制后部的滚转稳定电机实现滚转轴稳定，从而实现三轴的图像稳定控制。
优选的，所述惯性传感器是型号为BMI055的三轴加速度计，所述图像传感器是型号为OV4689的三轴陀螺仪；所述单片机为STM32微处理器，所述图像处理芯片为RXSX3038芯片，所述电机驱动芯片为DRV8839芯片，所述磁编码器芯片为TLE5012芯片。可提高图像提取效率和惯性感应灵敏度，对运动反馈数据的读取、处理效果好。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型通过控制滚转稳定电机实现滚转轴稳定，使后部的滚转稳定电机稳定工作范围可达200°以上，进而实现了三轴稳定，且相比于双轴具有更好的稳定性；而且，整个装置结构紧凑、体积小巧、信号控制稳定，能够消除身体运动对图像的影响，同时佩戴方便，降低了成本，具有广泛的适用范围。
2、通过上弹性支撑体和下弹性支撑体将摄像模组悬浮在摄像模组外壳内部，可对摄像模组的抖动进行缓冲处理，且具有摄像模组偏转辅助作用。
3、通过驱动线圈、偏转永磁体、上弹性支撑体和下弹性支撑体构成二维偏转结构，驱动线圈固联在摄像模组的四个侧面，在偏转永磁体的磁场作用下，通过控制驱动线圈中的电流产生相应的磁场，推动摄像模组产生前后左右的双轴偏移运动，偏转角度可达15°，双轴偏移运动的方向与摄像模组的光轴方向垂直，从而实现摄像模组的姿态稳定。
4、图像传感器安装在传感电路板靠近摄像模组的一侧，用于接收图像信息，随摄像模组的镜头一起进行双轴偏移运动，使得对图像传感器和镜头能实施整体稳定控制，避免了分别控制镜头或者图像传感器造成的精度不足和图像变形的缺点；惯性传感器固定安装在传感电路板的另一侧，与摄像模组固定连接，惯性感应灵敏度高，对运动反馈数据的读取、处理效果好，提高了运动反馈的精度和响应频率，进而提高了稳定图像的性能。
5、采用稳控电路板，实现对图像数据的处理和陀螺稳定控制，前者用于读取摄像模组的图像数据并处理后输出，后者用于读取惯性传感器的运动反馈数据，在单片机中运行稳定控制程序，控制驱动线圈带动摄像模组偏转，实现双轴稳定；同时，控制后部的滚转稳定电机实现滚转轴稳定，从而实现三轴的图像稳定控制。
附图说明
图1是本实用新型实施例所述穿戴式三轴稳定摄像头的结构示意图；
图2是本实用新型实施例所述穿戴式三轴稳定摄像头的原理框图。
附图标记说明：
10-底座；101-软线束；102-底座接口；20-摄像模组外壳；201-摄像模组；202-镜头；203-传感电路板；203a-图像传感器；203b-惯性传感器；204-柔性电路板；205a-上弹性支撑体；205b-下弹性支撑体；206-驱动线圈；207-偏转永磁体；30-连接壳体；40-稳控电路板；401-单片机；402-电机驱动芯片；403-磁编码器芯片；404-图像处理芯片；50-滚转稳定电机；501-磁钢。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
实施例
如图1和图2所示，一种穿戴式三轴稳定摄像头，包括底座10、滚转稳定电机50、连接壳体30和摄像模组外壳20，所述连接壳体30为桶状结构，所述滚转稳定电机50的后端安装在底座10上，滚转稳定电机50的前端与连接壳体30的底部连接，所述摄像模组外壳20嵌设在连接壳体30的开口部，所述连接壳体30内设有稳控电路板40，所述稳控电路板40通过软线束101与设于底座10上的底座接口102连接；所述摄像模组外壳20内通过弹性支架固定有摄像模组201，所述摄像模组201远离底座10的一侧设有镜头202，相对于镜头202的另一侧安装有传感电路板203，所述传感电路板203的两侧分别紧贴安装有图像传感器203a和惯性传感器203b，所述图像传感器203a的数据通信接口和所述惯性传感器203b的数据通信接口均通过柔性电路板204连接稳控电路板40，所述稳控电路板40控制连接所述滚转稳定电机50。
在本实施例中，在可实现控制摄像模组外壳20内的摄像模组201偏转，避免摄像模组201抖动的同时，还可通过控制滚转稳定电机50实现滚转轴稳定，使后部的滚转稳定电机50稳定工作范围可达200°以上，进而实现了三轴稳定，且相比于双轴具有更好的稳定性；图像传感器203a安装在传感电路板203靠近摄像模组201的一侧，用于接收图像信息，随摄像模组201的镜头202一起进行双轴偏移运动，使得对图像传感器203a和镜头202能实施整体稳定控制，避免了分别控制镜头202或者图像传感器203a造成的精度不足和图像变形的缺点；而惯性传感器203b固定安装在传感电路板203的另一侧，也与摄像模组201固定连接，提高了运动反馈的精度和响应频率，进而提高了稳定图像的性能；传感电路板203接收图像传感器203a和惯性传感器203b的数据，并负责将数据整合、处理后，通过柔性电路板204传输至稳控电路板40，柔性电路板204占用空间小；整个装置结构紧凑、体积小巧、信号控制稳定，能够消除身体运动对图像的影响，同时佩戴方便，降低了成本，具有广泛的适用范围。
在其中一个实施例中，如图1所示，所述弹性支架包括上弹性支撑体205a和下弹性支撑体205b，所述上弹性支撑体205a和下弹性支撑体205b对称设于所述摄像模组201两侧，并固定摄像模组201。上弹性支撑体205a和下弹性支撑体205b将摄像模组201悬浮在摄像模组外壳20内部，可对摄像模组201的抖动进行缓冲处理，且具有摄像模组201偏转辅助作用。
在另一个实施例中，如图1所示，所述摄像模组201的周侧均布有四个驱动线圈206，所述摄像模组外壳20的内壁上设有与四个驱动线圈206一一对应的四个偏转永磁体207。
四个驱动线圈206分别安装在摄像模组201中镜头202的四周，四片偏转永磁体207安装在摄像模组外壳20的内侧四壁，每个驱动线圈206分别临近一个偏转永磁体207，偏转永磁体207是上下磁化的，使得能高效的驱动摄像模组201抖动或转动；通过驱动线圈206、偏转永磁体207、上弹性支撑体205a和下弹性支撑体205b构成二维偏转结构，使偏转角度可达15°，作为稳定控制的执行部件，使摄像模组201的光轴相对摄像模组外壳20能够双轴偏转；驱动线圈206固联在摄像模组201的四个侧面，在偏转永磁体207的磁场作用下，通过控制驱动线圈206中的电流产生相应的磁场，推动摄像模组201产生前后左右的双轴偏移运动，双轴偏移运动的方向与摄像模组201的光轴方向垂直，从而实现摄像模组201的姿态稳定。
在另一个实施例中，如图2所示，所述稳控电路板40包括图像处理芯片404、单片机401、电机驱动芯片402和磁编码器芯片403，所述图像传感器203a的信号输出端连接图像处理芯片404的信号输入端，所述图像处理芯片404的信号输出端连接底座接口102的第一信号输入端，所述惯性传感器203b的信号输出端连接单片机401的第一信号输入端，所述单片机401的第一信号输出端连接底座接口102的第二信号输入端，单片机401的第二信号输出端连接电机驱动芯片402的信号输入端，所述电机驱动芯片402的第一信号输出端连接驱动线圈206的信号输入端，所述电机驱动芯片402的第二信号输出端连接滚转稳定电机50的信号输入端；所述滚转稳定电机50的输出轴上设有磁钢501，并控制该磁钢501靠近磁编码器芯片403，所述磁编码器芯片403的信号输出端连接单片机401的第二信号输入端。
本实施例中，稳控电路板40实现对图像数据的处理和陀螺稳定控制，前者用于读取摄像模组201的图像数据并处理后输出，后者用于读取惯性传感器203b的运动反馈数据，在单片机401中运行稳定控制程序，控制驱动线圈206带动摄像模组201偏转，实现双轴稳定；同时，控制后部的滚转稳定电机50实现滚转轴稳定，从而实现三轴的图像稳定控制。
在另一个实施例中，所述惯性传感器203b是型号为BMI055的三轴加速度计，所述图像传感器203a是型号为OV4689的三轴陀螺仪；所述单片机401为STM32微处理器，所述图像处理芯片404为RXSX3038芯片，所述电机驱动芯片402为DRV8839芯片，所述磁编码器芯片403为TLE5012芯片。可提高图像提取效率和惯性感应灵敏度，对运动反馈数据的读取、处理效果好。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。