一种虚拟摄影的控制方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种虚拟摄影的控制方法及其系统，属于无人机技术领域，包括以下步骤：分别对摄影无人机的运动精度和安全限位进行控制，拍摄或测量不同角度的实际场景，得到真实场景的信息和数据；通过计算机对真实场景的信息和数据进行处理，利用计算机图像渲染技术和三维建模技术还原真实场景，生成基于三维图像处理技术的虚拟场景和模型；利用虚拟现实技术和计算机视觉技术，对虚拟场景和模型进行渲染和制作。通过对摄影无人机的运动精度和安全限位进行控制实现对摄影无人机的运行轨迹进行精密控制，提高无人机的摄影质量。提高无人机的摄影质量。提高无人机的摄影质量。

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟摄影的控制方法及其系统


[0001]本专利技术属于无人机
，具体地，涉及一种虚拟摄影的控制方法及其系统。

技术介绍

[0002]伴随着计算机技术的快速发展，虚拟演播技术已成为了当今数字电视演播室新技术的热点，在演播室中可以通过计算机的辅助，将计算机实时生成的虚拟画面与摄影机拍摄的时机画面进行合称，让演播室即使不是在摄影现场，也能如临其境，大幅增加了整体视频的趣味性和互动感，吸引更多观众的眼球，从而获得更高的收视率以及观众留存率。
[0003]为了能够将虚拟制作的画面与现场画面能够完美地进行实时合成，保证合成画面的质量与真实感，则对摄影机的运动轨迹有着极高的要求，现有技术中的无人机控制技术还无法达到使无人机的运动轨迹与虚拟生成的画面轨迹高度重合的效果。

技术实现思路

[0004]为解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供了一种虚拟摄影的控制方法及其系统。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种虚拟摄影的控制方法，具体包括以下步骤：
[0007]分别对摄影无人机的运动精度和安全限位进行控制，拍摄或测量不同角度的实际场景，得到真实场景的信息和数据；
[0008]通过计算机对真实场景的信息和数据进行处理，利用计算机图像渲染技术和三维建模技术还原真实场景，生成基于三维图像处理技术的虚拟场景和模型；
[0009]利用虚拟现实技术和计算机视觉技术，对虚拟场景和模型进行渲染和制作。
[0010]进一步的，对摄影无人机的安全限位进行控制具体包括以下步骤：
[0011]伺服使能要控制的运动轴，并设置为速度模式的运动模式；
[0012]读取速度模式的运动参数，并设置需要修改的运动参数、重新配置运动轴的运动参数；
[0013]同步规划位置与编码器位置，若超过正限位，则速度方向为正，若越过负限位，则速度方向为负。
[0014]进一步的，若没有越过正限位则检查是否越过负限位，若否，则设置运动轴的目标速度。
[0015]进一步的，若越过正限位的速度方向为负，则设置运动轴的目标速度。
[0016]进一步的，对摄影无人机的运动精度和安全限位进行控制，需要对摄影无人机的各个轨迹方向的伺服电机分别进行控制，具体包括以下步骤：
[0017]与伺服电机建立接口类Axis，所述接口类Axis包括配置摄影无人机各个轨迹方向伺服电机及编码器、限位器的基本函数，并获取摄影无人机当前的位置信息、配置脉冲量；
[0018]根据摄影无人机各个轴的精度要求及当前摄影无人机传感器反馈的信息，通过类
AxislmpI对接口的功能进行实现。
[0019]进一步的，对摄影无人机的运动精度进行控制，具体包括以下步骤：
[0020]将目标摄影无人机在当前时刻的期望位置，以及测量到的目标摄影无人机在当前时刻的测量位置，输入至外环PID控制器，从而获取期望速度；
[0021]将所述期望速度以及测量到的目标无人机当前时刻的测量速度输入至内环PID控制器，从而获取目标无人机的期望姿态；
[0022]根据所述期望姿态对目标无人机的运动精度进行控制。
[0023]进一步的，将目标摄影无人机在当前时刻的期望位置，以及测量到的目标摄影无人机在当前时刻的测量位置，输入至外环PID控制器，从而获取期望速度，具体包括以下步骤：
[0024]将目标无人机在当前时刻的期望位置，以及测量到的目标无人机在房钱时刻的测量位置输入至外环PID控制器，其中，所述外环PID控制器包括第一控制条件和第二控制条件，
[0025]所述第一控制条件的计算公式为
[0026]所述第二控制条件的计算公式为
[0027]其中：所述v
d
表示所述期望速度，p
d
表示所述期望位置，p表示所述测量位置，e
p
表示所述期望位置与测量位置的差，表示e
p
的微分，K
p
、K
i
、K
d
∈R2×2，K
p
表示外环PID控制器的比例项系数，K
i
表示外环PID控制器的积分项系数，K
d
表示外环PID控制器的微分项系数；
[0028]根据所述第一控制条件和所述第二控制条件获取所述期望速度。
[0029]进一步的，将所述期望速度以及测量到的目标无人机当前时刻的测量速度输入至内环PID控制器，从而获取目标无人机的期望姿态，具体包括以下步骤：
[0030]将所述期望速度及测量到的目标无人机在当前时刻的测量速度，输入至内环PID控制器，其中，所述内环PID控制器包括第三控制条件和第四控制条件，
[0031]所述第三控制条件的计算方式为
[0032]所述第四控制条件的计算方式为
[0033]其中，θ
d
表示所述期望姿态，e
v
所述期望速度与测量速度的差，表示e
v
的微分，K
vp
、K
vi
、K
vd
∈R2×2，K
vp
表示内环PID控制器的比例项系数，K
vi
表示内环PID控制器的积分项系数，K
vd
表示内环PID控制器的微分项系数。
[0034]另一方面，本申请公开一种虚拟摄影的控制系统，应用前述的一种虚拟摄影的控制方法，包括：用户表示层、业务逻辑层和设备数据层，其中：
[0035]所述业务逻辑层包括运动位姿模块和运动控制模块，
[0036]所述运动位姿模块根据编码器传送的信息计算摄影无人机的位置和姿态信息，并向所述业务逻辑层传输摄影无人机的位置和姿态信息；
[0037]所述运动控制模块对无人机各个轴向运动进行限位控制；
[0038]所述设备数据层包括串口通信模块，将业务逻辑层的指令传输给伺服驱动器，并
将传感器返回的数据发送给所述业务逻辑层。
[0039]进一步的，所述用户表示层为UI界面，为用户提供操作所需的按钮以及设置摄影无人机相关参数，并且可以显示出摄影无人机各个轴当前所处状态，包括显示当前无人机所处的位姿和各个轴是否处于限位状态。
[0040]本专利技术的有益效果：
[0041]1、本专利技术公开的一种虚拟摄影的控制方法通过对摄影无人机的运动精度和安全限位进行控制实现对摄影无人机的运行轨迹进行精密控制，提高无人机的摄影质量；
[0042]2、本专利技术公开的一种虚拟摄影的控制方法公开了利用速度模式对无人机的运动轴进行控制，通过修改和重新配置运动轴的运动参数，并监测摄影无人机的限位情况，监测安全限位是否能够正常工作，是为了保证摄影无人机不会运动超过自身能够到达的极限距离的一种保护性措施，当摄影无人机超过设定的限位装置时，系统将会进入限位状态，无法再向限位方向继续移动，避免无人机发生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟摄影的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：分别对摄影无人机的运动精度和安全限位进行控制，拍摄或测量不同角度的实际场景，得到真实场景的信息和数据；通过计算机对真实场景的信息和数据进行处理，利用计算机图像渲染技术和三维建模技术还原真实场景，生成基于三维图像处理技术的虚拟场景和模型；利用虚拟现实技术和计算机视觉技术，对虚拟场景和模型进行渲染和制作。2.根据权利要求1所述的一种虚拟摄影的控制方法，其特征在于，对摄影无人机的安全限位进行控制具体包括以下步骤：伺服使能要控制的运动轴，并设置为速度模式的运动模式；读取速度模式的运动参数，并设置需要修改的运动参数、重新配置运动轴的运动参数；同步规划位置与编码器位置，若超过正限位，则速度方向为正，若越过负限位，则速度方向为负。3.根据权利要求2所述的一种虚拟摄影的控制方法，其特征在于，若没有越过正限位则检查是否越过负限位，若否，则设置运动轴的目标速度。4.根据权利要求2所述的一种虚拟摄影的控制方法，其特征在于，若越过正限位的速度方向为负，则设置运动轴的目标速度。5.根据权利要求1所述的一种虚拟摄影的控制方法，其特征在于，对摄影无人机的运动精度和安全限位进行控制，需要对摄影无人机的各个轨迹方向的伺服电机分别进行控制，具体包括以下步骤：与伺服电机建立接口类Axis，所述接口类Axis包括配置摄影无人机各个轨迹方向伺服电机及编码器、限位器的基本函数，并获取摄影无人机当前的位置信息、配置脉冲量；根据摄影无人机各个轴的精度要求及当前摄影无人机传感器反馈的信息，通过类AxisImpl对接口的功能进行实现。6.根据权利要求1所述的一种虚拟摄影的控制方法，其特征在于，对摄影无人机的运动精度进行控制，具体包括以下步骤：将目标摄影无人机在当前时刻的期望位置，以及测量到的目标摄影无人机在当前时刻的测量位置，输入至外环PID控制器，从而获取期望速度；将所述期望速度以及测量到的目标无人机当前时刻的测量速度输入至内环PID控制器，从而获取目标无人机的期望姿态；根据所述期望姿态对目标无人机的运动精度进行控制。7.根据权利要求6所述的一种虚拟摄影的控制方法，其特征在于，将目标摄影无人机在当前时刻的期望位置，以及测量到的目标摄影无人机在当前时刻的测量位置，输入至外环PID控制器，从而获取期望速度，具体包括以下步骤：将目标无人机在当前时刻的期望位置，以及测量到的目标无人机在房钱时刻的测量位置输入至外环PID控制器，其中，所述外环PID控制器包括第一控制条件和第二控制条件，所述第一控制条件的计算公式为所述第二控制条件的计算公式为
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【专利技术属性】
技术研发人员：栗斯，
申请(专利权)人：广州磐碟塔信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：