CN115988194A - 用于摄像镜头的工作参数采集方法及采集系统 - Google Patents

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徐毅
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Abstract

本发明提供一种用于摄像镜头的工作参数采集方法，在摄像镜头中通过控制电路对摄像镜头的工作参数进行数据封装后写入存储单元中以及实时的传输至摄像机或外部数据读取设备。本发明还提供了一种用于摄像镜头的工作参数采集系统，包括配置在摄像镜头中的控制电路和存储单元，控制电路具有处理单元以及接入处理单元的对焦环位置传感器、变焦环位置传感器、光圈环位置传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、通信接口、电源接口；控制电路通过对焦环位置传感器、变焦环位置传感器、光圈环位置传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器对摄像镜头的工作参数进行采集，还通过通信接口连接摄像机或外部数据读取设备以实时输出数据封装后的工作参数。

Description

用于摄像镜头的工作参数采集方法及采集系统
技术领域
本发明涉及摄像技术领域，具体公开了一种用于摄像镜头的工作参数采集方法及采集系统。
背景技术
在摄像技术领域，镜头有两重含义：一是指用于摄像机的摄像镜头，二是指摄影机在一次开机到停机之间所拍摄的影像片段。后者的影像片段是影视创作的基本单位，其拍摄技巧直接影响影视作品的后期制作难度和最终画面效果。而实际上，影像片段的拍摄技巧最终还是依赖于摄像机和摄像镜头的操作来实现。
一般来说，拍摄过程中会根据预期的画面效果对摄像镜头进行各方面的工作参数设定，包括但不限于：变焦、对焦、光圈等。这些工作参数需要被记录下来，一方面是为了在重复拍摄时通过相同参数获得趋于一致的画面效果，另一方面是作为后期处理的参考数据，再一方面是为设备提供摄像镜头的工作参数。
在拍摄过程中，较为初级的手段通常是采用纸笔记录的方式或粘贴胶带标识，将摄像镜头的工作参数记录在备忘录中或摄像镜头的机身，以此作为拍摄过程中和后期处理时的参照。显然，这种方式过于繁琐。
随着数字信息技术的不断发展，在现有技术中还陆续研发了多种能够从自身成像数据中计算得出并记录诸如变焦、对焦、光圈等工作参数的摄像镜头。但是不同品牌的摄像镜头所采用的通信协议并未完全公开，必须使用专门的设备进行对接才能实现数据存储，难以得出独立于图像数据的可视化和可读的数据。比如，公告号为CN1052129C的中国实用新型披露的“摄像参数记录装置、摄像方法及编辑系统”即为此列解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种用于摄像镜头的工作参数采集方法，以期对摄像镜头的工作参数进行兼容性好、精度高的数字化采集和记录。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。
用于摄像镜头的工作参数采集方法，在摄像镜头中通过控制电路对摄像镜头的工作参数进行采集，控制电路对摄像镜头的工作参数进行数据封装后写入存储单元中以及实时的传输至摄像机或外部数据读取设备；其中，控制电路对摄像镜头的工作参数采集过程至少包括：
(1)控制电路在对焦环、变焦环、光圈环旋转时获得分别对应于对焦环、变焦环、光圈环当前位置的电信号，从而换算为包括对焦、焦段、光圈的光学参数；
(2)控制电路在摄像镜头位姿改变时获得对应于摄像镜头当前位姿的电信号，从而换算为包括但不限于位置、姿态的运动参数。
根据上述用于摄像镜头的工作参数采集方法，本发明还提供了一种用于摄像镜头的工作参数采集系统，以为上述用于摄像镜头的工作参数采集方法提供硬件解决方案，其技术方案如下。
用于摄像镜头的工作参数采集系统，包括配置在摄像镜头中的控制电路和存储单元，控制电路具有处理单元以及接入处理单元的对焦环位置传感器、变焦环位置传感器、光圈环位置传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、通信接口、电源接口；控制电路通过对焦环位置传感器、变焦环位置传感器、光圈环位置传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器对摄像镜头的工作参数进行采集，还对工作参数进行数据封装后写入存储单元；控制电路还通过通信接口连接摄像机或外部数据读取设备以实时输出数据封装后的工作参数。
在上述用于摄像镜头的工作参数采集系统中，对焦位置传感器、变焦位置传感器、光圈位置传感器分别具有一个在摄像镜头中依附于镜头主体的环形电路板，环形电路板被接入处理单元；环形电路板上设有两个碳膜电阻，碳膜电阻设置为与环形电路板同心对齐的扇环状，并且两个碳膜电阻平行间隔设置在环形电路板的同一个扇区内；对焦位置传感器、变焦位置传感器、光圈位置传感器分别具有一个对应的依附在摄像镜头的对焦环、变焦环、光圈环上的短路电极，短路电极上设有两个弹片；在对焦位置传感器、变焦位置传感器、光圈位置传感器中，短路电极的弹片与环形电路板上的碳膜电阻一一对应的弹性接触，并且弹片沿碳膜电阻的圆周滑动配合；摄像镜头的对焦环、变焦环、光圈环旋转时，环形电路板上的两个碳膜电阻通过短路电极构建为接入处理单元的变阻器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)在摄像镜头中通过控制电路对摄像镜头的工作参数进行独立于图像数据的数据采集、数据存储和数据输出，兼容性好、精度高；
(2)采集和存储的摄像镜头的工作参数不局限于对焦、焦段、光圈的光学参数，还纳入了包括但不限于位置、姿态的运动参数，为拍摄过程和后期处理提供了更为全面的数据指导。
(3)为摄像镜头连接的摄像机或者外部数据读取设备实时的提供摄像镜头的工作参数。
下面，结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
附图说明
图1是本发明涉及的用于摄像镜头的工作参数采集方法的原理框图。
图2是本发明涉及的用于摄像镜头的工作参数采集系统的逻辑框图。
图3是本发明涉及的用于摄像镜头的工作参数采集系统的电气原理图。
图4是本发明涉及的用于摄像镜头的工作参数采集系统中环形电路板的结构示意图。
图5是本发明涉及的用于摄像镜头的工作参数采集系统的使用参考示意图。
具体实施方式
本发明所涉及的用于摄像镜头的工作参数采集方法，其一种实施方式是在摄像镜头中通过控制电路对摄像镜头的工作参数进行采集，控制电路对摄像镜头的工作参数进行数据封装后写入存储单元中以及实时的传输至摄像机或外部数据读取设备；其中，控制电路对摄像镜头的工作参数采集过程至少包括：
(1)控制电路在对焦环、变焦环、光圈环旋转时获得分别对应于对焦环、变焦环、光圈环当前位置的电信号，从而换算为包括对焦、焦段、光圈的光学参数；
(2)控制电路在摄像镜头位姿改变时获得对应于摄像镜头当前位姿的电信号，从而换算为包括但不限于位置、姿态的运动参数。
本发明所涉及的用于摄像镜头的工作参数采集方法，其原理如图1所示，通过上述实施方式在摄像镜头中通过控制电路对摄像镜头的工作参数进行独立于图像数据的数据采集、数据存储和数据输出，兼容性好、精度高；采集和存储的摄像镜头的工作参数不局限于对焦、焦段、光圈的光学参数，还纳入了包括但不限于位置、姿态的运动参数，为重复拍摄和后期处理提供了更为全面的数据指导；为摄像镜头连接的摄像机或者外部数据读取设备实时的提供摄像镜头的工作参数。
在较佳的实施方式中，控制电路对摄像镜头的工作参数采集过程还包括：控制电路获得对应于摄像镜头内部温度、湿度的电信号，从而换算得出摄像镜头当前的内部环境参数。采集摄像镜头的内部环境参数，一则可以用于实时监测摄像镜头内部温度、湿度，避免镜头内部长期处于较高湿度产生霉菌，影响光学质量和内部结构，一则同时也为控制电路提供温度补偿算法修正的温度依据，数据采集的精度更高。
在较佳的实施方式中，控制电路对摄像镜头的工作参数采集过程还包括：控制电路获得对应于摄像镜头外部环境气压的电信号，从而换算得出摄像镜头当前的外部环境参数。采集摄像镜头的外部环境参数，可为拍摄提供当前环境气压记录，如在风暴下拍摄或者真实环境下的气压，可后期与数字影院联通，在观影时提供更高维度的临场观摩感受。
如图2到图3所示，本发明为上述用于摄像镜头的工作参数采集方法提供了硬件解决方案，其技术方案如下。
用于摄像镜头的工作参数采集系统，包括配置在摄像镜头中的控制电路和存储单元，控制电路具有处理单元1以及接入处理单元1的对焦环位置传感器21、变焦环位置传感器22、光圈环位置传感器23、加速度传感器24、陀螺仪传感器25、通信接口3、电源接口4；控制电路通过对焦环位置传感器21、变焦环位置传感器22、光圈环位置传感器23、加速度传感器24、陀螺仪传感器25、对摄像镜头的工作参数进行采集，还对工作参数进行数据封装后写入存储单元5；控制电路还通过通信接口3连接摄像机或外部数据读取设备以实时输出数据封装后的工作参数。
本发明所涉及的用于摄像镜头的工作参数采集系统，通过上述实施方式在摄像镜头中构建出用于实现摄像镜头的工作参数采集的硬件基础。
其中，对焦位置传感器21、变焦位置传感器22、光圈位置传感器23分别用于在摄像镜头中获取对焦环、变焦环、光圈环的位置信息，从而确定摄像镜头的对焦、焦段、光圈等光学参数；而加速度传感器24、陀螺仪传感器25用于在摄像镜头中获取摄像镜头的位置变化和姿态信息，从而确定摄像镜头的位置、姿态等运动参数；通信接口3则用于支持控制电路连接摄像机或外部数据读取设备，从而将数据封装后的工作参数实时的输出至摄像机或外部数据读取设备。
其中，如图2和图3所示，通信接口3可采用包括CAN总线接口以及串口在内的多个，以便灵活的兼容摄像机集成的存储单元以及外部的存储单元。以通信接口3采用包括CAN总线接口为例，控制电路通过数据线连接外部的存储单元可采用提供TF卡进行FATFS文件读写的数据存储盒，预计存储速率为8-20M/小时，一张128GB预计至少可存储8000小时数据。
较佳的，控制电路还具有接入处理单元1的温度湿度传感器26，从而使控制电路获得对应于摄像镜头内部温度、湿度的电信号。
较佳的，控制电路还具有接入处理单元1的气压计27，从而使控制电路获得对应于摄像镜头外部环境气压的电信号。
较佳的，如图3所示，加速度传感器24、陀螺仪传感器25由型号为ICM20948的集成电路提供，并且由型号为ICM20948的集成电路额外的为控制电路提供磁力计28，其目的系针对摄像镜头内部有较多电路与部分金属屏蔽的外壳，控制电路可通过磁力计28进行高精度的磁场检测校准，从而获得稳定不漂移的运动参数。图3所示的电气原理中，采用型号为ICM20948的集成电路的方案仅仅意在揭示出为控制电路增设磁力计28的改进方案，而非限定集成电路的具体型号。
图3所示的电气原理图中，还采用SMT32L单片机/HC32L系列单片机作为处理单元1、采用AHT21芯片作为温度湿度传感器26、采用ICP-10110芯片作为气压计27、采用GD25Q64C芯片构建的存储单元5。同样的，图3所示的电气原理仅仅意在揭示出为控制电路一种可行的配置方案，而非限定控制电路中的可替换电路结构和可替换芯片类型。
较佳的，控制电路中配置有多级滤波稳压单元6，电源接口4通过多级稳压滤波单元6接入处理系统。多级稳压滤波单元6通过多级滤波和屏蔽及线路设计保证受到更小的电源、信号干扰，系统工作性能更加稳定、可靠。
较佳的，如图4和图5所示，对焦位置传感器21、变焦位置传感器22、光圈位置传感器23分别具有一个在摄像镜头中依附于镜头主体91的环形电路板201，环形电路板201被接入处理单元1；环形电路板201上设有两个碳膜电阻202，碳膜电阻202设置为与环形电路板201同心对齐的扇环状，并且两个碳膜电阻202平行间隔设置在环形电路板201的同一个扇区内；对焦位置传感器21、变焦位置传感器22、光圈位置传感器23分别具有一个对应的依附在摄像镜头的对焦环92、变焦环93、光圈环94上的短路电极203，短路电极203上设有两个弹片204；在对焦位置传感器21、变焦位置传感器22、光圈位置传感器23中，短路电极203的弹片204与环形电路板201上的碳膜电阻202一一对应的弹性接触，并且弹片204沿碳膜电阻202的圆周滑动配合；摄像镜头的对焦环92、变焦环93、光圈环94旋转时，环形电路板201上的两个碳膜电阻202通过短路电极203构建为接入处理单元1的变阻器。
如图4所示，碳膜电阻202在环形电路板201上所占的扇区大小，显然系根据对焦环92、变焦环93、光圈环94各自具备的旋转范围进行选择的。而且，处理单元1、加速度传感器24、陀螺仪传感器25、温度湿度传感器26、气压计27、磁力计28可以设置在对焦位置传感器21、变焦位置传感器22、光圈位置传感器23之中任意一个的环形电路板201上，也可以分开设置在对焦位置传感器21、变焦位置传感器22、光圈位置传感器23的环形电路板201上。
较佳的，如图5所示，通信接口3、电源接口4共用一个物理端口7，在不影响摄像镜头操作的前提下将物理端口7固定在摄像镜头外表即可。
对于本领域技术人员而言，本发明的保护范围并不限于上述示范性实施例的细节，在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，本领域技术人员基于本发明的要件所做出的等同含义和保护范围内的所有变化的实施方式均应囊括在本发明之内。

Claims (10)

1.用于摄像镜头的工作参数采集方法，其特征在于，在摄像镜头中通过控制电路对摄像镜头的工作参数进行采集，控制电路对摄像镜头的工作参数进行数据封装后写入存储单元中以及实时的传输至摄像机或外部数据读取设备；其中，控制电路对摄像镜头的工作参数采集过程至少包括：
(1)控制电路在对焦环、变焦环、光圈环旋转时获得分别对应于对焦环、变焦环、光圈环当前位置的电信号，从而换算为包括对焦、焦段、光圈的光学参数；
(2)控制电路在摄像镜头位姿改变时获得对应于摄像镜头当前位姿的电信号，从而换算为包括但不限于位置、姿态的运动参数。
2.如权利要求1所述的用于摄像镜头的工作参数采集方法，其特征在于，控制电路对摄像镜头的工作参数采集过程还包括：控制电路获得对应于摄像镜头内部温度、湿度的电信号，从而换算得出摄像镜头当前的内部环境参数。
3.如权利要求1所述的用于摄像镜头的工作参数采集方法，其特征在于，控制电路对摄像镜头的工作参数采集过程还包括：控制电路获得对应于摄像镜头外部环境气压的电信号，从而换算得出摄像镜头当前的外部环境参数。
4.用于摄像镜头的工作参数采集系统，其特征在于，包括配置在摄像镜头中的控制电路和存储单元，控制电路具有处理单元以及接入处理单元的对焦环位置传感器、变焦环位置传感器、光圈环位置传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、通信接口、电源接口；控制电路通过对焦环位置传感器、变焦环位置传感器、光圈环位置传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器对摄像镜头的工作参数进行采集，还对工作参数进行数据封装后写入存储单元；控制电路还通过通信接口连接摄像机或外部数据读取设备以实时输出数据封装后的工作参数。
5.如权利要求4所述的用于摄像镜头的工作参数采集系统，其特征在于，控制电路还具有接入处理单元的温度湿度传感器。
6.如权利要求4所述的用于摄像镜头的工作参数采集系统，其特征在于，控制电路还具有接入处理单元的气压计。
7.如权利要求4所述的用于摄像镜头的工作参数采集系统，其特征在于，加速度传感器、陀螺仪传感器由型号为ICM20948的集成电路提供，并且由型号为ICM20948的集成电路额外的为控制电路提供磁力计。
8.如权利要求4所述的用于摄像镜头的工作参数采集系统，其特征在于，控制电路中配置有多级滤波稳压单元，电源接口通过多级稳压滤波单元接入处理系统。
9.如权利要求4所述的用于摄像镜头的工作参数采集系统，其特征在于，对焦位置传感器、变焦位置传感器、光圈位置传感器分别具有一个在摄像镜头中依附于镜头主体的环形电路板，环形电路板被接入处理单元；环形电路板上设有两个碳膜电阻，碳膜电阻设置为与环形电路板同心对齐的扇环状，并且两个碳膜电阻平行间隔设置在环形电路板的同一个扇区内；对焦位置传感器、变焦位置传感器、光圈位置传感器分别具有一个对应的依附在摄像镜头的对焦环、变焦环、光圈环上的短路电极，短路电极上设有两个弹片；在对焦位置传感器、变焦位置传感器、光圈位置传感器中，短路电极的弹片与环形电路板上的碳膜电阻一一对应的弹性接触，并且弹片沿碳膜电阻的圆周滑动配合；摄像镜头的对焦环、变焦环、光圈环旋转时，环形电路板上的两个碳膜电阻通过短路电极构建为接入处理单元的变阻器。
10.如权利要求4所述的用于摄像镜头的工作参数采集系统，其特征在于，通信接口、电源接口共用一个物理端口。
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