CN212805012U - 数码照相机智能控制全自动旋转云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种数码照相机智能控制全自动旋转云台，不同于已有旋转云台的重要创新就在于可以让数码照相机（101）与全自动旋转云台（105）之间产生数据通讯，相互检测控制，快门开合的信号自动控制旋转云台（105）的停顿与旋转，从而有效地防止照相机漏拍或旋转云台的空转；自动控制云台（105）根据预设的角度使照相机进行间隔拍摄。使用高速快门拍摄时，实现了前所未有的视觉上无停顿旋转拍摄的功能和效果；如需长时间曝光的场合，照相机的实际快门速度全自动直接控制运转过程中所需的停留时间，获得意想不到的全自动同步效果。采用了电机急速反冲刹停的控制技术，瞬间消除旋转惯性，让旋转中的照相机快速处于稳定的状态进行拍摄，以得到高清晰度的画面效果。

Description

数码照相机智能控制全自动旋转云台

技术领域

本实用新型属于摄影行业的全景摄影技术领域，涉及一种数码照相机智能控制自动旋转云台及其全景拍摄方法。

背景技术

根据目前现有的技术，高档的数码单反照相机，都无法直接拍摄360度的高画质的环视全景照片。而能够适用于城市全景、巨幅建筑风光、重大庆典活动、大型合影、室内外高清晰度像质的环视全景摄影方法势在必行。研制出一种数码照相机智能控制全自动旋转云台及其全景拍摄方法是摄影师期盼的梦想。

虽然部分手机已经具有全景照片的拍摄功能，但由于受到像素与成像系统等诸多因素的影响，目前无法得到可供商业用途的高画质、高清晰度的全景照片。

摄影师为了得到高画质、高清晰度的全景照片，一般都采取旋转环摄接片的方法。即采用等角度多张拍摄，后期拼接的方法，具体实施的方法就是对单一景象拍摄多张连续的相邻图像两侧有相互重叠的一组照片，然后将拍摄所得的多张照片合成为一张全景广角照片的技术。为实现这个方法，往往采用现有的以下方法：

手持拍摄：这种拍摄方法受人为因素影响很大，需要用户手握照相机，在开始拍摄全景照片后，依靠用户移动手臂转动拍摄到想要的景象。很难做到所有的照片都在同一个水平面上，每张叠片的间距也很难控制，导致合成的图像失真，拍摄成功率低。

使用普通手动旋转云台拍摄：解决了水平一致的问题，但很难做到每张的角度均匀控制。

使用手动分度云台拍摄：既解决了水平的问题，又解决了一部分旋转角度的控制问题。但仍属于全手动控制。

使用电动云台拍摄：解决了上述的水平控制、角度控制与自动旋转的问题，但难以对照相机进行自动拍摄控制，更无法与照相机实现自动联控；为了消除旋转云台在旋转中的惯性后，再等待照相机释放快门拍摄，照相机在旋转的过程中每拍摄一张都会停留一秒钟以上，在拍摄现场浪费时间，直接影响到全景拍摄的速度；有的还需要调节繁琐的菜单来匹配照相机的快门速度，如果摄影师忘记了调节或误调节，就会导致拍摄失败。

上述无论是手动云台，还是电动云台，都无法做到转机停顿时间由照相机快门来决定或与照相机快门的速度进行自动匹配控制，更无法实现数码照相机与自动旋转云台之间进行数据通讯以及相互检测控制。

实用新型内容

有鉴于此，为了克服现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种数码照相机智能控制全自动旋转云台及其全景拍摄方法。

本实用新型不同于已有旋转云台的重要创新就在于可以让数码照相机与数码照相机智能控制全自动旋转云台之间产生数据通讯，相互检测控制，从而有效地防止数码照相机漏拍或自动旋转云台的空转。在全景拍摄的过程中，数码照相机的快门开合的信号自动控制全自动旋转云台的停顿与旋转。停顿期间，保证数码照相机稳定地获取用于拼接合成全景照片的图像数字信息，传送至便携式电脑上，进行后台处理加工，从而改善全景拍摄的图片质量。采用数码照相机智能控制全自动旋转云台的全景拍摄方法，实现全景拍摄照片的智能化全自动控制，简化操作，避免人工操作失误受损，获得意想不到的全自动同步效果。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

所述的数码照相机固定于自动旋转云台顶部的数码照相机固定支架上，可以通过俯仰角度固定旋钮调节数码照相机仰拍或俯拍的角度。

数码照相机智能控制全自动旋转云台，包括自动旋转云台和自动旋转云台控制器，其内部的全自动控制电路板中设有与数码照相机进行数据通信的数据交换收发处理模块、无线遥控接收模块、数码照相机快门速度检测模块、数码照相机拍摄控制模块、驱动电机控制模块、停顿时间控制模块、角度控制模块；所述驱动电机固定于壳体内，通过电机变速箱作减速后经电机输出主轴带动自动旋转云台与数码照相机以中心轴为圆心做旋转运动。

所述数码照相机通过快门控制线和快门信号PC同步线与数码照相机智能控制全自动旋转云台的数据交换收发处理模块相连接，数码照相机与数码照相机智能控制全自动旋转云台之间产生数据交换通讯，相互控制。

数码照相机智能控制全自动旋转云台的内部存储器中写入全景照片拍摄自动控制程序，全自动控制着自动旋转云台的停顿与旋转，并根据设定的拍摄角度做瞬间停顿后控制数码照相机进行拍摄，同时控制控数码照相机拍摄的全过程动作，数码照相机的快门开合触发信号又控制自动旋转云台的瞬间启动旋转。

所述全景拍摄的方法包括：

在启动开始全景拍摄的指令前，预先设置数码照相机需要转动的总角度和单张角度。

在启动开始全景拍摄的指令后，所述驱动电机控制模块控制所述自动旋转云台的支架带动数码照相机做匀速旋转，每当数码照相机转动到预先设置的单张角度后，则启动数码照相机拍摄的指令；数码照相机每拍摄一张照片后，驱动电机控制数码照相机继续运转，所述数码照相机在预设的总角度内以预设的单张角度间隔进行拍摄一组全景照片。

拍摄时，数码照相机快门的开合时间自动控制所述驱动电机运转中的停留时间，在数码照相机拍摄的时候，为了提高照片的清晰度，所述数码照相机快门速度检测模块检测到所述照数码相机拍摄时的实际快门速度与时间，判断是否需要所述驱动电机的驱动控制模块做停顿等待，或所需要停顿的时间，来稳定自动旋转云台让数码照相机拍摄到稳定的画面，用以保证数码照相机可均匀地稳定地获取高质量的用于拼接合成全景照片的图像，从而改善全景拍摄的图片质量和工作效率，实现智能化全自动控制。

当达到预设的总角度或运行的中途启动结束全景拍摄的指令后，所述驱动电机控制所述自动旋转云台停止旋转，且控制所述数码照相机停止拍摄，运行程序终止；

所述数码照相机所拍摄的一组全景照片存储在数码照相机的内存卡中，供后期或其他设备进行拼接处理，生成全景照片。

本实用新型为数码照相机智能控制全自动旋转云台，通过面板控制按钮或无线遥控器控制其启动与停止以及其它动作。

进一步地，所述数码照相机智能控制全自动旋转云台还包括 ：

为了达到数码照相机智能控制全自动旋转云台在数码照相机使用高速快门拍摄时，实现视觉上无停顿的连续旋转拍摄的功能和效果，本实用新型采用了电机急速反冲刹停的控制技术，可以让旋转中的数码照相机快速摆脱旋转的惯性，立即处于稳定的状态进行拍摄，快速完成拍摄工作的同时以得到高清晰度的画面效果。这是本实用新型自动控制旋转云台设计关键所在。本实用新型是这样做到的：

一般室外光照正常的情况下，数码照相机的快门速度在1/100秒以上，自动控制旋转云台产生停顿的时间数据基本上与快门速度相等，带动自动控制旋转云台的驱动电机由高脉冲启动，反向负脉冲制动，本实用新型可以实现不停顿旋转拍摄功能，数码照相机拍摄的动作是在自动控制旋转云台几乎看不出有停顿旋转的状态下完成拍摄一幅照片，整个自动控制旋转云台动作平恒稳定。

如果拍摄夜景或光照不足等需要长时间曝光的场合，本实用新型又可以根据数码照相机作长时间曝光的实际快门速度，自动匹配控制自动旋转云台在拍摄过程中所需的停留时间，使停顿时间与数码照相机所需的曝光时间完全匹配同步。本实用新型是这样做到的：

自动旋转云台停止时产生的负脉冲触发数码照相机打开快门拍摄，数码照相机长时间曝光完成，快门关闭产生的负脉冲信号触发驱动电机的驱动电路继续运转。由此可见，摄影师无需考虑设置数码照相机的停留拍摄时间，可以集中精力从事拍摄工作。获得意想不到的全自动同步效果。

附图说明：

图 1： 本实用新型的数码照相机智能控制全自动旋转云台的结构示意图；

图 2： 本实用新型的数码照相机智能控制全自动旋转云台及其控制面板示意图；

图 3：为本实用新型实施例中的工作流程示意图；

图 4：为本实用新型实施例中的不停顿旋转拍摄与自动匹配快门速度的处理方法流程示意图

图 5： 为本实用新型实施例中的无线遥控发射器的示意图。

图中：

101——数码照相机 ； 102——数码照相机底部快装板；

103——数码照相机角度调节锁紧旋钮； 104——数码照相机固定支架；

105——自动旋转云台； 106——电机输出主轴；

107——电机变速箱； 108——无线信号收发天线；

109——驱动电机； 110——自动旋转云台控制器；

111——旋转角度检测器； 112——全自动控制电路板；

113——快门控制线； 114——快门信号PC同步线；

115——底部三脚架固定螺丝孔；

301——总角度计数器； 302——单张角度计数器；

303——自动旋转云台； 304——数码照相机

305——总角度计数器显示屏； 306——总角度计数器预设显示屏；

307——单张角度计数器显示屏； 308——单张角度计数器预设显示屏；

309——拍摄张数计数器

401——数据交换收发处理模块； 402——无线遥控接收模块；

403——数码照相机快门速度检测模块； 404——数码照相机拍摄控制模块；

405——驱动电机控制模块； 406——角度控制模块；

407——停顿时间控制模块；

501——无线遥控发射器；502——电源开关；503——发射天线。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

现在智能手机已经可以很轻松地拍摄全景照片，但因其受到镜头、成像器、运算器等诸多因素的影响，目前的技术无法输出供商业用途的高像素、高画质的全景照片。而成像素质较高的数码单反照相机或数码微单照相机，目前的技术又无法拍摄360度的全景照片。因此，本实施例中选用高画质的数码照相机作为拍摄工具，采用全自动智能化控制，拍摄全景中的多张照片，后期拼接成巨幅全景照片的方法。

如附图 1 所示，数码照相机智能控制全自动旋转云台通过其底部三脚架固定螺丝孔115固定在摄影三脚架116上。

由内部的驱动电机控制模块405控制驱动电机109运转，经电机变速箱107减速，带动自动旋转云台105以电机输出主轴106为圆心做旋转运动，数码照相机固定支架104固定在自动旋转云台105的壳体顶部，数码照相机101通过数码照相机底部快装板102固定在其支架上，该支架又可以通过数码照相机支架调节角度锁紧旋钮103做一定俯视或仰视角度的调节，供数码照相机101做俯仰角度的拍摄。本实施例中当驱动电机109运转的时候，带动自动旋转云台105以及上方的数码照相机101一起，可以在驱动电机109的控制下，实现任意角度的旋转，而且在旋转过程中数码照相机101可以实现匀速旋转与间隔拍摄，从而为在全景拍摄过程中数码照相机101可均匀地获取用于拼接合成全景照片的图像提供了保证。其中，本实施例的驱动电机109优选为步进电机。

附图 1所示，数码照相机101与自动旋转云台控制器110中的全自动控制电路板112的数据交换收发处理模块401通过照相机快门控制线113和快门信号PC同步线114相连接，相互之间产生数据通讯，相互控制。

以下简要说明下本实用新型的全景拍摄的方法的拍摄步骤 ：

步骤 ST1：将数码照相机101以垂直状态，手把在上方，固定到数码照相机固定支架104上，这样拍摄的照片是以竖幅状态得到的，上下可以得到数码照相机的最大长边像素，最后的全景照片可以得到高度以数码照相机原有长边像素为基准的更高像素的全景照片。

步骤 ST2：连接数码照相机101与自动旋转云台的快门控制线113和快门信号PC同步线114。

步骤 ST3：打开数码照相机101的电源，数码照相机101对准焦点并置于手动对焦状态。

步骤 ST4：打开智能控制数码照相机全自动旋转云台和无线遥控发射器501的电源开关502，将自动旋转云台106转到拍摄的起点位置。

步骤 ST5：在启动开始全景拍摄的指令前，在自动旋转云台控制器110上的总角度计数器301设置好需要拍摄的总角度，例如120度，使总角度计数器预设显示屏306显示“120”。

步骤 ST6：根据照相机镜头焦距的视角，在自动旋转云台控制器110上的单张角度计数器302预设拍摄每张照片的单张角度，例如15度，使单张角度计数器预设显示屏308显示“15” 。以上数据会保存在角度设置存储器中，掉电后仍然会保存，不会丢失。

步骤 ST7：按下自动旋转云台控制器110控制面板上的“开始”按钮或全景拍摄无线遥控发射器501上的“开始”按键，无线遥控发射器501通过发射天线503将开始拍摄信号的无线电磁波发送出去，自动旋转云台控制器110的无线信号收发天线108将接收到的信号送达无线遥控接收模块402处理，即启动开始全景拍摄的指令，以进行全景拍摄。

步骤 ST8：（见附图3、附图4）自动旋转云台控制器110中的无线遥控接收模块402收到开始拍摄的信号后，使总角度计数器301和单张角度计数器302同时回零并控制数码照相机101拍摄首张照片，当数码照相机快门速度检测模块403通过数据交换收发处理模块401检测到数码照相机101快门一旦关闭，即通过停顿时间控制模块407控制驱动电机109带动自动旋转云台105和数码照相机101作匀速旋转，同时总角度计数器301和单张角度计数器302都开始根旋转角度检测器111检测到的据实际运行的角度进行计数，当单张角度计数器302达到预定角度且单张角度计数器显示屏307与单张角度计数器预设显示屏308数值一致时，如预设的15度，单张角度计数器302自动回零，由角度控制模块405控制驱动电机109急速刹停，数码照相机拍摄控制模块404控制数码照相机101拍摄照片；由此循环，直到总角度计数器301的总角度计数器显示屏305达到预设的角度且与总角度计数器预设显示屏306数值一致时，如预设的120度，驱动电机109停转，数码照相机101拍摄最后一张照片，这样就完成了一组全景照片的拍摄过程。

如果一般室外现场光线充足的情况下，数码照相机101快门的开合速度较快，停顿时间控制模块407控制驱动电机控制模块405让驱动电机109做本实用新型所特有的不停顿旋转拍摄模式。为了产生不停顿旋转拍摄的功能与效果，本实用新型采用了电机急速反冲刹停的技术，可以让旋转中的数码照相机101在需要做停顿拍摄的时候快速摆脱旋转的惯性，立即处于稳定的状态进行拍摄，以得到高清晰度的画面效果。

如果现场光线较暗，数码照相机101快门打开后需要一定时间的曝光量，时间在数秒至数分钟乃至更长时间的状态下拍摄完成，此时数码照相机快门速度检测模块403检测到数码照相101机尚处于快门打开状态，命令停顿时间控制模块407控制驱动电机控制模块405使驱动电机109刹车并处于停转等待状态；只有当数码照相机快门速度检测模块403检测到数码照相机101快门曝光已完成且快门已关闭后，才发出指令，让驱动电机控制模块405控制驱动电机109继续运转，实现了由数码照相机101的实际快门速度全自动控制运转过程中的停留时间。摄影师无需考虑设置转机的停留时间，可以集中精力拍摄。

简单的说，就是自动旋转云台117停顿后供数码照相机101稳定拍摄的时间由数码照相机101快门速度自动决定。数码照相机101快门打开，自动旋转云台105就停止运转，快门一关闭，自动旋转云台105就立即运转。

步骤 ST9：自动旋转云台控制器110设有拍摄张数计数器309，实时统计实际拍摄张数即时检测数码照相机101是否已有拍摄动作，有效防止漏拍漏计。

步骤 ST10： 数码照相机101将在开始全景拍摄与结束全景拍摄指令之间拍摄所得的多幅图像在拍摄的过程中自动保存在数码照相机101的存储卡中，完成拍摄工作后，可以将数据输入电脑进行拼接，并生成全景照片。

步骤 ST11：结束每次的全景拍摄后，自动旋转云台通过自动回位或手动旋转的方式转回到初始拍摄位置，以便为下一次的全景拍摄做准备。

利用本实施例提供的全景拍摄的装置和方法，使得在全景拍摄过程中，由原来的通过摄影师手动转动来控制角度、停顿时间等，变为全自动控制，使得数码照相机101可均匀地获取用于拼接合成全景照片的高质量的图像，从而有效改善全景拍摄的图片质量。在提高图片质量的同时，也使得全景拍摄变得更为简便，有效提高了用户体验。

上述实施例中提到的内容为本实用新型较佳的实施方式，并非是对本实用新型的限定，在不脱离本实用新型构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.数码照相机智能控制全自动旋转云台，包括：自动旋转云台（105）和自动旋转云台控制器（110）；其特征在于所述数码照相机（101）固定在自动旋转云台（105）上部的固定支架（104）上;自动旋转云台控制器（110）的内部设有驱动电机（109）；所述驱动电机（109）通过电机变速箱（107）作减速后经电机输出主轴（106）带动自动旋转云台（105）与数码照相机（101）做旋转运动；自动旋转云台控制器（110）内设有全自动控制电路板（112），与数码照相机（101）通过快门控制线（113）和快门信号PC同步线（114）作信号连接；数码照相机拍摄控制模块（404）发出的控制信号经数据交换收发处理模块（401）由快门控制线（113）送达数码照相机（101）；所述的数码照相机(101)发出的快门开启、关闭的数字信号通过快门信号PC同步线（114）传送至全自动控制电路板（112）中数据交换收发处理模块（401），经过运算处理后送入数码照相机拍摄控制模块（404），并把数码照相机(101)快门的开启、关闭的数字信号经过数码照相机快门速度检测模块（403）的误码检测后，分别送到驱动电机控制模块（405）和角度控制模块（406）以及停顿时间控制模块（407）;驱动电机控制模块（405），将接收到的角度控制模块（406）和停顿时间控制模块（407）数字信号，经过再次运算，产生的“电机刹停”及“电机运转”两种数字信号，精准控制驱动电机（109）的运转与停顿；数码照相机（101）的快门开、合状态信息经数据交换收发处理模块（401）获取后，控制全自动控制旋转云台在运转过程中供数码照相机（101）拍摄的停留时间；所述的驱动电机控制模块（405）设有电机急速刹停的电流反冲控制装置，当接到停止运转的指令后，电流反冲控制装置立即输出反向脉冲电流，电机急速停止旋转并刹车，瞬间消除自动旋转云台（105）和数码照相机（101）旋转惯性，使由旋转变为停止中的照相机快速进入稳定的状态进行拍摄，得到高清晰度的动态画面；所述数码照相机拍摄控制模块（404）产生的“控制照相机拍摄第N张”的拍摄张数计数器（309），即时检测数码照相机（101）是否已有拍摄动作，有效防止漏拍漏计。

2.根据权利要求 1 所述的数码照相机智能控制全自动旋转云台，其特征在于：总角度计数器（301）和单张角度计数器（302）均设有旋转角度检测器（111）与自动旋转云台控制器（110）内的全自动控制电路板（112）相连接；在启动开始全景拍摄的指令前，预先设置需要转动的总角度和单张角度数，当数码照相机（101）转动到每逢预先设置的单张角度时，则启动控制数码照相机（101）拍摄的指令，当总角度计数达到预先设置数，自动旋转云台（105）停止工作；所述的总角度计数器（301）、单张角度计数器（302）、自动旋转云台（105）的运转与停止及其数码照相机（101）的拍摄都是按预先设置的工作流程全自动控制运行。

3.根据权利要求 1所述的数码照相机智能控制全自动旋转云台，其特征在于：数码照相机（101）的快门速度由自动旋转云台控制器（110）内的数码照相机快门速度检测模块（403）检测到的快门速度，自动计算出数码照相机（101）所需供拍摄的静止时间，控制驱动电机（109）的运转和停止，数码照相机（101）拍摄期间留有足够的安全停顿时间，在稳定的状态下拍摄。

4.根据权利要求 1 所述的数码照相机智能控制全自动旋转云台，其特征在于：采用电机急速反冲刹停的控制技术，可以让旋转中的数码照相机（101）快速摆脱旋转的惯性，立即处于稳定的状态进行拍摄，产生不停顿旋转拍摄的功能与效果，获到高清晰度的画面效果。

5.根据权利要求 1 所述的数码照相机智能控制全自动旋转云台，其特征在于：自动旋转云台控制器（110）与数码照相机（101）之间有快门控制线(113)和快门信号PC同步线（114）相连接。

6.根据权利要求 1 所述的数码照相机智能控制全自动旋转云台，其特征在于：自动旋转云台控制器（110）内设有数据交换收发处理模块（401）,无线遥控接收模块（402）；数码照相机（101）的快门开启、关闭、驱动电机（109）运转中的停机时间、拍摄角度、拍摄张数的数字信号通过数据交换收发处理模块（401）双向传输，相互交换信息和控制信号。

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