CN106713502B - 摄像机运动平台远程操控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种摄像机运动平台远程操控系统，包括若干摄像机运动平台、摄像机运动控制器、集中监控服务器和若干远程操控台，每个摄像机运动平台、集中监控服务器和远程操控台均通过有线或无线以太网与摄像机运动控制器连通。本发明由摄像机运动平台、摄像机运动控制器、集中监控服务器和远程操控台四部分通过标准以太网连接组成，能够实现多对多的远程操控，具有部署方便、执行效率高、灵活性好和扩展能力强等优点。

Description

摄像机运动平台远程操控系统
技术领域
本发明属于广播电视拍摄技术领域，具体涉及一种摄像机运动平台远程操控系统。
背景技术
电视和电影制作过程需要进行大量的拍摄工作，通常同一个拍摄场景需要多个拍摄机位协作。传统的拍摄模式是每个机位上都有一个摄影师进行拍摄操作，还有一些辅助人员利用轨道或者吊桅等形式协助摄影师进行拍摄位置和角度的变化，这种方式不但工作效率低，而且容易由于多个机位配合问题造成镜头穿帮等影响拍摄质量的状况。利用临场的机器人进行拍摄，摄影师在后台进行遥控，在体育赛事直播、演播大厅中是已经广泛采用的技术，比如田径赛场的轨道跟拍摄像机器人、游泳赛场上的水下和池岸跟拍机器人等，这些机器人平台的使用，不但使得可以拍摄到摄像无法拍摄的角度，还提升了工作效率和拍摄的效果。这些摄像机器人所采用的操控体制通常是利用控制缆线从远端进行一对一的遥控，缺乏灵活性和可定制性。当一个场景上存在多个这样的远程拍摄装置的时候，往往需要复杂的配线部署和大量低效运行的控制柜装置。
当前可查阅的实现远程控制摄像机器人的直接发明技术较少，相关的技术主要有：
(1)具有摄像机吊杆的远端临场机器人(CN 102203759 A)，该发明主要公开了一种具有支承监视器并被耦合到移动平台的头部的遥控机器人，该移动机器人还包括通过吊杆耦合到移动平台的辅助摄像机，该移动机器人由遥控站来控制。
(2)现场拍摄中摄像机及云台的控制系统(CN201252615Y),该实用新型公开了一种用于现场拍摄中摄像机及云台的控制系统，主要和进行现场的摄像机云台和焦距控制有关。
但是，以上现有的相关技术存在模式固定，其灵活性、可扩展性差，以及部署繁琐等方面的问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种摄像机运动平台远程操控系统，能够实施对多台摄像机进行远程操控，是一种基于网络可自由扩展和管理的摄像机器人运动平台的远程操控方法和装置的集合。
技术方案：本发明的一种摄像机运动平台远程操控系统，包括若干摄像机运动平台、摄像机运动控制器、集中监控服务器和远程操控台，每个摄像机运动平台、集中监控服务器和远程操控台均通过有线或无线以太网与摄像机运动控制器连通；所述摄像机运动平台放置摄像机设备以及相应的控制机构、传感器和控制器，摄像机运动平台，摄像机运动控制器将摄像机运动平台上的传感器数据经过数模转化后通过网络打包发出，并将当前摄像机的低分辨率监视视频经网络输出；摄像机运动平台上的控制器通过网络接口接收控制指令(此处控制器泛指轨道摄像机器人中与行进、升降、摇移、俯仰、方位等和摄像机平台相关的控制器，控制器主要是驱动电机作用于控制机构，产生相应的控制动作)。
)；所述摄像机运动控制器通过软件设置实现操控台和摄像机运动控制器之间的配对关系(即操控台和运动控制器之间的匹配和绑定关系是由软件设置)；摄像机运动控制器根据摄像机运动平台传回的运动执行机构状态以及平台自身的定位信息，依据操控平台的操控指令，计算控制量并通过网络传输至摄像机运动平台实施控制；所述远程控制台输出实时或者预定义批处理的操控指令，并通过网络接口发送指令至摄像机运动控制器；所述集中监控服务器同时获取多个摄像机的拍摄监视画面和各个远程操控台的工作状态，并可查看、设置和更改操控台和摄像机的配对关系。
进一步的，所述远程操控台包括摇杆键盘、计算机和三脚架。
有益效果：本发明由摄像机运动平台、摄像机运动控制器、集中监控服务器和远程操控台四部分通过标准以太网连接组成，能够实现多对多的远程操控，具有部署方便、执行效率高、灵活性好和扩展能力强等优点。
附图说明
图1为本发明的系统图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
本发明的一种摄像机运动平台远程操控系统，统由一个/多个摄像运动平台、摄像机运动控制器、集中监控服务以及一个/多个远程操控台构成，实现网络连接的介质可以是无线/光纤/双绞线。其连接关系是摄像运动平台和远程操控台以节点形式连接于摄像机运动控制器中，集中监控服务器连接摄像机运动控制器的管理端口实施监控和管理功能。
其中，摄像机运动平台可以是轮式小车、地面轨道车、吊轨小车或者吊放装置，根据具体的平台的类型的不同其可实施的平台运动形式和自由度也不同。平台上各个自由度上进行运动的执行机构通过电机驱动，并安装保障各执行机构运行的传感器和控制器装置。平台上安装有实施自身定位的装置，以及实施数据数模转换、数据处理和网络通信的相关电子设备。
上述摄像机运动控制器实现操控台和摄像机运动控制器之间的一一配对；除了完成接口的配对之外，摄像机运动控制器还为每个配对分配一个运动控制的计算模块，模块中配置了多种控制算法，可以根据被控对象当前的状态和操控指令，计算控制量。
上述远程操控台是摄影师操控摄像机及平台依照特定拍摄任务进行动作的人机接口，可以多种人机交互的设备来为每个自由度的运动控制提供输入量；远程操控台的操控指令经过模数转化后封装成数据报文传送到摄像机运动控制器；远程操控台除了实时的操控指令输出外，还可以记录一段时间的操作指令生成可以回放的数据文件，或利用操作指令编辑软件编辑一连串的批处理的操控指令并实施数据回放。
上述集中监控服务器可同时获取多个摄像机的拍摄画面，以及各操控台的工作状态，并可查看、设置和更改操控台和摄像机的配对关系；并且集中监控服务器可以还可以连接一个独立的操控台，并直接通过和集中监控服务器连接的操控台控制摄像机运动平台。
实施例1：
如图1所示，本实施例以轨道摄像机运动平台为例，给出了实施摄像机运动平台远程控制的系统示意图。从图1中可以看出，该系统由三台轨道摄像机运动平台、一台摄像机运动控制器、一台集中监控服务器和三个远程操控台组成。其中摄像运动平台和远程操控台以节点形式连接于摄像机运动控制器中，集中监控服务器连接摄像机运动控制器的管理端口实施监控和管理功能。
1.作为摄像机运动平台的轨道摄像机小车可进行进行进退、升降、俯仰、摇移动作，实施这些运动的执行机构通过相应的电机驱动。平台上安装有实施自身定位的装置，以及实施数据数模转换、数据处理和网络通信的相关电子设备。
摄像机运动平台具有无输入控制量下的安全复位保持、无控制量输入下的自检运行模式以及有控制量输入下的实时受控运行三种模式；
(1)摄像机工作在有无控制量安全复位静止模式时，按照设定的平台各执行机构的起始位置进行保持复位状态的控制动作。
(2)摄像机工作在有无制量自检运行模式时，根据记录在摄像机运动平台的一串固定的运动控制指令运行，主要用于开机时检测整个平台各执行结构的是否存在异常。
(3)摄像机运动平台工作在有控制量输入时的受控运行模型时，将各执行机构当前的状态以及整个平台当前的位置信息，通过网络传输到摄像机运动控制器中，并从网络接口获得摄像机运动控制器经过计算发送的控制数据。
2.本实施例中的摄像机运动控制器集成了2N组RJ45网络接口和1个RJ45管理端口，提供各设备之间的接入。具体可分为三类：
(1)第一类接口连接摄像运动平台，用于采集摄像运动平台的自身及其各执行结构的运动控制相关的信息；
(2)第二类接口连接远程操控台，用于接收远程操控台对摄像平台以及摄像机控制的相关控制信息；
(3)第三类接口连接集中监控服务器，用于实现通过集中监视服务器对摄像机运动控制器的管理。
2N组RJ45网络接口可以提供N对操控台和摄像机运动平台之间的远程操控。操控台和运动平台之间配对通过软件实现，具体实现中绑定网络接口的线程之间按照集中监控管理服务器的配置进行配对，指定配对的线程之间构造管道交换数据。系统为为每个配对的线程额外分配一个用于实施控制量计算的控制软件，可以根据被控对象当前的状态和操控指令，计算控制量。此处，控制软件是集中管理服务器中，用于进行控制量计算软件。例如，用于升降控制的直线电机的控制量的计算；用于平台俯仰控制的旋转电机控制量的计算。
3.远程操控台是摄影师操控摄像机及平台依照特定拍摄任务进行动作的人机接口；本实施给出了仿生三脚架、摇杆键盘和计算机三种标准设备，这些设备的主要功能是将摄影师关于摄像机运动平台和摄像机的操控指令处理成相应的数据并通过网络接口发送出去。为了实现一些固定拍摄动作的自动执行，设计这些操控平台可以记录一段时间的操作指令并进行回放处理，或利用操作指令编辑软件编辑一连串的批处理的操控指令并实施数据回放。
4.集中监控服务器采用标准的计算机架构，它可以同时获取多个摄像机的拍摄画面，通过计算机屏幕上的分屏实现和主屏幕切换实现多路视频信号的监控。以及各操控台的工作状态，并可查看、设置和更改操控台和摄像机的配对关系。集中监控服务器可以还可以连接一个独立的操控台，并直接通过和集中监控服务器连接的操控台控制某个摄像机运动平台。

Claims (2)

1.一种摄像机运动平台远程操控系统，其特征在于：包括若干摄像机运动平台、摄像机运动控制器、集中监控服务器和若干远程操控台，每个摄像机运动平台、集中监控服务器和远程操控台均通过有线或无线以太网与摄像机运动控制器连通；
所述摄像机运动平台上放置摄像机设备、传感器和控制器，摄像机运动控制器将摄像机运动平台上的传感器数据经过数模转化后通过网络打包发出，并将当前摄像机的低分辨率监视视频经网络输出；摄像机运动平台上的控制器通过网络接口接收摄像机运动控制器的控制指令；
所述摄像机运动控制器设置远程操控台和摄像机运动控制器之间的配对关系；摄像机运动控制器为每个配对分配一个运动控制的计算模块，计算模块中配置多种控制算法，通过相应控制算法根据被控对象当前的状态和操控指令计算控制量；摄像机运动控制器根据摄像机运动平台传回的运动执行机构状态以及平台自身的定位信息，依据操控平台的操控指令，计算控制量并通过网络传输至摄像机运动平台实施控制；
所述远程操控台输出实时或者预定义批处理的操控指令，经过模数转化后封装成数据报文通过网络接口发送指令至摄像机运动控制器；远程操控台记录一段时间的操作指令生成可以回放的数据文件，或利用操作指令编辑软件编辑一连串的批处理的操控指令并实施数据回放；
所述集中监控服务器同时获取多个摄像机的拍摄监视画面和各个远程操控台的工作状态，并查看、设置和更改操控台和摄像机的配对关系，并且集中监控服务器连接一个独立的操控台，并直接通过和集中监控服务器连接的操控台控制摄像机运动平台；
上述摄像机运动平台包括无输入控制量下的安全复位保持模式、无输入控制量下的自检运行模式以及有输入控制量下的实时受控运行模式；
(1)摄像机工作在无输入控制量下的安全复位保持模式时，按照设定的平台各执行机构的起始位置进行保持复位状态的控制动作；
(2)摄像机工作在无输入控制量下的自检运行模式时，根据记录在摄像机运动平台的一串固定的运动控制指令运行，用于开机时检测整个平台各执行结构的是否存在异常；
(3)摄像机运动平台工作在有输入控制量下的实时受控运行模式时，将各执行机构当前的状态以及整个平台当前的位置信息，通过网络传输到摄像机运动控制器中，并从网络接口获得摄像机运动控制器经过计算发送的控制数据。
2.根据权利要求1所述的摄像机运动平台远程操控系统，其特征在于：所述远程操控台包括摇杆键盘、计算机和三脚架。
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