CN108317379B - 控制手持云台的方法、装置及手持云台 - Google Patents

控制手持云台的方法、装置及手持云台 Download PDF

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Abstract

本发明提供控制手持云台的方法、装置及手持云台。其中，方法包括：接收用户输入的关于进入快速跟随模式的指示；基于所述关于进入快速跟随模式的指示，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数；其中，所述在一个或多个方向上摄像组件的控制参数包括在一个或多个方向上摄像组件的最大跟随速率和加速度；以及，应用更新后的在一个或多个方向上摄像组件的控制参数来控制所述手持云台中相应的一个或多个电机的转动，进而控制在一个或多个方向上所述摄像组件的运动。在需要快速转动云台手柄来进行拍摄的情况下，本发明可使固定在手持云台上的摄像组件能够快速跟上目标并顺畅地拍摄。

Description

控制手持云台的方法、装置及手持云台
技术领域
本发明涉及云台技术领域，尤其涉及用于控制手持云台进入和退出快速跟随模式的方法和装置。
背景技术
手持云台，又称手持稳定器，可用于固定诸如智能手机、相机之类的具有摄像功能的组件(后文统称为摄像组件)，并且通过控制该摄像组件的运动/转动来实现拍摄的流畅与稳定。目前主流的手持云台包括单轴和多轴(如双轴、三轴)手持云台，其中，三轴手持云台具有三个轴(即横滚轴、俯仰轴、航向轴)以及相对应的三个电机，每个电机用于控制摄像组件在相应方向上的运动。三轴手持云台通过控制三个电机的转动来分别控制摄像组件在空间三个方向上的运动，因此拍摄效果较好。
目前，手持云台的工作模式通常包括跟随模式(或称普通跟随模式)和锁定模式，普通跟随模式通常又分为航向跟随模式和航向与俯仰跟随模式(又称全跟随模式)。在普通跟随模式下，固定在手持云台上的摄像组件能够跟随手柄的转动而运动，并且能够实现平稳和顺畅的视频拍摄。然而,当用户遇到需要快速转动手柄来进行拍摄的情况时，采用普通跟随模式可能会导致摄像组件无法快速跟上目标，从而难以捕捉到目标的画面。在锁定模式下也是如此，当用户遇到目标突然快速移动的情况时，仅切换至普通跟随模式可能会造成目标丢失。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，使得摄像组件能够快速跟上手柄的转动而不会丢失要拍摄的目标。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
在一个方面，提供一种控制手持云台的方法，包括：
步骤1)接收用户输入的关于进入快速跟随模式的指示；
步骤2)基于所述关于进入快速跟随模式的指示，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数，其中，所述在一个或多个方向上摄像组件的控制参数包括在一个或多个方向上摄像组件的最大跟随速率和加速度；
步骤3)应用更新后的在一个或多个方向上摄像组件的控制参数来控制所述手持云台中相应的一个或多个电机的转动，进而控制在一个或多个方向上所述摄像组件的运动。
上述方法中，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数包括：提高在所述一个或多个方向的每个方向上的摄像组件的最大跟随速率，以及提高在所述一个或多个方向的每个方向上的摄像组件的加速度。
上述方法中，所更新的在一个或多个方向的每个方向上的摄像组件的加速度可以随着相应电机转过的角度而变化。
上述方法中，所述在一个或多个方向上摄像组件的控制参数还可以包括在一个或多个方向上的控制死区；并且其中，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数还可以包括：减小在所述一个或多个方向的每个方向上的控制死区。
上述方法还可以包括记录控制参数被更新前所述手持云台的先前工作模式。
上述方法中，在步骤3)之后还可以包括：接收用户输入的关于退出快速跟随模式的指示；基于所记录的先前工作模式，将所述摄像组件的控制参数更新为与所述先前工作模式对应的控制参数；以及应用更新后的控制参数来控制所述手持云台中电机的转动，进而控制所述摄像组件的运动。
在另一个方面，提供一种控制手持云台的装置，包括：
人机交互单元，用于接收用户输入的关于进入快速跟随模式的指示；
控制单元，用于基于所述关于进入快速跟随模式的指示，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数；以及，应用更新后的在一个或多个方向上摄像组件的控制参数来控制所述手持云台中相应的一个或多个电机的转动，进而控制在一个或多个方向上所述摄像组件的运动；其中，所述在一个或多个方向上摄像组件的控制参数包括在一个或多个方向上摄像组件的最大跟随速率和加速度。
上述装置中，所述控制单元还可以用于记录控制参数被更新前所述手持云台的先前工作模式。
上述装置中，所述人机交互单元还可以用于接收用户输入的关于退出快速跟随模式的指示。所述控制单元还可以用于基于所记录的先前工作模式，将所述摄像组件的控制参数更新为与所述先前工作模式对应的控制参数；以及应用更新后的控制参数来控制所述手持云台中电机的转动，进而控制所述摄像组件的运动。
上述装置中，所述人机交互单元可以是设置在所述手持云台的手柄上的按键；其中，用户通过按下所述按键来输入关于进入快速跟随模式的指示，并且通过松开所述按键来输入关于退出快速跟随模式的指示。
本发明具有如下的有益效果：
为手持云台用户提供快速跟随模式选项，在遇到需要快速转动手柄来进行拍摄的场景时，用户通过选择快速跟随模式可使固定在手持云台上的摄像组件能够快速跟上目标并顺畅地拍摄，从而避免了在拍摄画面中丢失目标。
附图说明
将通过参考附图对示例性实施例进行详细描述，附图意在描绘示例性实施例而不应被解释为对权利要求的预期范围加以限制。除非明确指出，否则附图不被认为依比例绘制。
图1是根据本发明一个实施例的控制手持云台的方法的流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的控制手持云台的方法的流程图；
图3示出了在不同的工作模式下，摄像组件在一个方向上达到最大跟随速率时相应的电机所转过的角度；
图4示出了摄像组件在一个方向上的跟随速率的变化示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
应注意到一些示例性方法被描绘为流程图。虽然流程图将操作表述为顺序执行，但可以理解的是，许多操作可以并行、同时或同步地执行。另外，可以重新排列操作的顺序。处理可以在操作完成时终止，但是也可以具有并未包括在图中或实施例中的另外的步骤。
在描述本发明的实施例之前，首先对摄像组件的控制参数以及手持云台的工作原理进行说明。以三轴手持云台为例，摄像组件在空间三个运动方向中的每一个运动方向都有一套控制参数，用于由手持云台中的控制单元来控制该摄像组件在每一个方向上的运动。例如，在普通跟随模式下，三轴手持云台根据在某一运动方向(下文简称为方向)上摄像组件的控制参数来控制该摄像组件在该方向上的跟随速度以及加减速。为了实现这种普通跟随模式，三轴手持云台中的控制单元根据摄像组件在三个方向上的控制参数来生成分别输入三个电机的电流，以控制三个电机的转动，通过控制三个电机的转动来控制在相应方向上摄像组件的运动。受电机的影响，摄像组件在每个运动方向上的跟随速率都不会超过一个预定的值(即在该方向的最大跟随速率)，然而通过研究发现，该最大跟随速率仍然有提高的空间，这对提高摄像组件的跟随速率具有重要意义。
下面以多轴手持云台为例，描述本发明的各个实施例。
根据本发明的一个实施例，提供一种控制手持云台的方法。如图1所示，该方法包括：步骤11、接收用户输入的关于进入快速跟随模式的指示；步骤12、基于关于进入快速跟随模式的指示，更新在一个或多个方向上(即摄像组件的一个或多个运动方向)摄像组件的控制参数；步骤13、应用更新后的在一个或多个方向上摄像组件的控制参数来控制手持云台中相应的一个或多个电机的转动，进而控制在一个或多个方向上该摄像组件的运动。下面对每一步骤展开详细描述：
在步骤11中，用户可以通过人机交互单元向手持云台输入关于进入快速跟随模式的指示，该人机交互单元例如是设置在手柄上的按键；接着，人机交互单元将该指示传送至手持云台中的控制单元。在使用按键式人机交互单元的情况下，用户可以通过按下按键来表示进入快速跟随模式。使用按键式人机交互单元来输入用户指示的好处在于：由于用户可能会在实际拍摄中突然遇到需要加速跟随的情景，使用按键能够快速方便地进行工作模式的切换。
在步骤12中，手持云台中的控制单元(如CPU)接收到人机交互单元传送来的关于进入快速跟随模式的指示，接着根据该指示将摄像组件在一个或多个方向上的当前控制参数更改为与快速跟随模式相对应的控制参数，以进入快速跟随模式。需要注意的是，由于用户的需求不同，这里可以更新摄像组件在所有运动方向上的控制参数，也可以仅更新摄像组件在一个方向上的控制参数。
其中，针对所有运动方向中的每个方向，摄像组件在该方向上的控制参数包括摄像组件在该方向上的最大跟随速率(如上所述，摄像组件在该方向跟随转动时能够达到的最大速率)。在每个方向上，快速跟随模式下摄像组件的最大跟随速率要大于其他工作模式下摄像组件的最大跟随速率，从而使得在快速跟随模式下，由于摄像组件能够以更快的最大跟随速率进行运动，因而能够更快地转动，这样可以使得摄像组件能够跟得上手柄的运动。需要注意的是，最大跟随速率的提高受到手持云台中电机转速的影响，由于电机的转速有限，因此相应的最大跟随速率的提高程度也是有限的。
除了最大跟随速率，摄像组件的控制参数还可以包括摄像组件的加速度，对于所有运动方向中的每个方向来说，摄像组件在该方向上的加速度用于控制摄像组件在该方向上达到最大跟随速率(或者目标速率，如手柄的转动速率)的快慢。在快速跟随模式下，摄像组件在每个方向上的加速度可以大于在其他工作模式下的加速度，其中，该加速度可以是静态数值。这样，在更新了控制参数之后，摄像组件在每个方向上转动的加减速会更快，从而缩短了达到最大跟随速率或目标速率的时间。
应理解的是，在每个方向上摄像组件的控制参数可以是预先设定好的，例如，可以预先通过多次调试来获得控制参数，并且可以将该控制参数存储在手持云台中。
在步骤13中，在更新了一个或多个方向上摄像组件的最大跟随速率和加速度之后(即提高了该一个或多个方向上摄像组件的最大跟随速率和加速度)，手持云台中的控制单元基于更新后的在一个或多个方向上摄像组件的最大跟随速率和加速度来控制流入相应的一个或多个电机的电流(如前所述，多个电机中的每一个电机用于控制摄像组件在相应方向上的运动)，从而控制该一个或多个电机的转动。通过控制一个或多个电机的转动，进而控制摄像组件在相应的一个或多个方向上的运动。
图3示出了在一个方向上，在普通跟随模式下与在(提高了最大跟随速率和加速度的)快速跟随模式下，当摄像组件达到相应的最大跟随速率时，用于控制摄像组件在该方向上的运动的电机所转过的角度。其中，在普通跟随模式下，当相应的电机转过角度1时，摄像组件达到最大跟随速率MAX1；而在快速跟随模式下，当相应的电机转过角度2时(角度2＜角度1)，摄像组件达到最大跟随速率MAX2(MAX2＞MAX1)。从图3可见，在快速跟随模式下，摄像组件能够更快地达到更高的最大跟随速率。
图3所示的摄像组件的加速度为静态恒定值，然而在另一个实施例中，在接收到关于进入快速跟随模式的指示时，可以将在一个或多个方向上的摄像组件的加速度更新为变化的值(例如，随着相应电机所转过的角度而变化)，从而满足不同用户的需求。图4示出了在一个方向上，摄像组件的跟随速率的变化曲线图，该跟随速率表示如下：
y＝ax2+bx+c (1)
其中，y表示摄像组件的跟随速率，x表示用于控制摄像组件在该方向上的运动的电机所转过的角度，a、b、c为参数，可以根据用户的实际需求进行选取；另外，对公式(1)求导就可以得到摄像组件在该方向的加速度。
在一个优选的实施例中，控制参数还可以包括控制死区。当感测到所述手持云台的手柄在某个方向上的运动超出该方向上的控制死区时，会触发所述摄像组件在该方向上的运动，即摄像组件开始跟随。为了更好地实现快速跟随，在快速跟随模式下，在每个方向上摄像组件的控制死区可以小于其他工作模式对应的控制死区。这是因为，控制死区的值越小，手持云台的反应更为灵敏。
根据本发明的另一个实施例，还提供一种控制手持云台的方法。图2示出了该方法实施例的流程，包括：步骤11’、接收用户输入的关于进入快速跟随模式的指示；步骤12’、基于关于进入快速跟随模式的指示，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数，并且记录控制参数被更新前手持云台的工作模式；步骤13’、应用更新后的在一个或多个方向上摄像组件的控制参数来控制手持云台中相应的一个或多个电机的转动，进而控制在一个或多个方向上该摄像组件的运动；步骤14’、接收用户输入的关于退出快速跟随模式的指示，接着退出快速跟随模式。步骤11’-13’描述进入快速跟随模式的过程，与上文描述的步骤11-13基本相似，但在步骤12’中，手持云台中的控制单元还需要记录控制参数被更新前手持云台的工作模式。下文将详细描述步骤14’：
在步骤14’中，首先，可以通过人机交互单元(例如，按键)来接收用户输入的关于退出快速跟随模式的指示，在使用按键式人机交互单元的情况下，用户可以通过松开按键来指示退出快速跟随模式(如前所述，按下按键指示进入快速跟随模式)。随后，人机交互单元将该指示传送至控制单元，控制单元寻找手持云台在进入快速跟随模式之前的工作模式记录，并且将当前的控制参数更新为之前的工作模式所对应的控制参数。接着，控制单元应用更新后的控制参数来控制电机的转动进而控制摄像组件在每个方向上的运动。
在图2所示的实施例中，当用户经由人机交互单元输入关于退出快速跟随模式的指示时，控制单元基于该指示更新控制参数的值，从而使得手持云台进入先前记录的工作模式(即，进入快速跟随模式之前的工作模式)。而在另一个实施例中，可以根据用户输入的关于进入其他工作模式(例如，锁定模式或普通跟随模式)的指示，来退出快速跟随模式。具体而言，用户可以通过其他人机交互单元(即，与输入进入、退出快速跟随模式的指示的按键不同的人机交互单元)输入关于进入其他工作模式的指示，随后，该人机交互单元将进入其他工作模式的指示传送至手持云台的控制单元。对于进入其他工作模式的指示，控制单元将当前的控制参数更新为与其他工作模式对应的控制参数，并且应用更新后的控制参数来控制摄像组件在每个方向上的运动。
尽管在上文中以按键形式为例描述了用于输入用户指示的人机交互单元，但应理解，在其他实施例中，人机交互单元也可以是设置在云台手柄上的开关、交互式屏幕等部件，这些部件可以通过无线连接或有线连接的方式与手持云台中的控制单元连接，以便将用户指示传送至控制单元。在其他的实施例中，用户也可以通过固定在手持云台上的摄像组件来输入进入快速跟随模式的指示，例如，通过智能手机中的APP设置来指示手持云台进入快速跟随模式，智能手机可以通过无线连接或有线连接的方式将该指示传送至手持云台中的控制单元。然而，在这种利用摄像组件(或其他外部组件)来输入用户指示的情况下，用户可能无法快速地指示手持云台退出快速跟随模式。为了解决这一问题，在一个实施例中，可以利用设置在手持云台上的其他交互式单元来输入关于退出快速跟随模式的指示。
上述方法可以通过硬件、软件、固件、中间件、伪代码、硬件描述语言或者它们的任意组合来实现。当以软件、固件、中间件或伪代码实施时，用来执行任务的程序代码或代码分段可以被存储在计算机可读介质中，诸如存储介质，处理器可以执行该任务。
应理解，软件实现的示例性实施例通常在一些形式的程序存储介质上进行编码或者在一些类型的传输介质上实现。程序存储介质可以是任意的非瞬态存储介质，诸如磁盘(例如，软盘或硬盘)或光盘(例如，紧凑盘只读存储器或“CD ROM”)，并且可以是只读的或者随机访问的。类似地，传输介质可以是双绞线、同轴线缆、光纤，或者本领域已知的一些其它适用的传输介质。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所做出的各种改变以及变化。

Claims (11)

1.一种控制手持云台的方法，包括：
步骤1)接收用户输入的关于进入快速跟随模式的指示；
步骤2)基于所述关于进入快速跟随模式的指示，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数，其中，所述在一个或多个方向上摄像组件的控制参数包括在一个或多个方向上摄像组件的最大跟随速率和加速度；
步骤3)应用更新后的在一个或多个方向上摄像组件的控制参数来控制所述手持云台中相应的一个或多个电机的转动，进而控制在一个或多个方向上所述摄像组件的运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数包括：提高在所述一个或多个方向的每个方向上的摄像组件的最大跟随速率，以及提高在所述一个或多个方向的每个方向上的摄像组件的加速度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所更新的在一个或多个方向的每个方向上的摄像组件的加速度随着相应电机转过的角度而变化。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述在一个或多个方向上摄像组件的控制参数还包括在一个或多个方向上的控制死区；并且其中，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数还包括：减小在所述一个或多个方向的每个方向上的控制死区。
5.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：记录控制参数被更新前所述手持云台的先前工作模式。
6.根据权利要求5所述的方法，在步骤3)之后还包括：
接收用户输入的关于退出快速跟随模式的指示；
基于所记录的先前工作模式，将所述摄像组件的控制参数更新为与所述先前工作模式对应的控制参数；以及
应用更新后的控制参数来控制所述手持云台中电机的转动，进而控制所述摄像组件的运动。
7.一种控制手持云台的装置，包括：
人机交互单元，用于接收用户输入的关于进入快速跟随模式的指示；以及
控制单元，用于基于所述关于进入快速跟随模式的指示，更新在一个或多个方向上摄像组件的控制参数；以及，应用更新后的在一个或多个方向上摄像组件的控制参数来控制所述手持云台中相应的一个或多个电机的转动，进而控制在一个或多个方向上所述摄像组件的运动；
其中，所述在一个或多个方向上摄像组件的控制参数包括在一个或多个方向上摄像组件的最大跟随速率和加速度。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述控制单元还用于记录控制参数被更新前所述手持云台的先前工作模式。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述人机交互单元还用于接收用户输入的关于退出快速跟随模式的指示；以及
所述控制单元还用于基于所记录的先前工作模式，将所述摄像组件的控制参数更新为与所述先前工作模式对应的控制参数；以及应用更新后的控制参数来控制所述手持云台中电机的转动，进而控制所述摄像组件的运动。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的装置，其中，所述人机交互单元是设置在所述手持云台的手柄上的按键；
其中，用户通过按下所述按键来输入关于进入快速跟随模式的指示，并且通过松开所述按键来输入关于退出快速跟随模式的指示。
11.一种手持云台，包括处理器、存储器、手柄以及一个或多个电机，其中，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的指令，其特征在于，当所述指令被所述处理器执行时使得所述手持云台实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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Denomination of invention: Method, device and handheld gimbal for controlling handheld gimbal

Granted publication date: 20190122

Pledgee: Guangxi Guilin Lijiang Rural Cooperative Bank

Pledgor: Guilin Zhishen Information Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980034773