一种用于3D电影拍摄的基于3D拍摄平台的控制系统的制作方法

本发明属于3d拍摄技术领域，具体涉及一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统。

背景技术：

如今，3d技术已应用于许多领域，例如地理学，视屏会议和3dtv等。目前，制作3d电视节目主要有两种方式。第一种是利用立体电视摄像机制作立体电视节目，第二种是使用3d动画技术。此外，计算机软件技术和图像处理技术可用于将现有的二维(2d)视频节目转换为3d电视节目。但是，访问信息和传统的3d视频拍摄是不同的。3d拍摄一般分为两部分，包括独立的双镜头相机和使用3d拍摄平台进行拍摄。

从我国现有技术上看，使用3d拍摄平台进行拍摄，即使用两台高强摄像机或电影机，通过专业的3d立体拍摄架进行左右平行或者是上下垂直等方式的3d立体拍摄；在立体拍摄过程中，用专业的3d立体监视器实时监看立体效果，并根据不同的场景、主题等需要调节3d立体拍摄架，使3d立体摄像机形成不同的夹角从而达到不同的3d立体效果。3d立体拍摄突出画面的立体感，并且要达到身临其境的直观感受；根据需要，拍摄出屏立体效果或者入屏纵深效果，从而形成多种视觉效果的3d立体感。同时要避免胀眼、眩晕等不良现象。3d立体拍摄大多数摄像头都是基于串行机制设计的。但是，单对镜头不是可互换镜头。它们采用固定安装模式。水平间距约为45-55毫米，略小于人眼之间的距离。由于受到很大的限制，距离的调节水平不能太远，无法完成太远拍摄或太近拍摄。而采用双相机模拟人眼，利用3d平台控制可以大程度上解决距离的调节问题。但是对于物距、间距、和双相机角度的调节精度要求较高。

本发明采用高精度装置滚珠丝杠和大扭矩舵机，利用微控制处理器实现远程控制及自动控制进行距离和角度的调节，较大程度上解决了调节精度的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统以至少解决目前3d电影拍摄时，双镜头之间的距离调节精度低，系统通信速率低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述控制系统主要包括无线控制终端、驱动执行部分、信息处理装置和3d监视器；

所述无线控制终端通过无线信号与所述驱动执行部分的输入端相连；所述驱动执行部分的输出端通过信号线与所述信息处理装置的输入端相连；所述信息处理装置的输出端通过信号线与所述3d监视器的输入端相连；

所述无线控制终端包括ps2手柄和手机app，所述驱动执行部分包括带电驱的51控制板；所述带电驱的51控制板上集成有接收器和蓝牙模块；所述ps2手柄通过无线信号与所述接收器匹配相连；所述手机app通过无线信号与所述蓝牙模块相连，用于远程控制。

如上所述的一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述驱动执行部分还包括pwm舵机、直流电机、滚珠丝杠、丝杠升降机、麦克纳姆轮、摄像机位和拍摄平台；所述带电驱的51控制板上还集成有电机驱动板，所述电机驱动板通过信号线与所述直流电机连接；所述带电驱的51控制板通过信号线与所述舵机相连；

优选地，所述舵机为pwm舵机，且所述pwm舵机有两个，分别为第一pwm舵机和第二pwm舵机；

再优选地，所述电机驱动板为hg7881四路电机驱动板，采用四路l9110s驱动芯片驱动。

如上所述的一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述直流电机有七个，分别为第一直流电机、第二直流电机、第三直流电机、第四直流电机、第五直流电机、第六直流电机和第七直流电机；所述滚珠丝杠有两个，分别为第一滚珠丝杠和第二滚珠丝杠；所述摄像机位有两个，分别为第一摄像机位和第二摄像机位，所述第一直流电机的输出轴与所述第一滚珠丝杠连接；所述第四直流电机、第五直流电机、第六直流电机和第七直流电机的输出轴与所述麦克纳姆轮连接；所述第三直流电机的输出轴与所述丝杠升降机连接；所述第二直流电机的输出轴与所述第二滚珠丝杠连接。

如上所述的一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述第一pwm舵机连接在所述第一摄像机位上，用于控制所述第一摄像机架的转动，调节拍摄角度；所述第一滚珠丝杠设在所述第一摄像机位的底座上，用于控制所述第一摄像机架的水平移动，调节两摄像机之间的距离；

所述麦克纳姆轮设在所述拍摄平台的四轮底座上，用于控制整个3d拍摄平台机构实现360°全方位的移动，从而控制调节摄像机与拍摄物之间的物距；所述丝杠升降机设置在所述拍摄平台与所述拍摄平台的底座之间，用于控制所述拍摄平台的升降运动；

所述第二滚珠丝杠设在所述第一摄像机架的底座上，用于控制所述第二摄像机架的水平移动，调节两摄像机之间的距离；所述第二pwm舵机连接在所述第二摄像机架上，用于控制所述第二摄像机架的转动，调节拍摄角度；

所述信息处理装置与所述第一摄像机位和所述第二摄像机位上的摄像机相连，通过读取摄像机的深度信息进行处理实现3d成像。

如上所述的一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述带电驱的51控制板上还集成有：单片机控制器、显示模块、二路舵机接口、报警模块、测距模块、按键电路；

所述单片机控制器为stc15w4k60s4单片机，用于数据处理；

所述显示模块包括oled显示模块和led灯显示模块，所述oled显示模块的驱动芯片型号为ssd1306，其scl、sda接口分别连接于单片机的p26、p27引脚，通过单片机的i/o口模拟iic协议进行通信，用于显示机位1、2之间的间距、角度和摄像机与拍摄物之间的物距。

如上所述的一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述led灯显示模块包括蓝牙led灯指示电路和电源led灯指示电路，所述蓝牙led灯指示电路与单片机的p01口相连，用于显示蓝牙功能的启停状态；

所述电源led灯指示电路与单片机的p21口相连，用来显示整个控制系统的启停状态。

如上所述的一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述二路舵机接口为单片机具有pwm脉宽调制功能的引脚p42、p44，直接与第一pwm舵机和第二pwm舵机相连，实现远程控制，以精确调节摄像机位的角度；

所述报警模块采用蜂鸣报警器报警，与单片机的p16口连接，当所述第一摄像机位与所述第二摄像机位间距超出设定范围，则产生报警，且oled显示屏闪烁。

如上所述的一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述接收器为ps2手柄接收器，用于接收无线手柄发送给单片机的无线信号，实现远程控制，所述ps2手柄与单片机具有spi功能的接口p12、p13、p14、p15相连，与单片机之间采用spi同步串行通信协议进行通信。

如上所述的一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述测距模块分为超声波测距模块和红外测距模块，所述超声波测距模块与单片机的p35、p37接口相连，测量两摄像机之间的距离，数据显示于oled显示屏中，用于实时观测、精确调节；

所述红外测距模块与单片机的p17接口相连，测量两摄像机与拍摄物之间的距离，数据显示于oled显示屏中，用于实时观测、精确调节；优选地，所述超声波测距模块为型号为hc-sr04的超声波传感器；再优选地，所述红外测距模块为型号为gp2y0a21的红外光电传感器。

如上所述的一种用于3d电影拍摄的基于3d拍摄平台的控制系统，优选，所述蓝牙模块与单片机的串口p02、p03口相连，用来与手机app连接，实现远程控制；

所述按键电路分为蓝牙开关按键和控制板电源按键，所述蓝牙开关按键与单片机p04口相连，实现蓝牙模块功能的启动；所述控制板电源按键与单片机p25口相连，控制整个电路的电源开关；优选地，所述蓝牙模块型号为bt12双模蓝牙模块。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明提供的控制系统通过ps2手柄与单片机之间进行spi同步串行通信，达到远程控制的效果，spi通信支持全双工操作，操作简单，数据传输速率高；本发明还通过设有的oled显示模块显示间距、角度和物距，达到实时监测的效果，oled显示屏与单片机之间通过i/o口模拟iic协议进行通信，接口线少、通信速率高；除此之外，本发明通过pwm舵机，丝杠升降机来实现拍摄平台的高精度调节。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例的控制系统的总控制框图；

图2为本发明实施例的带电驱的51控制板的控制框图；

图3为本发明实施例的控制板电路原理图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，控制系统主要包括无线控制终端、驱动执行部分、信息处理装置和3d监视器。无线控制终端通过无线信号与驱动执行部分的输入端相连。驱动执行部分的输出端通过信号线与信息处理装置的输入端相连。信息处理装置的输出端通过信号线与3d监视器的输入端相连。无线控制终端包括ps2手柄和手机app，驱动执行部分包括带电驱的51控制板。带电驱的51控制板上集成有接收器和蓝牙模块。ps2手柄通过无线信号与接收器匹配相连。手机app通过无线信号与蓝牙模块相连，用于远程控制。

根据本发明的具体实施例，如图2～3所示，带电驱的51控制板上集成有：单片机控制器、显示模块、二路舵机接口、报警模块、无线接收模块、电机驱动模块、测距模块、蓝牙模块、按键电路。单片机控制器为stc15w4k60s4单片机，起数据处理的作用，相对于传统的51单片机功能更多，数据处理速度更快，且操作简单。显示模块分为oled显示模块和led灯显示模块，oled显示模块的驱动芯片型号为ssd1306，其scl、sda接口分别连接于单片机的p26、p27引脚，与单片机之间通过i/o口模拟iic协议进行通信，用来显示机位1、2之间的间距、角度和摄像机与拍摄物之间的物距。led灯显示模块分为蓝牙led灯指示电路和电源led灯指示电路，蓝牙led灯指示电路与单片机p01口相连，用来显示蓝牙功能的启停状态，电源led灯指示电路与单片机p21口相连，用来显示整个控制系统的启停状态。二路舵机接口为单片机具有pwm脉宽调制功能的引脚p42、p44，直接与pwm舵机1、2相连，与单片机之间只需一根信号线连接，可实现远程控制，且结构简单，不占空间，操作稳定，以精确调节机位1、2的角度。

根据本发明的具体实施例，报警模块采用蜂鸣报警器报警，与单片机的p16口连接，当机位1、2间距超出设定范围，则产生报警，且oled屏闪烁。无线接收模块为ps2手柄接收器，用于接收无线手柄发送给单片机的无线信号，实现远程控制，ps2手柄与单片机具有spi功能的接口p12、p13、p14、p15相连，与单片机之间采用spi同步串行通信协议进行通信。电机驱动模块为hg7881四路电机驱动，采用四路l9110s驱动芯片驱动，与直流电机1～7相连，结合单片机控制直流电机1～7的运行状态。测距模块分为超声波测距模块和红外测距模块，超声波测距模块为型号为hc-sr04的超声波传感器，与单片机的p35、p37接口相连，用于测量两摄像机之间的距离，数据显示于oled显示屏中，以达到实时观测、精确调节的目的。红外测距模块为型号为gp2y0a21的红外光电传感器，与单片机的p17接口相连，用于测量两摄像机与拍摄物之间的距离，数据显示于oled显示屏中，以达到实时观测、精确调节的目的。

蓝牙模块型号为bt12双模蓝牙模块，与单片机的串口p02、p03口相连，用来与手机app连接，实现远程控制。按键电路分为蓝牙开关按键和控制板电源按键，蓝牙开关按键与单片机p04口相连，实现蓝牙模块功能的启动。控制板电源按键与单片机p25口相连，控制整个电路的电源开关。

根据本发明的具体实施例，无线控制终端包括ps2手柄和手机app，驱动执行部分包括带电驱的51控制板。带电驱的51控制板上集成有接收器和蓝牙模块。ps2手柄通过无线信号与接收器匹配相连。手机app通过无线信号与蓝牙模块相连，用于远程控制。

根据本发明的具体实施例，驱动执行部分还包括pwm舵机、直流电机、滚珠丝杠、丝杠升降机、麦克纳姆轮、摄像机位和拍摄平台。带电驱的51控制板上还集成有电机驱动板，电机驱动板通过信号线与直流电机连接。带电驱的51控制板通过信号线与舵机相连。舵机为pwm舵机，且pwm舵机有两个，分别为第一pwm舵机和第二pwm舵机。电机驱动板为hg7881四路电机驱动板，采用四路l9110s驱动芯片驱动。

根据本发明的具体实施例，直流电机有七个，分别为第一直流电机、第二直流电机、第三直流电机、第四直流电机、第五直流电机、第六直流电机和第七直流电机。滚珠丝杠有两个，分别为第一滚珠丝杠和第二滚珠丝杠。摄像机位有两个，分别为第一摄像机位和第二摄像机位，第一直流电机的输出轴与第一滚珠丝杠连接。第四直流电机、第五直流电机、第六直流电机和第七直流电机的输出轴与麦克纳姆轮连接。第三直流电机的输出轴与丝杠升降机连接。第二直流电机的输出轴与第二滚珠丝杠连接。

根据本发明的具体实施例，第一pwm舵机连接在第一摄像机位上，用于控制第一摄像机架的转动，调节拍摄角度。第一滚珠丝杠设在第一摄像机位的底座上，用于控制第一摄像机架的水平移动，调节两摄像机之间的距离。

麦克纳姆轮设在拍摄平台的四轮底座上，用于控制整个3d拍摄平台机构实现360°全方位的移动，从而控制调节摄像机与拍摄物之间的物距。丝杠升降机设置在拍摄平台与拍摄平台的底座之间，用于控制拍摄平台的升降运动。

第二滚珠丝杠设在第一摄像机架的底座上，用于控制第二摄像机架的水平移动，调节两摄像机之间的距离。第二pwm舵机连接在第二摄像机架上，用于控制第二摄像机架的转动，调节拍摄角度。

信息处理装置与第一摄像机位和第二摄像机位上的摄像机相连，通过读取摄像机的深度信息进行处理实现3d成像。

根据本发明的具体实施例，带电驱的51控制板上还集成有：单片机控制器、显示模块、二路舵机接口、报警模块、测距模块、按键电路。单片机控制器为stc15w4k60s4单片机，用于数据处理。显示模块包括oled显示模块和led灯显示模块，oled显示模块的驱动芯片型号为ssd1306，其scl、sda接口分别连接于单片机的p26、p27引脚，通过单片机的i/o口模拟iic协议进行通信，用于显示机位1、2之间的间距、角度和摄像机与拍摄物之间的物距。

根据本发明的具体实施例，led灯显示模块包括蓝牙led灯指示电路和电源led灯指示电路，蓝牙led灯指示电路与单片机的p01口相连，用于显示蓝牙功能的启停状态。电源led灯指示电路与单片机的p21口相连，用来显示整个控制系统的启停状态。

根据本发明的具体实施例，二路舵机接口为单片机具有pwm脉宽调制功能的引脚p42、p44，直接与第一pwm舵机和第二pwm舵机相连，实现远程控制，以精确调节摄像机位的角度。

报警模块采用蜂鸣报警器报警，与单片机的p16口连接，当第一摄像机位与第二摄像机位间距超出设定范围，则产生报警，且oled显示屏闪烁。

根据本发明的具体实施例，接收器为ps2手柄接收器，用于接收无线手柄发送给单片机的无线信号，实现远程控制，ps2手柄与单片机具有spi功能的接口p12、p13、p14、p15相连，与单片机之间采用spi同步串行通信协议进行通信。

根据本发明的具体实施例，测距模块分为超声波测距模块和红外测距模块，超声波测距模块与单片机的p35、p37接口相连，测量两摄像机之间的距离，数据显示于oled显示屏中，用于实时观测、精确调节。

红外测距模块与单片机的p17接口相连，测量两摄像机与拍摄物之间的距离，数据显示于oled显示屏中，用于实时观测、精确调节。超声波测距模块为型号为hc-sr04的超声波传感器。红外测距模块为型号为gp2y0a21的红外光电传感器。

根据本发明的具体实施例，蓝牙模块与单片机的串口p02、p03口相连，用来与手机app连接，实现远程控制。按键电路分为蓝牙开关按键和控制板电源按键，蓝牙开关按键与单片机p04口相连，实现蓝牙模块功能的启动。控制板电源按键与单片机p25口相连，控制整个电路的电源开关。蓝牙模块型号为bt12双模蓝牙模块。

根据本发明的具体实施例，本发明能够精确调节两摄像机的间距、角度以及与拍摄物之间的物距。并且通过超声波传感器、红外光电传感器结合oled显示屏，配合高精度装置滚珠丝杠和舵机，达到精确调节的效果，提高精确度。oled显示模块显示间距、角度和物距，达到实时监测的效果，与单片机之间通过i/o口模拟iic协议进行通信，只需两根线即可实现通信，不会过多占用i/o，且不占用spi接口，具有接口线少、通信速率较高等优点；

根据本发明的具体实施例，本发明提供的蓝牙led灯指示电路用来显示蓝牙功能的启停状态；电源led灯指示电路用来显示控制系统的启停状态；二路pwm舵机与单片机具有pwm脉宽调制功能的引脚p42、p44相连，与单片机之间只需一根信号线连接，可实现远程控制，且结构简单，不占空间，操作稳定。pwm的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，再进行数模转换，可将噪声影响降到最低；报警模块用来提供报警信号，避免操作不当所造成的损失；本发明提供的ps2手柄与单片机之间进行spi同步串行通信，达到远程控制的效果，spi通信支持全双工操作，操作简单，数据传输速率高；电机驱动模块，结合单片机控制直流电机1～7的运行状态；超声波测距模块，用于测量两摄像机之间的距离，数据显示于oled显示屏中，以达到实时观测、精确调节的效果；红外测距模块为型号为gp2y0a21的红外光电传感器，用于测量两摄像机与拍摄物之间的距离，数据显示于oled显示屏中，以达到实时观测、精确调节的效果；蓝牙模块与手机之间进行无线通信，达到只要有手机，就能实现远程控制的效果；蓝牙开关按键实现蓝牙模块功能的开关；控制板电源按键控制整个电路的电源开关。

除此之外，本发明还具有以下优点：

1、本发明通过pwm舵机来实现机位座角度的精确调节，精度高于齿轮等传动，且结构简单，控制平稳，操作稳定。

2、本发明通过滚珠丝杠来实现两摄像机之间间距的精确调节，精度高于链条、带轮等传动，且控制平稳，操作稳定。

3、本发明通过丝杠升降机控制拍摄平台的升降运动，实现高精度调节。

4、本发明通过ps2手柄与单片机之间进行spi同步串行通信，达到远程控制的效果，spi通信支持全双工操作，操作简单，数据传输速率高。

5、本发明设有oled显示模块显示间距、角度和物距，达到实时监测的效果，为间距、角度和物距的精确调节提供了有力保障。

6、本发明提供的oled显示屏与单片机之间通过i/o口模拟iic协议进行通信，具有接口线少、通信速率较高等优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。