WO2021026801A1 - 手持云台及其控制方法 - Google Patents

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WO2021026801A1
WO2021026801A1 PCT/CN2019/100536 CN2019100536W WO2021026801A1 WO 2021026801 A1 WO2021026801 A1 WO 2021026801A1 CN 2019100536 W CN2019100536 W CN 2019100536W WO 2021026801 A1 WO2021026801 A1 WO 2021026801A1
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yaw angle
tilt
pan
handheld
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PCT/CN2019/100536
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Inventor
刘帅
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深圳市大疆创新科技有限公司
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/02—Heads
    • F16M11/04—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand
    • F16M11/06—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting
    • F16M11/12—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting in more than one direction
    • F16M11/121—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting in more than one direction constituted of several dependent joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/02—Heads
    • F16M11/18—Heads with mechanism for moving the apparatus relatively to the stand
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16M—FRAMES, CASINGS OR BEDS OF ENGINES, MACHINES OR APPARATUS, NOT SPECIFIC TO ENGINES, MACHINES OR APPARATUS PROVIDED FOR ELSEWHERE; STANDS; SUPPORTS
    • F16M13/00—Other supports for positioning apparatus or articles; Means for steadying hand-held apparatus or articles
    • F16M13/04—Other supports for positioning apparatus or articles; Means for steadying hand-held apparatus or articles for supporting on, or holding steady relative to, a person, e.g. by chains, e.g. rifle butt or pistol grip supports, supports attached to the chest or head
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/56—Accessories
    • G03B17/561—Support related camera accessories
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback

Definitions

  • the invention relates to the field of pan-tilt, in particular to a handheld pan-tilt and a control method thereof.
  • each axis of the handheld gimbal When the multi-axis handheld gimbal is in follow mode, you can set each axis of the handheld gimbal to free mode or follow mode. Among them, in the free mode, the handle of the handheld gimbal moves, and the corresponding axis does not rotate, and the corresponding axis can be used for stabilization; in the follow mode, the corresponding axis moves with the movement of the handheld gimbal. For example, for a three-axis gimbal, the normal mode is set to follow mode for pitch axis and yaw axis, and free mode for roll axis.
  • the camera When the handheld pan/tilt is switched from forward mode or reverse mode to flashlight mode, the camera will change from yaw following the handle to yaw following the outer frame of the pan/tilt.
  • the gimbal When the handheld pan/tilt is switched from the forward mode or the reverse mode to the flashlight mode, if the joint angle changes, the shooting screen of the camera will change before and after the mode is switched.
  • the gimbal includes an outer frame, a middle frame connected to the outer frame, and an inner frame connected to the middle frame.
  • the outer frame In the forward or reverse mode, the outer frame is configured to rotate around the yaw direction ,
  • the middle frame is configured to rotate around the roll direction, and the inner frame is configured to rotate around the pitch direction.
  • the joint angle of the middle frame will be automatically eliminated when the handheld pan/tilt is switched to the flashlight mode, causing the shooting screen to move randomly.
  • the invention provides a handheld pan/tilt and its control method.
  • the present invention is implemented through the following technical solutions:
  • a method for controlling a handheld pan/tilt head includes a handle and a pan/tilt mounted on the handle.
  • the pan/tilt is used to carry a photographing device. Is configured to rotate in at least two directions, and the pan-tilt includes an outer frame connected with the handle; the method includes:
  • the first mode includes one of a forward mode and a reverse mode
  • the second mode includes a flashlight mode
  • a handheld PTZ includes:
  • a pan/tilt mounted on the handle the pan/tilt is used to carry a photographing device, the pan/tilt is configured to rotate in at least two directions, and the pan/tilt includes an outer frame connected to the handle;
  • a controller set on the handle the controller is used to implement the following operations:
  • the first mode includes one of a forward mode and a reverse mode
  • the second mode includes a flashlight mode
  • the present invention obtains the first yaw angle of the camera and the second yaw angle of the outer frame when the handheld pan/tilt is switched from the first mode to the second mode, and according to The first yaw angle and the second yaw angle are used to control the rotation of the pan/tilt to eliminate the posture change caused by the mode switch of the camera (from the first mode to the second mode), thereby eliminating the shooting image of the camera due to the camera
  • the chaos caused by mode switching meets the user's shooting needs.
  • Figure 1 is a perspective view of a handheld pan/tilt in an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a perspective view of the handheld PTZ shown in Figure 1 when placed upright;
  • FIG. 3 is a method flowchart of a method for controlling a handheld PTZ in an embodiment of the present invention
  • Fig. 4 is a perspective view of the handheld PTZ shown in Fig. 1 in a reverse mode
  • Figure 5 is a perspective view of the handheld PTZ shown in Figure 1 in flashlight mode
  • Figure 6 is a perspective view of the handheld pan/tilt shown in Figure 1 in a flashlight mode
  • FIG. 7 is a method flowchart of a method for controlling a handheld PTZ in another embodiment of the present invention.
  • Fig. 8 is a structural block diagram of a handheld pan-tilt in an embodiment of the present invention.
  • the gimbal For a three-axis handheld gimbal, the gimbal includes an outer frame, a middle frame connected to the outer frame, and an inner frame connected to the middle frame.
  • the outer frame In the forward shooting mode or the reverse shooting mode, the outer frame is configured to rotate around the yaw direction.
  • the middle frame is configured to rotate around the roll direction, and the inner frame is configured to rotate around the pitch direction.
  • the forward mode or the reverse mode if the middle frame has a large joint angle, the joint angle of the middle frame will be automatically eliminated when the handheld pan/tilt is switched to the flashlight mode, causing the shooting screen to move randomly.
  • the camera follows the yaw of the handle.
  • the difference between the yaw angle of the camera and the handle is (BA);
  • the camera follows the yaw of the outer frame, the yaw angle of the camera is A, the yaw angle of the outer frame is C, and when the joint angle of the middle frame ⁇ 0, C ⁇ B , The difference between the yaw angle of the camera and the outer frame is (CA), which is not continuous with the above (BA).
  • CA the difference between the yaw angle of the camera and the outer frame
  • the present invention obtains the first yaw angle of the camera and the second yaw angle of the outer frame when the handheld pan/tilt is switched from the first mode to the second mode. And according to the first yaw angle and the second yaw angle, the pan/tilt is controlled to rotate to eliminate the posture change caused by the mode switching of the camera, thereby eliminating the shooting screen of the camera due to the mode switching of the camera (from the first mode to The chaos generated by the second mode) meets the user's shooting needs.
  • the difference between the yaw angle of the camera and the handle is (BA); when the handheld gimbal is switched from the forward mode to the flashlight mode, the cloud is controlled The amount of rotation (AC) of the camera in the yaw direction, so as to eliminate the difference in yaw angle (CA) between the camera and the outer frame caused when the handheld gimbal is switched from forward mode to flashlight mode.
  • the shooting mode is switched to the flashlight mode, the aiming direction of the shooting device does not change, that is, the phenomenon that the shooting screen is disturbed caused by the switching of the shooting device mode is eliminated.
  • the hand-held pan/tilt in this embodiment of the present invention may include a handle 1 and a pan/tilt 2 provided on the handle 1.
  • the pan/tilt 2 is used to carry the camera 3, and the pan/tilt 2 in this embodiment is configured To rotate in at least two directions, the pan/tilt 2 includes an outer frame 21 connected with the handle 1.
  • the pan/tilt 2 in this embodiment may be a two-axis pan/tilt or a three-axis pan/tilt.
  • the pan/tilt 2 is a three-axis pan/tilt.
  • the pan/tilt 2 may include an outer frame 21, a middle frame 22 connected to the outer frame 21, and a middle frame 22 connected to the middle frame 22.
  • the inner frame, the inner frame is used to carry the camera 3.
  • the outer frame 21 is configured to rotate around a first preset direction
  • the middle frame 22 is configured to rotate around a second preset direction
  • the inner frame is configured to rotate around a third preset direction
  • the inner frame is used for carrying photography Device 3.
  • the middle frame 22 and the inner frame are driven to rotate around the first preset direction, thereby driving the camera 3 to rotate around the first preset direction.
  • the middle frame 22 rotates around the second preset direction
  • the inner frame is driven to rotate in the second preset direction, thereby driving the camera 3 to rotate around the second preset direction.
  • the inner frame rotates around the third preset direction, which drives the camera 3 to rotate around the third preset direction.
  • the pan/tilt head 2 is a two-axis pan/tilt head.
  • the pan/tilt head 2 may include an outer frame and an inner frame connected to the outer frame, and the inner frame is used to carry a camera. Specifically, when the outer frame rotates around the first preset direction, the inner frame is driven to rotate around the first preset direction, thereby driving the camera to rotate around the first preset direction. The inner frame rotates around the second preset direction or the third preset direction to drive the camera to rotate around the second preset direction or the third preset direction.
  • the first preset direction, the second preset direction, and the third preset direction are determined according to the configuration of the pan-tilt 2 and the working mode of the handheld pan-tilt.
  • the PTZ 2 is a three-axis PTZ
  • the handheld PTZ is in the forward mode
  • the outer frame 21 is configured to rotate around the yaw axis
  • the middle frame 22 is configured to roll around.
  • the axis rotates
  • the inner frame is configured to rotate around the pitch axis.
  • the outer frame 21 includes a yaw axis arm and is driven by a yaw axis motor
  • the middle frame 22 includes a roll axis arm and is driven by a roll axis motor
  • the inner frame includes a pitch axis arm and is driven by a pitch axis. motor driven.
  • the handheld pan/tilt also includes a screen 4 and buttons (not shown) provided on the front of the handle 1.
  • the screen 4 faces the user, and the lens of the camera 3 faces away from the user.
  • FIG. 2 it is a state diagram of the handheld PTZ placed upright.
  • X, Y, and Z correspond to the X axis, Y axis, and Z axis directions in the world coordinate system, respectively.
  • the body coordinate system of the handheld gimbal is x1y1z1, where the x1 axis direction points to the front of the handle 1, the y1 axis direction points to the left side of the handle 1, and the z1 axis direction points to the handle 1 above.
  • Fig. 3 is a method flowchart of a handheld pan/tilt control method in an embodiment of the present invention.
  • the handheld PTZ control method of this embodiment may include the following steps:
  • the first mode includes one of the forward mode (as shown in Figure 2) and the reverse mode (as shown in Figure 4).
  • the second mode includes the flashlight mode (from the forward mode or the reverse mode, flipped forward by 90 degrees) Or turn it backwards such as 90 degrees);
  • the outer frame 21 is configured to rotate around the yaw direction;
  • the outer frame 21 is configured to rotate horizontally Rotate in the direction of rolling.
  • the flashlight mode may include one of an upper flashlight mode (as shown in FIG. 5) and a lower flashlight mode (as shown in FIG. 6).
  • the mode switching in step S301 may include the following four situations:
  • the handheld pan/tilt is switched from the forward mode to the flashlight mode, that is, the handheld pan/tilt is switched from the state shown in Figure 2 to the state shown in Figure 5;
  • the handheld pan/tilt is switched from the reverse mode to the flashlight mode, that is, the handheld pan/tilt is switched from the state shown in FIG. 4 to the state shown in FIG. 6.
  • the first yaw angle and the second yaw angle in this embodiment are both Euler angles, and the angle range of the Euler angles is [-180 degrees, 180 degrees].
  • the methods for acquiring the first yaw angle and the second yaw angle are based on the prior art, and will not be specifically described here.
  • the handheld pan/tilt is a two-axis pan/tilt
  • the pan/tilt 2 further includes an inner frame connected to the outer frame
  • the camera 3 is mounted on the inner frame.
  • the inner frame when the handheld gimbal is in the first mode, the inner frame is configured to rotate around the roll direction; when the handheld gimbal is in the second mode, the inner frame is configured to rotate around the yaw direction.
  • the inner frame is configured to rotate around the pitch direction.
  • the handheld PTZ is a three-axis PTZ
  • the PTZ 2 further includes a middle frame 22 connected to the outer frame 21 and an inner frame connected to the middle frame 22,
  • the inner frame is used to mount the camera 3.
  • the middle frame 22 when the handheld gimbal is in the first mode, the middle frame 22 is configured to rotate around the roll direction, and the inner frame is configured to rotate around the pitch direction; when the handheld gimbal is in the second mode, the middle frame 22
  • the inner frame is configured to rotate around the yaw direction, and the inner frame is configured to rotate around the pitch direction.
  • the posture change of the imaging device 3 caused by the mode switching refers to the posture change of the imaging device 3 caused by the mode switching of the imaging device 3.
  • the first angular offset is determined according to the difference between the first yaw angle and the second yaw angle.
  • the difference obtained by subtracting the second yaw angle from the first yaw angle may also be corrected, and the corrected value is used as the first angular offset.
  • the amount of the first angular offset of the pan/tilt 2 is controlled to eliminate the posture change caused by the mode switching of the camera 3 when the handheld pan/tilt is switched from the first mode to the second mode.
  • the posture change caused by the mode switching of the camera 3 will also be caused, which will cause the shooting picture to be chaotic.
  • the camera follows the yaw of the outer frame, assuming that the yaw angle of the camera is A, the yaw angle of the outer frame is C, and the difference between the yaw angle of the camera and the outer frame is (CA);
  • the yaw angle of the camera is A
  • the yaw angle of the handle is B
  • the difference between the yaw angle of the camera and the handle is (BA)
  • B ⁇ C the camera The difference between the yaw angle of the outer frame and the outer frame is (BA), which is different from the above (CA).
  • the handheld pan/tilt control method of this embodiment may include the following steps:
  • the third yaw angle and the fourth yaw angle in this embodiment are also Euler angles, and the third yaw angle is obtained in the prior art, and no specific description is given here.
  • the handheld pan/tilt in this embodiment also includes an accelerometer, which is used to detect the posture qmesa of the camera 3.
  • the posture of the handle 1 is determined according to the posture of the camera 3 and the joint angle of the gimbal.
  • the outer frame 21 is configured to rotate around the yaw axis
  • the frame 22 is configured to rotate about a roll axis
  • the inner frame is configured to rotate about a pitch axis.
  • the gimbal joint angle includes yaw joint angle joint_yaw, roll joint angle joint_roll, and pitch joint angle joint_pitch. Each joint angle is the joint angle of the corresponding axis motor.
  • q_yaw, q_roll and q_pitch are obtained.
  • the conjugate or inverse of q_yaw, q_roll and q_pitch are q_yaw_inv, q_roll_inv and q_pitch_inv respectively.
  • the formula for calculating the attitude qhandle of handle 1 is as follows:
  • joint represents the joint angle
  • q represents the quaternion
  • the fourth yaw angle in this embodiment is the angle value corresponding to the yaw direction in the qhandle.
  • the mode switching in step S701 may include the following four situations:
  • the handheld pan/tilt is switched from flashlight mode to forward mode, that is, the handheld pan/tilt is switched from the state shown in Figure 5 to the state shown in Figure 2;
  • the handheld pan/tilt is switched from the flashlight mode to the reverse mode, that is, the handheld pan/tilt is switched from the state shown in FIG. 6 to the state shown in FIG. 4.
  • control the gimbal 2 to rotate including:
  • the second angular offset is determined according to the difference between the third yaw angle and the fourth yaw angle.
  • gimbal 2 in order to achieve 360-degree shooting in the yaw direction, gimbal 2 will adopt a rotating structure with a mechanical limit greater than 360 degrees.
  • the rotation area of gimbal 2 includes forward rotation Area and reverse area, the gimbal yaw joint angle in the forward rotation area and the gimbal yaw joint angle in the reverse area can both be greater than 180 degrees and less than 360 degrees, and the maximum yaw joint angle in the forward rotation area and the reverse area Mechanical limits are set at the maximum yaw joint angle in the rotation area, so that the gimbal yaw joint angle in the rotation area is greater than 360 degrees.
  • the second angle offset is The displacement controls the rotation of the gimbal 2.
  • the gimbal 2 may not be able to rotate by the second angular offset due to the mechanical limit. Therefore, the gimbal is determined according to the third yaw angle and the fourth yaw angle. Before the second angular offset of 2, obtain the joint angle of the outer frame 21, and then determine the second angular offset according to the joint angle and the difference between the third yaw angle and the fourth yaw angle.
  • the camera 3 does not need to achieve a shooting greater than 360 degrees in the yaw direction.
  • the gimbal yaw joint angle in the forward rotation area and the gimbal yaw joint angle in the reverse area are both less than or equal to 180 degrees, the first angular offset is also within the range of the gimbal yaw joint angle in the turning area and the gimbal yaw joint angle in the reversal area, so when the gimbal is held in hand, it is switched from forward mode or reverse mode to In flashlight mode, directly set the first angular offset to the difference obtained by subtracting the second yaw angle from the first yaw angle. There is no mechanical limit that causes the gimbal 2 to be unable to rotate the first angular offset size.
  • the second angular offset is determined according to the joint angle and the difference between the third yaw angle and the fourth yaw angle
  • the difference obtained by subtracting the fourth yaw angle from the third yaw angle can also be corrected, and the corrected value is used as the second angle Offset.
  • the first preset angle range is greater than or equal to -180 degrees and less than or equal to 180 degrees.
  • CA the difference between the yaw angle of the camera and the outer frame
  • the gimbal is controlled
  • the size of the heading rotation (AB) so as to eliminate the difference (BA) of the yaw angle between the camera and the handle caused when the handheld gimbal is switched from the flashlight mode to the forward mode (BA), so that the handheld gimbal switches from the flashlight mode to the forward mode
  • the direction that the camera is aimed at does not change, that is, the phenomenon of the shooting screen chaos caused by the mode switching of the camera is eliminated.
  • the second angular offset when the joint angle is in the second preset angle range, the second angular offset is: the third yaw angle minus the difference obtained by subtracting the fourth yaw angle and the sum of 360 degrees, that is ,
  • the second angular offset the third yaw angle-(the fourth yaw angle + 360 degrees).
  • the difference obtained by subtracting the fourth yaw angle and 360 degrees from the third yaw angle can also be corrected to correct The value is used as the second angular offset.
  • the second preset angle range is greater than or equal to -360 degrees and less than or equal to -180 degrees.
  • the second angle offset is: the sum of the third yaw angle and 360 degrees minus the difference obtained by subtracting the fourth yaw angle, that is, ,
  • the second angular offset (third yaw angle+360 degrees)-fourth yaw angle.
  • the difference obtained by subtracting the fourth yaw angle from the sum of the third yaw angle and 360 degrees can also be corrected to modify The value is used as the second angular offset.
  • the third preset angle range is greater than or equal to 180 degrees and less than or equal to 360 degrees.
  • the amount of the second angular offset that the pan/tilt 2 rotates is controlled to eliminate the posture change caused by the mode switching of the camera 3 when the handheld pan/tilt is switched from the second mode to the first mode.
  • the control amount input by the user is acquired in the second mode, it needs to be controlled according to the first angular offset and the control amount
  • the pan/tilt 2 rotates; similarly, if the control amount input by the user is acquired in the first mode after the handheld pan/tilt is switched from the second mode to the first mode, it needs to be based on the second angular offset and the control amount Control PTZ 2 rotation.
  • the first angular offset or the second The angle offset is superimposed on the desired posture corresponding to the aforementioned control amount to obtain the target posture of the pan/tilt 2; according to the target posture, the rotation of the pan/tilt 2 is controlled.
  • the target posture is yaw_angle_err_upright_underslung
  • yaw_angle_err_upright_underslung -target.euler.yaw+euler_handle[EULER_Y]+follow_yaw_offset_rad_in_earth;
  • yaw_angle_err_upright_underslung is as follows:
  • yaw_angle_err_upright_underslung -target.euler.yaw+euler_outer_arm[EULER_Y]+follow_yaw_offset_rad_in_earth;
  • the target posture is yaw_angle_err_upright_underslung Calculated as follows:
  • yaw_angle_err_upright_underslung -target.euler.yaw+euler_handle[EULER_Y]+follow_yaw_offset_rad_in_earth+PI;
  • the target posture is yaw_angle_err_upright_underslung Calculated as follows:
  • yaw_angle_err_upright_underslung -target.euler.yaw+euler_outer_arm[EULER_Y]+follow_yaw_offset_rad_in_earth+PI;
  • target.euler.yaw is the desired attitude obtained according to the control amount input by the user
  • euler_handle[EULER_Y] is the yaw angle of the current handle 1
  • outer_arm[EULER_Y] is the yaw angle of the current outer frame
  • the yaw-offset is the angle offset when the mode is switched.
  • the angle offset is the first angle offset; when the handheld gimbal switches from the second mode to In the first mode, the angular offset is the second angular offset.
  • setting euler_handle[EULER_Y] or outer_arm[EULER_Y] is to make the gimbal follow the yaw angle of handle 1 or the yaw angle of the outer frame.
  • PI that is, 180 degrees. For example, suppose that the handheld pan/tilt is upright when turned on, and the camera of the camera 3 faces the user, but after rotating 180 degrees, the camera will face the user At this time, you can adjust the yaw angle so that the camera is still facing the user, that is, add PI.
  • an embodiment of the present invention also provides a handheld pan/tilt.
  • the handheld pan/tilt in this embodiment includes a handle 1. , PTZ 2 and controller 5.
  • the pan/tilt 2 is set on the handle 1, and the pan/tilt 2 is used to carry the camera 3, the pan/tilt 2 of this embodiment is configured to rotate in at least two directions, and the pan/tilt 2 includes a device connected to the handle 1. Outer frame 21.
  • the controller 5 is arranged in the handle 1.
  • the controller 5 is arranged in the handle 1.
  • the controller 5 is used to implement the following operations: when the pan/tilt 2 is in the follow mode, when the handheld pan/tilt is switched from the first mode to the second mode, obtain the first yaw angle and the outer frame 21 of the camera 3 The second yaw angle; according to the first yaw angle and the second yaw angle, control the gimbal 2 to rotate to eliminate the attitude change caused by the mode switching of the camera 3; wherein the first mode includes forward mode and reverse mode One of the modes, the second mode includes a flashlight mode; when the handheld gimbal is in the first mode, the outer frame 21 is configured to rotate around the yaw direction; when the handheld gimbal is in the second mode, the outer frame 21 is configured To rotate around the roll direction.
  • the controller 5 in this embodiment may be a central processing unit (CPU).
  • the controller 5 may further include a hardware chip.
  • the aforementioned hardware chip may be an application-specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD) or a combination thereof.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • PLD programmable logic device
  • the above-mentioned PLD may be a complex programmable logic device (CPLD), a field-programmable gate array (FPGA), a generic array logic (GAL) or any combination thereof.
  • CPLD complex programmable logic device
  • FPGA field-programmable gate array
  • GAL generic array logic
  • an embodiment of the present invention also provides a computer-readable storage medium on which a computer program is stored, and when the program is executed by a processor, the steps of the handheld pan/tilt control method of the above-mentioned embodiment are realized.
  • the computer-readable storage medium may be the internal storage unit of the handheld pan/tilt head described in any of the foregoing embodiments, such as a hard disk or a memory.
  • the computer-readable storage medium may also be an external storage device of a handheld PTZ, such as a plug-in hard disk, a smart media card (SMC), an SD card, and a flash card (Flash Card) equipped on the device. Wait.
  • the computer-readable storage medium may also include both an internal storage unit of the handheld pan-tilt and an external storage device.
  • the computer-readable storage medium is used to store the computer program and other programs and data required by the handheld pan/tilt, and can also be used to temporarily store data that has been output or will be output.
  • the program can be stored in a computer readable storage medium. During execution, it may include the procedures of the above-mentioned method embodiments.
  • the storage medium may be a magnetic disk, an optical disc, a read-only memory (Read-Only Memory, ROM), or a random access memory (Random Access Memory, RAM), etc.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

一种手持云台及其控制方法，所述方法包括：在云台(2)处于跟随模式下，当手持云台由第一模式切换至第二模式时，获取拍摄装置(3)的第一偏航角和外框架(21)的第二偏航角；根据第一偏航角和第二偏航角，控制云台(2)转动，以消除拍摄装置(3)模式切换产生的姿态变化；其中，第一模式包括正拍模式、倒拍模式中的一种，第二模式包括手电筒模式；当手持云台处于第一模式时，外框架(21)被配置为绕偏航方向转动；当手持云台处于第二模式时，外框架(21)被配置为绕横滚方向转动。所述手持云台及其控制方法能够保证手持云台在由第一模式切换至第二模式时，拍摄装置(3)的拍摄画面不随模式切换乱动。

Description

手持云台及其控制方法 技术领域
本发明涉及云台领域，尤其涉及一种手持云台及其控制方法。
背景技术
当多轴手持云台处于跟随模式时，可以将手持云台的各个轴设置为free模式或follow模式。其中，在free模式下，手持云台的手柄运动，对应轴不转动，对应轴能够用于增稳；在follow模式下，对应轴跟随手持云台的运动而运动。例如，对于三轴云台，常规模式设置为：俯仰轴、偏航轴为follow模式，横滚轴为free模式。
当手持云台由正拍模式或倒拍模式切换到手电筒模式时，拍摄装置会从跟随手柄的yaw变换到跟随云台外框架的yaw。在手持云台由正拍模式或倒拍模式切换到手电筒模式时，若关节角产生变化，就会造成拍摄装置的拍摄画面在模式切换前后产生变化。如对于三轴手持云台，云台包括外框架、与外框架连接的中框架以及与中框架连接的内框架，在正拍模式或倒拍模式下，外框架被配置为绕偏航方向转动，中框架被配置为绕横滚方向转动，内框架被配置为绕俯仰方向转动。在正拍模式或倒拍模式下，若中框架有很大的关节角，那么，将手持云台切换到手电筒模式时，中框架的关节角就会自动消掉，导致拍摄画面乱动。
发明内容
本发明提供一种手持云台及其控制方法。
具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：
根据本发明的第一方面，提供一种手持云台的控制方法，所述手持云台包括手柄和设置于所述手柄上的云台，所述云台用于搭载拍摄装置，所述云台被配置为绕至少两个方向转动，且所述云台包括与所述手柄连接的外框架；所述方法包括：
在所述云台处于跟随模式下，当所述手持云台由第一模式切换至第二模式时，获取所述拍摄装置的第一偏航角和所述外框架的第二偏航角；
根据所述第一偏航角和所述第二偏航角，控制所述云台转动，以消除所述拍摄装置模式切换产生的姿态变化；
其中，所述第一模式包括正拍模式、倒拍模式中的一种，所述第二模式包括手电筒模式；当所述手持云台处于所述第一模式时，所述外框架被配置为绕偏航方向转动；当所述手持云台处于所述第二模式时，所述外框架被配置为绕横滚方向转动。
根据本发明的第二方面，提供一种手持云台，所述手持云台包括：
手柄；
设置于所述手柄上的云台，所述云台用于搭载拍摄装置，所述云台被配置为绕至少两个方向转动，且所述云台包括与所述手柄连接的外框架；和
设于手柄的控制器，所述控制器用于实现如下操作：
在所述云台处于跟随模式下，当所述手持云台由第一模式切换至第二模式时，获取所述拍摄装置的第一偏航角和所述外框架的第二偏航角；
根据所述第一偏航角和所述第二偏航角，控制所述云台转动，以消除所述拍摄装置模式切换产生的姿态变化；
其中，所述第一模式包括正拍模式、倒拍模式中的一种，所述第二模式包括手电筒模式；当所述手持云台处于所述第一模式时，所述外框架被配置为绕偏航方向转动；当所述手持云台处于所述第二模式时，所述外框架被配置为绕横滚方向转动。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明通过获取手持云台由第一模式切换至第二模式时的拍摄装置的第一偏航角和外框架的第二偏航角，并根据第一偏航角和第二偏航角，控制云台转动，以消除拍摄装置模式切换(由第一模式切换至第二模式)产生的姿态变化，从而消除了拍摄装置的拍摄画面由于拍摄装置模式切换产生的乱动，满足用户拍摄需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中的手持云台的立体图；
图2是图1所示的手持云台正立放置时的立体图；
图3是本发明一实施例中的手持云台的控制方法的方法流程图；
图4是图1所示的手持云台处于倒拍模式的立体图；
图5是图1所示的手持云台处于上手电筒模式的立体图；
图6是图1所示的手持云台处于下手电筒模式的立体图；
图7是本发明另一实施例中的手持云台的控制方法的方法流程图；
图8是本发明一实施例中的手持云台的结构框图。
附图标记：1：手柄；2：云台；21：外框架；22：中框架；3：拍摄装置；4：屏幕；5：控制器。
具体实施方式
对于三轴手持云台，云台包括外框架、与外框架连接的中框架以及与中框架连接的内框架，在正拍模式或倒拍模式下，外框架被配置为绕偏航方向转动，中框架被配置为绕横滚方向转动，内框架被配置为绕俯仰方向转动。在正拍模式或倒拍模式下，若中框架有很大的关节角，那么，将手持云台切换到手电筒模式时，中框架的关节角就会自动消掉，导致拍摄画面乱动。例如，在正拍模式下，拍摄装置跟随手柄的yaw，假设拍摄装置的偏航角为A，手柄的偏航角为B，拍摄装置与手柄的偏航角的差异为(B-A)；当手持云台由正拍模式切换到手电筒模式时，拍摄装置跟随外框架的yaw，拍摄装置的偏航角为A，外框架的偏航角为C，当中框架的关节角≠0时，C≠B，拍摄装置与外框架的偏航角的差异为(C-A)，与上述(B-A)不连续，手持云台由正拍模式切换成手电筒模式时，拍摄装置对准的方向发生改变，也即，拍摄装置模式切换导致了拍摄画面乱动。
针对摄装置模式切换导致的拍摄画面乱动的问题，本发明通过获取手持云台由第一模式切换至第二模式时的拍摄装置的第一偏航角和外框架的第二偏航角，并根据第一偏航角和第二偏航角，控制云台转动，以消除拍摄装置模式切换产生的姿态变化，从而消除了拍摄装置的拍摄画面由于拍摄装置模式切换(由第一模式切换至第二模式)产生的乱动，满足用户拍摄需求。
例如，沿用上述的例子，本发明的手持云台在正拍模式下，拍摄装置与手柄的偏航角的差异为(B-A)；当手持云台由正拍模式切换到手电筒模式时，控制云台在偏航方向转动(A-C)的大小，从而消除上述手持云台由正拍模式切换到手电筒模式时导致的拍摄装置与外框架的偏航角的差异(C-A)，使得手持云台由正拍模式切换成手电筒模式时，拍摄装置对准的方向不改变，也即，消除了拍摄装置模式切换导致的拍摄画面乱动的现象。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
结合图1和图2，本发明实施例的手持云台可以包括手柄1和设置于手柄1上的云台2，该云台2用于搭载拍摄装置3，本实施例的云台2被配置为绕至少两个方向转动，且云台2包括与手柄1连接的外框架21。
本实施例的云台2可为两轴云台或三轴云台。例如，在一实施例中，云台2为三轴云台，结合图1和图2，该云台2可包括外框架21、与外框架21连接的中框架22 以及与中框架22连接的内框架，内框架用于搭载拍摄装置3。其中，外框架21被配置为绕第一预设方向转动，中框架22被配置为绕第二预设方向转动，内框架被配置为绕第三预设方向转动，且内框架用于搭载拍摄装置3。具体的，外框架21绕第一预设方向转动时，带动中框架22和内框架绕第一预设方向转动，从而带动拍摄装置3绕第一预设方向转动。中框架22绕第二预设方向转动时，带动内框架在第二预设方向转动，从而带动拍摄装置3绕第二预设方向转动。内框架绕第三预设方向转动，带动拍摄装置3绕第三预设方向转动。
在另一实施例中，云台2为两轴云台，该云台2可包括外框架和与外框架连接的内框架，内框架用于搭载拍摄装置。具体的，外框架绕第一预设方向转动时，带动内框架绕第一预设方向转动，从而带动拍摄装置绕第一预设方向转动。内框架绕第二预设方向或第三预设方向转动，带动拍摄装置绕第二预设方向或第三预设方向转动。
上述实施例中，第一预设方向、第二预设方向和第三预设方向根据云台2的构型以及手持云台的工作模式确定。例如，如图2所示实施例中，云台2为三轴云台，手持云台处于正拍模式下，外框架21被配置为绕偏航轴转动，中框架22被配置为绕横滚轴转动，内框架被配置为绕俯仰轴转动。其中，外框架21包括偏航轴轴臂，且由偏航轴电机驱动，中框架22包括横滚轴轴臂，且由横滚轴电机驱动，内框架包括俯仰轴轴臂，且由俯仰轴电机驱动。
此外，本发明实施例中，结合图1和图2，手持云台还包括设于手柄1正面的屏幕4和按键(未标出)等。手持云台正立放置时，屏幕4朝向用户，拍摄装置3的镜头背对用户，如图2所示，为手持云台正立放置的状态图。图1和图2中，X、Y、Z分别对应为世界坐标系中的X轴、Y轴、Z轴方向。如图2所示，手持云台正立放置时，手持云台的机体坐标系为x1y1z1，其中，x1轴方向指向手柄1的前方，y1轴方向指向手柄1的左侧，z1轴方向指向手柄1的上方。
以下实施例将对本实施例的手持云台控制方法进行说明。
图3是本发明一实施例中的手持云台控制方法的方法流程图。参见图3，本实施例的手持云台控制方法可包括如下步骤：
S301：在云台2处于跟随模式下，当手持云台由第一模式切换至第二模式时，获取拍摄装置3的第一偏航角和外框架21的第二偏航角；其中，第一模式包括正拍模式(如图2所示)、倒拍模式(如图4所示)中的一种，第二模式包括手电筒模式(由正拍模式或倒拍模式，向前翻转90度或向后翻转诸如90度得到)；当手持云台处于第一模式时，外框架21被配置为绕偏航方向转动；当手持云台处于第二模式时，外框架21被配置为绕横滚方向转动。
本实施例中，在云台2处于跟随模式下，若手柄1的姿态产生变化，则云台2的姿态会跟随手柄1的姿态变化而变化。
其中，手电筒模式可以包括上手电筒模式(如图5所示)、下手电筒模式(如图6所示)中的一种。
步骤S301中的模式切换可以包括如下四种情况：
(1)、手持云台由正拍模式切换至上手电筒模式，即手持云台由图2所示的状态切换至图5所示的状态；
(2)、手持云台由正拍模式切换至下手电筒模式，即手持云台由图2所示的状态切换至图6所示的状态；
(3)、手持云台由倒拍模式切换至上手电筒模式，即手持云台由图4所示的状态切换至图5所示的状态；
(4)、手持云台由倒拍模式切换至下手电筒模式，即手持云台由图4所示的状态切换至图6所示的状态。
本实施例的第一偏航角、第二偏航角均为欧拉角，欧拉角的角度范围为[-180度，180度]。第一偏航角、第二偏航角的获取方式为现有技术，在此不作具体说明。
在某些实施例中，手持云台为两轴云台，云台2还包括与外框架连接的内框架，拍摄装置3搭载在内框架上。可选的，当手持云台处于第一模式时，内框架被配置为绕横滚方向转动；当手持云台处于第二模式时，内框架被配置为绕偏航方向转动。可选的，当手持云台处于第一模式或第二模式时，内框架被配置为绕俯仰方向转动。
在某些实施例中，结合图1、图2以及图4，手持云台为三轴云台，云台2还包括与外框架21连接的中框架22以及与中框架22连接的内框架，内框架用于搭载拍摄装置3。本实施例中，当手持云台处于第一模式时，中框架22被配置为绕横滚方向转动，内框架被配置为绕俯仰方向转动；当手持云台处于第二模式时，中框架22被配置为绕偏航方向转动，内框架被配置为绕俯仰方向转动。
S302：根据第一偏航角和第二偏航角，控制云台2转动，以消除拍摄装置3模式切换产生的姿态变化。
需要说明的是，本发明实施例中，拍摄装置3模式切换产生的姿态变化是指：由于拍摄装置3模式切换导致的拍摄装置3的姿态变化。
在根据第一偏航角和第二偏航角，控制云台2转动时，可以包括如下步骤：
(1)、根据第一偏航角和第二偏航角，确定云台2的第一角度偏移量；
本实施例中，第一角度偏移量为根据第一偏航角和第二偏航角的差值确定。可选的，第一角度偏移量为：第一偏航角减去第二偏航角获得的差值，也就，第一角度偏移量＝第一偏航角-第二偏航角。当然，在其他实施例中，也可以对第一偏航角减去第二偏航角获得的差值进行修正，将修正值作为第一角度偏移量。
(2)、根据第一角度偏移量，控制云台2转动。
本实施例中，控制云台2转动第一角度偏移量的大小，从而消除手持云台由第一模式切换至第二模式时，导致的拍摄装置3模式切换产生的姿态变化。
此外，在云台2处于跟随模式下，当手持云台由第二模式切换至第一模式时，也会导致拍摄装置3模式切换产生的姿态变化，从而导致拍摄画面乱动。例如，在手电筒模式下，拍摄装置跟随外框架的yaw，假设拍摄装置的偏航角为A，外框架的偏航角为C，拍摄装置与外框架的偏航角的差异为(C-A)；当拍摄装置由手电筒模式切换成正拍模式时，拍摄装置的偏航角为A，手柄的偏航角为B，拍摄装置与手柄的偏航角的差异为(B-A)，B≠C，拍摄装置与外框架的偏航角的差异为(B-A)，与上述(C-A)不同，可见，手持云台由手电筒模式切换成正拍模式时，拍摄装置对准的方向发生改变，也即，拍摄装置模式切换导致了拍摄画面乱动。
为消除手持云台由第二模式切换至第一模式时的拍摄装置3模式切换产生的姿态变化，请参见图7，本实施例的手持云台控制方法可包括如下步骤：
S701：当手持云台由第二模式切换至第一模式时，获取拍摄装置3的第三偏航角和手柄1的第四偏航角；
本实施例的第三偏航角、第四偏航角也为欧拉角，第三偏航角的获取方式为现有技术，在此不作具体说明。
本实施例的手持云台还包括加速度计，该加速度计用于检测拍摄装置3的姿态qmesa。手柄1的姿态是根据拍摄装置3的姿态和云台关节角确定的，以三轴云台为例，当手持云台处于第一模式时，外框架21被配置为绕偏航轴转动，中框架22被配置为绕横滚轴转动，内框架被配置为绕俯仰轴转动。云台关节角包括偏航关节角joint_yaw、横滚关节角joint_roll和俯仰关节角joint_pitch，各关节角即为对应轴电机的关节角。根据轴角转换公式得到q_yaw、q_roll和q_pitch，q_yaw、q_roll和q_pitch的共轭或逆分别为q_yaw_inv、q_roll_inv和q_pitch_inv。手柄1的姿态qhandle的计算公式如下：
qhandle＝qmesa*q_pitch_inv*q_roll_inv*q_yaw_inv    (1)
其中，joint表示关节角，q表示四元数。
本实施例的第四偏航角即为qhandle中对应偏航方向的角度值。
步骤S701中的模式切换可以包括如下四种情况：
(1)、手持云台由上手电筒模式切换至正拍模式，即手持云台由图5所示的状态切换至图2所示的状态；
(2)、手持云台由下手电筒模式切换至正拍模式，即手持云台由图6所示的状态 切换至图2所示的状态；
(3)、手持云台由上手电筒模式切换至倒拍模式，即手持云台由图5所示的状态切换至图4所示的状态；
(4)、手持云台由下手电筒模式切换至倒拍模式，即手持云台由图6所示的状态切换至图4所示的状态。
S702：根据第三偏航角和第四偏航角，控制云台2转动，以消除拍摄装置3模式切换产生的姿态变化。
基于S701和S702，进一步消除了拍摄装置3的拍摄画面由于拍摄装置3模式切换(由第二模式切换至第一模式)产生的乱动，满足用户拍摄需求。
根据第三偏航角和第四偏航角，控制云台2转动，包括：
(1)、根据第三偏航角和第四偏航角，确定云台2的第二角度偏移量；
本实施例中，第二角度偏移量为根据第三偏航角和第四偏航角的差值确定。
通常，手持云台在正拍模式或倒拍模式下，为了在偏航方向实现360度拍摄，云台2会采用大于360度范围带机械限位的旋转结构，云台2转动区域包括正转区域和反转区域，正转区域的云台偏航关节角和反转区域的云台偏航关节角均可以大于180度并小于360度，并在正转区域的最大偏航关节角和反转区域的最大偏航关节角处分别设置机械限位，使得云台转动区域的云台偏航关节角大于360度。当手持云台由手电筒模式切换至正拍模式或倒拍模式时，若直接将第二角度偏移量设置为第三偏航角和第四偏航角的差值，再根据第二角度偏移量控制云台2的转动，则可能由于存在机械限位，导致云台2无法转动第二角度偏移量的大小，故在根据第三偏航角和第四偏航角，确定云台2的第二角度偏移量之前，获取外框架21的关节角，再根据关节角以及第三偏航角和第四偏航角的差值确定第二角度偏移量。而手持云台在手电筒模式下，拍摄装置3在偏航方向不需要实现大于360度的拍摄，正转区域的云台偏航关节角和反转区域的云台偏航关节角均小于或等于180度，第一角度偏移量也在转区域的云台偏航关节角和反转区域的云台偏航关节角的范围内，故当手持云台由正拍模式或倒拍模式切换至手电筒模式时，直接将第一角度偏移量设置为第一偏航角减去第二偏航角获得的差值，不存在由于机械限位导致云台2无法转动第一角度偏移量的大小。
在根据关节角以及第三偏航角和第四偏航角的差值确定第二角度偏移量时，在一些实施例中，当关节角处于第一预设角度范围时，第二角度偏移量为：第三偏航角减去第四偏航角获得的差值，也即，当关节角处于第一预设角度范围时，第二角度偏移量＝第三偏航角-第四偏航角。当然，在另外一些实施例中，当关节角处于第一预设角度范围时，也可以对第三偏航角减去第四偏航角获得的差值进行修正，将修正值作为第二角度偏移量。可选的，第一预设角度范围为大于等于-180度且小于等于180度。 例如，本发明实施例的手持云台在手电筒模式下，拍摄装置与外框架的偏航角的差异为(C-A)；当手持云台由手电筒模式切换到正拍模式时，控制云台在偏航方向转动(A-B)的大小，从而消除上述手持云台由手电筒模式切换到正拍模式时导致的拍摄装置与手柄的偏航角的差异(B-A)，使得手持云台由手电筒模式切换成正拍模式时，拍摄装置对准的方向不改变，也即，消除了拍摄装置模式切换导致的拍摄画面乱动的现象。
在一些实施例中，当关节角处于第二预设角度范围时，第二角度偏移量为：第三偏航角减去第四偏航角与360度之和获得的差值，也即，当关节角处于第二预设角度范围时，第二角度偏移量＝第三偏航角-(第四偏航角+360度)。当然，在另外一些实施例中，当关节角处于第二预设角度范围时，也可以对第三偏航角减去第四偏航角与360度之和获得的差值进行修正，将修正值作为第二角度偏移量。可选的，第二预设角度范围为大于等于-360度且小于等于-180度。
在一些实施例中，当关节角处于第三预设角度范围时，第二角度偏移量为：第三偏航角与360度之和减去第四偏航角获得的差值，也即，当关节角处于第三预设角度范围时，第二角度偏移量＝(第三偏航角+360度)-第四偏航角。当然，在另外一些实施例中，当关节角处于第三预设角度范围时，也可以对第三偏航角与360度之和减去第四偏航角获得的差值进行修正，将修正值作为第二角度偏移量。可选的，第三预设角度范围为大于等于180度且小于等于360度。
(2)、根据第二角度偏移量，控制云台2转动。
本实施例中，控制云台2转动第二角度偏移量的大小，从而消除手持云台由第二模式切换至第一模式时，导致的拍摄装置3模式切换产生的姿态变化。
在某些实施例中，若在手持云台由第一模式切换至第二模式之后，在第二模式下获取到用户输入的控制量，则需要根据第一角度偏移量和控制量来控制云台2转动；同样地，若在手持云台由第二模式切换至第一模式之后，在第一模式下获取到用户输入的控制量，则需要根据第二角度偏移量和控制量来控制云台2转动。
在根据第一角度偏移量和控制量来控制云台2转动或根根据第二角度偏移量和控制量来控制云台2转动时，具体的，将第一角度偏移量或第二角度偏移量叠加到上述控制量对应的期望姿态，得到云台2的目标姿态；根据目标姿态，控制云台2转动。
例如，若手持云台在开机时进入正拍模式，当前由手电筒模式切换至正拍模式，或手持云台在开机时进入倒拍模式，当前由手电筒模式切换至倒拍模式，则目标姿态yaw_angle_err_upright_underslung的计算公式如下：
yaw_angle_err_upright_underslung＝-target.euler.yaw+euler_handle[EULER_Y]+follow_yaw_offset_rad_in_earth；
又如，若手持云台在开机时进入正拍模式，当前由正拍模式切换至手电筒模式， 或手持云台在开机时进入倒拍模式，当前由倒拍模式切换至手电筒模式，则目标姿态yaw_angle_err_upright_underslung的计算公式如下：
yaw_angle_err_upright_underslung＝-target.euler.yaw+euler_outer_arm[EULER_Y]+follow_yaw_offset_rad_in_earth；
又如，若手持云台开机时进入正拍模式，当前由手电筒模式进入倒拍模式，或，若手持云台开机时进入倒拍模式，当前由手电筒模式进入正拍模式，则目标姿态yaw_angle_err_upright_underslung的计算公式如下：
yaw_angle_err_upright_underslung＝-target.euler.yaw+euler_handle[EULER_Y]+follow_yaw_offset_rad_in_earth+PI；
又如，若手持云台开机时进入正拍模式，当前由倒拍模式切换至手电筒模式，或手持云台开机时进入倒拍模式，当前由正拍模式切换至手电筒模式，则目标姿态yaw_angle_err_upright_underslung的计算公式如下：
yaw_angle_err_upright_underslung＝-target.euler.yaw+euler_outer_arm[EULER_Y]+follow_yaw_offset_rad_in_earth+PI；
上述实施例中，target.euler.yaw是根据用户输入的控制量得到的期望姿态，euler_handle[EULER_Y]是当前手柄1的偏航角，outer_arm[EULER_Y]是当前外框的偏航角，follow-yaw-offset是模式切换时的角度偏移量，当手持云台由第一模式切换至第二模式时，角度偏移量为第一角度偏移量；当手持云台由第二模式切换至第一模式时，角度偏移量为第二角度偏移量。
上述公式中，设置euler_handle[EULER_Y]或outer_arm[EULER_Y]是为了使云台跟随手柄1的偏航角或外框的偏航角运动。
在开机模式与第一模式不对应时，需要加PI(即180度)，比如，假设手持云台在开机时正立，拍摄装置3的摄像头朝向用户，但旋转180度以后，摄像头会朝向用户的反向面，这个时候可以通过调整偏航角，使得摄像头仍然朝向用户，即加PI。
对应于上述实施例的手持云台控制方法，本发明实施例还提供一种手持云台，结合图1至图2、图4-图6以及图8，本实施例的手持云台包括手柄1、云台2和控制器5。其中，云台2设置于手柄1上，并且，云台2用于搭载拍摄装置3，本实施例的云台2被配置为绕至少两个方向转动，且云台2包括与手柄1连接的外框架21。控制器5设于手柄1，可选的，控制器5设于手柄1内。
具体的，控制器5用于实现如下操作：在云台2处于跟随模式下，当手持云台由第一模式切换至第二模式时，获取拍摄装置3的第一偏航角和外框架21的第二偏航角；根据第一偏航角和第二偏航角，控制云台2转动，以消除拍摄装置3模式切换产生的姿态变化；其中，第一模式包括正拍模式、倒拍模式中的一种，第二模式包括手电筒 模式；当手持云台处于第一模式时，外框架21被配置为绕偏航方向转动；当手持云台处于第二模式时，外框架21被配置为绕横滚方向转动。
控制器5的实现过程和工作原理可参见上述实施例的手持云台控制方法的描述，此处不再赘述。
本实施例的控制器5可以是中央处理器(central processing unit，CPU)。控制器5还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)或其任意组合。
此外，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例的手持云台控制方法的步骤。
所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的手持云台的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是手持云台的外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、SD卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步的，所述计算机可读存储介质还可以既包括手持云台的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述手持云台所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明部分实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (32)

  1. 一种手持云台的控制方法，其特征在于，所述手持云台包括手柄和设置于所述手柄上的云台，所述云台用于搭载拍摄装置，所述云台被配置为绕至少两个方向转动，且所述云台包括与所述手柄连接的外框架；所述方法包括：
    在所述云台处于跟随模式下，当所述手持云台由第一模式切换至第二模式时，获取所述拍摄装置的第一偏航角和所述外框架的第二偏航角；
    根据所述第一偏航角和所述第二偏航角，控制所述云台转动，以消除所述拍摄装置模式切换产生的姿态变化；
    其中，所述第一模式包括正拍模式、倒拍模式中的一种，所述第二模式包括手电筒模式；当所述手持云台处于所述第一模式时，所述外框架被配置为绕偏航方向转动；当所述手持云台处于所述第二模式时，所述外框架被配置为绕横滚方向转动。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一偏航角和所述第二偏航角，控制所述云台转动，包括：
    根据所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定所述云台的第一角度偏移量；
    根据所述第一角度偏移量，控制所述云台转动。
  3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一角度偏移量为根据所述第一偏航角和所述第二偏航角的差值确定。
  4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一角度偏移量为：所述第一偏航角减去所述第二偏航角获得的差值。
  5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    当所述手持云台由所述第二模式切换至所述第一模式时，获取所述拍摄装置的第三偏航角和所述手柄的第四偏航角；
    根据所述第三偏航角和所述第四偏航角，控制所述云台转动，以消除所述拍摄装置模式切换产生的姿态变化。
  6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三偏航角和所述第四偏航角，控制所述云台转动，包括：
    根据所述第三偏航角和所述第四偏航角，确定所述云台的第二角度偏移量；
    根据所述第二角度偏移量，控制所述云台转动。
  7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二角度偏移量为根据所述第三偏航角和所述第四偏航角的差值确定。
  8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三偏航角和所述第四偏航角，确定所述云台的第二角度偏移量之前，还包括：
    获取所述外框架的关节角；
    所述第二角度偏移量为根据所述关节角以及所述第三偏航角和所述第四偏航角的差值确定。
  9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述关节角处于第一预设角度范 围时，所述第二角度偏移量为：所述第三偏航角减去所述第四偏航角获得的差值。
  10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一预设角度范围为大于等于-180度且小于等于180度。
  11. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述关节角处于第二预设角度范围时，所述第二角度偏移量为：所述第三偏航角减去所述第四偏航角与360度之和获得的差值。
  12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二预设角度范围为大于等于-360度且小于等于-180度。
  13. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述关节角处于第三预设角度范围时，所述第二角度偏移量为：所述第三偏航角与360度之和减去所述第四偏航角获得的差值。
  14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第三预设角度范围为大于等于180度且小于等于360度。
  15. 根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述手持云台为两轴云台，所述云台还包括与所述外框架连接的内框架，所述拍摄装置搭载在所述内框架上；
    当所述手持云台处于所述第一模式时，所述内框架被配置为绕横滚方向转动；当所述手持云台处于所述第二模式时，所述内框架被配置为绕偏航方向转动；
    或者，
    当所述手持云台处于所述第一模式或所述第二模式时，所述内框架被配置为绕俯仰方向转动。
  16. 根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述手持云台为三轴云台，所述云台还包括与所述外框架连接的中框架以及与所述中框架连接的内框架，所述内框架用于搭载所述拍摄装置；
    当所述手持云台处于所述第一模式时，所述中框架被配置为绕横滚方向转动，所述内框架被配置为绕俯仰方向转动；
    当所述手持云台处于所述第二模式时，所述中框架被配置为绕偏航方向转动，所述内框架被配置为绕俯仰方向转动。
  17. 一种手持云台，其特征在于，所述手持云台包括：
    手柄；
    设置于所述手柄上的云台，所述云台用于搭载拍摄装置，所述云台被配置为绕至少两个方向转动，且所述云台包括与所述手柄连接的外框架；和
    设于手柄的控制器，所述控制器用于实现如下操作：
    在所述云台处于跟随模式下，当所述手持云台由第一模式切换至第二模式时，获取所述拍摄装置的第一偏航角和所述外框架的第二偏航角；
    根据所述第一偏航角和所述第二偏航角，控制所述云台转动，以消除所述拍摄装置模式切换产生的姿态变化；
    其中，所述第一模式包括正拍模式、倒拍模式中的一种，所述第二模式包括手电筒模式；当所述手持云台处于所述第一模式时，所述外框架被配置为绕偏航方向转动；当所述手持云台处于所述第二模式时，所述外框架被配置为绕横滚方向转动。
  18. 根据权利要求17所述的手持云台，其特征在于，所述控制器在根据所述第一偏航角和所述第二偏航角，控制所述云台转动时，具体用于实现如下操作：
    根据所述第一偏航角和所述第二偏航角，确定所述云台的第一角度偏移量；
    根据所述第一角度偏移量，控制所述云台转动。
  19. 根据权利要求18所述的手持云台，其特征在于，所述第一角度偏移量为根据所述第一偏航角和所述第二偏航角的差值确定。
  20. 根据权利要求19所述的手持云台，其特征在于，所述第一角度偏移量为：所述第一偏航角减去所述第二偏航角获得的差值。
  21. 根据权利要求17所述的手持云台，其特征在于，所述控制器还用于实现如下操作：
    当所述手持云台由所述第二模式切换至所述第一模式时，获取所述拍摄装置的第三偏航角和所述手柄的第四偏航角；
    根据所述第三偏航角和所述第四偏航角，控制所述云台转动，以消除所述拍摄装置模式切换产生的姿态变化。
  22. 根据权利要求21所述的手持云台，其特征在于，所述控制器在根据所述第三偏航角和所述第四偏航角，控制所述云台转动时，具体用于实现如下操作：
    根据所述第三偏航角和所述第四偏航角，确定所述云台的第二角度偏移量；
    根据所述第二角度偏移量，控制所述云台转动。
  23. 根据权利要求22所述的手持云台，其特征在于，所述第二角度偏移量为根据所述第三偏航角和所述第四偏航角的差值确定。
  24. 根据权利要求23所述的手持云台，其特征在于，所述控制器在根据所述第三偏航角和所述第四偏航角，确定所述云台的第二角度偏移量之前，还用于实现如下操作
    获取所述外框架的关节角；
    所述第二角度偏移量为根据所述关节角以及所述第三偏航角和所述第四偏航角的差值确定。
  25. 根据权利要求24所述的手持云台，其特征在于，当所述关节角处于第一预设角度范围时，所述第二角度偏移量为：所述第三偏航角减去所述第四偏航角获得的差值。
  26. 根据权利要求25所述的手持云台，其特征在于，所述第一预设角度范围为大于等于-180度且小于等于180度。
  27. 根据权利要求24所述的手持云台，其特征在于，当所述关节角处于第二预设角度范围时，所述第二角度偏移量为：所述第三偏航角减去所述第四偏航角与360度 之和获得的差值。
  28. 根据权利要求27所述的手持云台，其特征在于，所述第二预设角度范围为大于等于-360度且小于等于-180度。
  29. 根据权利要求24所述的手持云台，其特征在于，当所述关节角处于第三预设角度范围时，所述第二角度偏移量为：所述第三偏航角与360度之和减去所述第四偏航角获得的差值。
  30. 根据权利要求29所述的手持云台，其特征在于，所述第三预设角度范围为大于等于180度且小于等于360度。
  31. 根据权利要求17或21所述的手持云台，其特征在于，所述手持云台为两轴云台，所述云台还包括与所述外框架连接的内框架，所述拍摄装置搭载在所述内框架上；
    当所述手持云台处于所述第一模式时，所述内框架被配置为绕横滚方向转动；当所述手持云台处于所述第二模式时，所述内框架被配置为绕偏航方向转动；
    或者，
    当所述手持云台处于所述第一模式或所述第二模式时，所述内框架被配置为绕俯仰方向转动。
  32. 根据权利要求17或21所述的手持云台，其特征在于，所述手持云台为三轴云台，所述云台还包括与所述外框架连接的中框架以及与所述中框架连接的内框架，所述内框架用于搭载所述拍摄装置；
    当所述手持云台处于所述第一模式时，所述中框架被配置为绕横滚方向转动，所述内框架被配置为绕俯仰方向转动；
    当所述手持云台处于所述第二模式时，所述中框架被配置为绕偏航方向转动，所述内框架被配置为绕俯仰方向转动。
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