CN109143899A - 一种摄影机器人上位机多种控制的实现方法 - Google Patents

一种摄影机器人上位机多种控制的实现方法 Download PDF

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姜恒
秦华旺
顾春亮
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Nanjing University of Science and Technology
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Nanjing University of Science and Technology
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers

Abstract

本发明公开了一种摄影机器人上位机多种控制的实现方法，包括模拟控制台和预置/时间轴模式，其中模拟控制台模式根据轨道车、摇移、伸缩柱、俯仰、变焦和聚焦状态，及其对应的速度控制摄影机器人动作，所述预置/时间轴模式根据拍摄画面位置信息和对应的速度控制摄影机器人动作。本发明能够根据不同的应用场景需要选择合适的控制方式，大大增加了节目拍摄的灵活性，减轻了摄影师的工作量，提高了节目录制质量和效率。

Description

一种摄影机器人上位机多种控制的实现方法
技术领域
本发明涉及摄影机器人的控制技术，特别涉及一种摄影机器人上位机多种控制的实现方法。
背景技术
近年来，随着科技的不断发展，人民生活水平不断提高，对精神文化的追求也更加迫切，影视节目的录制也越来越普遍化。大型晚会、综艺节目以及具有国际影响力的体育赛事的实况直播越来越受到更多的关注。对于这些节目的录制经常需要进行远程拍摄，为了丰富电视节目的拍摄效果，增强画面的冲击力，这对摄影师和摄影设备提出了更高的技术要求。为了到达完美效果，一个镜头可能需要重复拍摄多遍。但是这样重复拍摄会消耗摄影师大量的精力和时间，引入人为误差，拍摄效率低，拍摄效果差。
发明内容
本发明的目的在于提供摄影机器人上位机多种控制的实现方法，减轻了摄影师工作的压力，提高工作效率和效果
实现本发明目的的技术解决方案为：一种摄影机器人上位机多种控制的实现方法，包括模拟控制台和预置/时间轴模式，其中模拟控制台模式根据轨道车、摇移、伸缩柱、俯仰、变焦和聚焦状态，及其对应的速度控制摄影机器人动作，所述预置/时间轴模式根据拍摄画面位置信息和对应的速度控制摄影机器人动作。
本发明与现有技术相比，其显著效果为：本发明能够根据不同的应用场景需要选择合适的控制方式，对于一些需要实时性的远程操作，选择模拟控制台的方式；对于需要重复性拍摄相同画面的操作，选择预置/时间轴的方式，大大增加了节目拍摄的灵活性，减轻了摄影师的工作量，提高了节目录制质量和效率。
附图说明
图1是本发明摄影机器人上位机多种控制的实现方法的原理框图。
图2是本发明模拟控制的界面设计。
图3是本发明预置区域的界面设计。
图4是本发明时间轴区域的界面设计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。
本发明利用Qt框架来实现摄影机器人上位机的多种控制功能设计。Qt是一个跨平台C++图形用户界面的应用程序开发框架，是面向对象的。它既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI程序，比如控制台工具和服务器等。它的信号与槽机制使得对象之间的通信变得更加方便与安全，同时运行效率可以得到保证。
如图1所示，摄影机器人上位机的多种控制实现方法，包括模拟控制台和预置/时间轴模式，其中模拟控制台模式根据轨道车、摇移、伸缩柱、俯仰、变焦和聚焦状态，及其对应的速度控制摄影机器人动作，所述预置/时间轴模式根据拍摄画面位置信息和对应的速度控制摄影机器人动作。
作为一种具体实施方式，所述模拟控制台模式采用滑块与标尺的形式来模拟各个驱动轴，模拟控制的界面设计如图2所示，具体实现过程为：
步骤1、将轨道车、摇移、伸缩柱、俯仰、变焦和聚焦状态分别表示成一对滑块与标尺；
步骤2、根据上述各驱动轴对应的速度取值设置标尺的范围；
步骤3、设置滑块的鼠标处理事件，从而实时获取滑块所对应的离散速度值；
步骤4、当点击滑块时，上位机将滑块采样所得速度值通过TCP/IP协议传输给下位机，最终实现对摄影机器人各轴的控制。作为一种更具体实施方式，上位机通过TCP/IP 协议将数据传输到下位机的具体过程为：
步骤4.1、创建一个套接字Socket，同时绑定到固定的IP地址和端口上；
步骤4.2、用上述套接字来监听下位机的连接，如果监听到下位机，则进行三次握手，成功之后建立连接；
步骤4.3、连接完成之后进行通信，实现数据的传输。
作为一种具体实施方式，所述预置/时间轴模式包括预置子模式和时间轴子模式，其中预置子模式通过预先保存某个画面、对应各轴的位置以及速度信息来完成摄影机器人动作的控制；所述时间轴子模式通过预先保存的多帧画面、对应各轴的位置、速度以及相邻画面的运行时间信息来完成摄影机器人动作的控制。
作为一种更具体实施方式，预置区域的界面设计如图3所示，具体预置子模式的实现过程为：
步骤1、从视频窗口采集当前画面图像，以图片的形式保存；
步骤2、记录此刻各个驱动轴的位置信息，以二进制的数据形式保存；
步骤3、将上述两个文件作为一个数据对象保存在同一个文件夹中；
步骤4、设置预置区调用处理事件，获取预置画面所对应的位置和速度；
步骤5、当选中预置图片后，上位机采样预置图片所应的位置和速度，通过TCP/IP协议传输给下位机，使摄影机器人以指定的速度从当前位置运行到预置中的位置，完成预置画面拍摄动作。上位机将数据传输到下位机的具体过程和模拟控制台方式相同。
作为一种更具体实施方式，时间轴区域的界面设计如图4所示，具体时间轴子模式实现过程为：
步骤1、设置拖动处理事件，解析从预置区拖入的数据对象，具体过程为：
步骤1.1、获取剪切板里面关于MIME类型数据的信息，用字节数组容器来存储；
步骤1.2、以数据流的方式解码字节数组容器里的内容；
步骤1.3、将解码出来的数据以键值对的形式保存在Map容器中；
步骤1.4、读取Map容器中的Icon即为预置图片，Text即为预置名称。
步骤2、将解析后的数据在时间轴区域中重绘出来；
步骤3、计算相邻预置点的距离，结合设定的速度与加速度值，计算出各轴运行时间，具体过程为：
步骤3.1、计算当前预置点与前一预置点之间的距离记为X；
步骤3.2、根据目前摄影机器人设定的速度V与加速度A大小，计算出当速度从零达到最大值，随后又减速至零，期间所运行距离的临界值记为X1；
步骤3.3、将前面计算出的两个预置点距离X与临界值距离X1作比较，如果X小于等于X1，采用T＝2*sqrt(X/A)公式来计算时间，如果X大于X1，说明速度达到了最大值，先计算以最大值匀速运行时间t1＝(X-X1)/V，再计算加减速的运行时间t2＝2V/A，总时间T＝t1+t2。
步骤4、将各轴运行时间以箭头直线长度的形式在时间轴区域中绘出；
步骤5、将多个预置点组合成一个时间轴序列保存到文件中；
步骤6、设置时间轴调用处理事件，获取各帧画面所对应的位置、速度以及帧间的运行时间；
步骤7、当选中某个时间轴序列后，上位机采样各帧画面对应的位置、速度以及帧间的运行时间，通过TCP/IP协议传输给下位机，使摄影机器人以指定的速度从时间轴第一帧运行到最后一帧，完成一系列画面拍摄动作。上位机将数据传输到下位机的具体过程和模拟控制台方式相同。

Claims (8)

1.一种摄影机器人上位机多种控制的实现方法，其特征在于，包括模拟控制台和预置/时间轴模式，其中模拟控制台模式根据轨道车、摇移、伸缩柱、俯仰、变焦和聚焦状态，及其对应的速度控制摄影机器人动作，所述预置/时间轴模式根据拍摄画面位置信息和对应的速度控制摄影机器人动作。
2.根据权利要求1所述的摄影机器人上位机多种控制的实现方法，其特征在于，所述模拟控制台模式采用滑块与标尺的形式来模拟各个驱动轴，具体实现过程为：
步骤1、将轨道车、摇移、伸缩柱、俯仰、变焦和聚焦状态分别表示成一对滑块与标尺；
步骤2、根据上述各驱动轴对应的速度取值设置标尺的范围；
步骤3、设置滑块的鼠标处理事件，实时获取滑块所对应的离散速度值；
步骤4、当点击滑块时，上位机将滑块采样所得速度值通过TCP/IP协议传输给下位机，最终实现对摄影机器人各轴的控制。
3.根据权利要求1所述的摄影机器人上位机多种控制的实现方法，其特征在于，所述预置/时间轴模式包括预置子模式和时间轴子模式，其中预置子模式通过预先保存某个画面、对应各轴的位置以及速度信息来完成摄影机器人动作的控制；所述时间轴子模式通过预先保存的多帧画面、对应各轴的位置、速度以及相邻画面的运行时间信息来完成摄影机器人动作的控制。
4.根据权利要求3所述的摄影机器人上位机多种控制的实现方法，其特征在于，所述预置子模式的具体实现过程如下：
步骤1、从视频窗口采集当前画面图像，以图片的形式保存；
步骤2、记录此刻各个驱动轴的位置信息，以二进制的数据形式保存；
步骤3、将上述两个文件作为一个数据对象保存在同一个文件夹中；
步骤4、设置预置区调用处理事件，获取预置画面所对应的位置和速度；
步骤5、当选中预置图片后，上位机采样预置图片所应的位置和速度，通过TCP/IP协议传输给下位机，使摄影机器人以指定的速度从当前位置运行到预置中的位置，完成预置画面拍摄动作。
5.根据权利要求3所述的摄影机器人上位机多种控制的实现方法，其特征在于，所述时间轴子模式的具体实现过程如下：
步骤1、设置拖动处理事件，解析从预置区拖入的数据对象；
步骤2、将解析后的数据在时间轴区域中重绘出来；
步骤3、计算相邻预置点的距离，结合设定的速度与加速度值，计算出各轴运行时间；
步骤4、将各轴运行时间以箭头直线长度的形式在时间轴区域中绘出；
步骤5、将多个预置点组合成一个时间轴序列保存到文件中；
步骤6、设置时间轴调用处理事件，获取各帧画面所对应的位置、速度以及帧间的运行时间；
步骤7、当选中某个时间轴序列后，上位机采样各帧画面对应的位置、速度以及帧间的运行时间，通过TCP/IP协议传输给下位机，使摄影机器人以指定的速度从时间轴第一帧运行到最后一帧，完成一系列画面拍摄动作。
6.根据权利要求5所述的摄影机器人上位机多种控制的实现方法，其特征在于，步骤1设置拖动处理事件的具体过程为：
步骤1.1、获取剪切板里面关于MIME类型数据的信息，用字节数组容器来存储；
步骤1.2、以数据流的方式解码字节数组容器里的内容；
步骤1.3、将解码出来的数据以键值对的形式保存在Map容器中；
步骤1.4、读取Map容器中的Icon即为预置图片，Text即为预置名称。
7.根据权利要求5所述的摄影机器人上位机多种控制的实现方法，其特征在于，步骤3计算各轴运行时间的具体过程为：
步骤3.1、计算当前预置点与前一预置点之间的距离记为X；
步骤3.2、根据目前摄影机器人设定的速度V与加速度A大小，计算出当速度从零达到最大值，随后又减速至零，期间所运行距离的临界值记为X1；
步骤3.3、将前面计算出的两个预置点距离X与临界值距离X1作比较，如果X小于等于X1，采用T＝2*sqrt(X/A)公式来计算时间，如果X大于X1，说明速度达到了最大值，先计算以最大值匀速运行时间t1＝(X-X1)/V，再计算加减速的运行时间t2＝2V/A，总时间T＝t1+t2。
8.根据权利要求2或4或5所述的摄影机器人上位机多种控制的实现方法，其特征在于，上位机通过TCP/IP协议将数据传输到下位机的具体过程为：首先创建一个套接字Socket，同时绑定到固定的IP地址和端口上；然后用上述套接字来监听下位机的连接，如果监听到下位机，则进行三次握手，成功之后建立连接；最后连接完成之后进行通信，实现数据的传输。
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