[发明专利]三维索道摄像平台及应用该平台的三维索道摄像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于搭载摄像设备的平台，具体而言，涉及一种三维索道摄像平台，以及应用了该平台的三维索道摄像系统。

背景技术

与固定摄像机位的拍摄方式相比，利用摇臂搭载摄像设备，或者采用航拍等方式，可以扩展拍摄的角度和范围。但是摇臂摄像方式仍然在拍摄范围和角度上受到很大的限制，而航拍方式也会产生画面不稳定、噪音大以及对拍摄高度和天气环境存在较高要求等诸多问题。

目前，二维索道拍摄系统已经被广泛使用于例如滑雪、田径等体育赛事的直播录影以及电影影片的拍摄之中。二维索道拍摄系统利用两条平行的吊索形成搭载摄像设备的索道，使该设备可以在吊索的延伸方向上改变拍摄位置，从而可以在精确控制拍摄的同时，得到噪音小且画面稳定的效果。不过，在二维索道拍摄系统中，拍摄设备的位置和拍摄角度仍然受到索道延伸方向的限制。

已经有人尝试设计用三条或者更多的吊索吊起摄像平台，从而实现摄像平台的三维索道控制。例如，在中国发明专利申请“云台牵引机”（申请号200910129079.7）中，公开了一种摄像机云台的卷扬机牵引机构，将三台或四台卷扬机安装在录制现场四周不低于5米的铝合金支架上或场馆的设备层，分别将各台卷扬机用钢丝绳与钢丝绳接环连接，摄像机云台在云台机构和摄像设备的重力作用下通过钢丝绳与卷扬机牵制，形成多方向牵引悬挂装置。

然而，在实践应用中，诸如大型体育赛事、演出活动和电影、电视剧拍摄，需要在摄像设备悬挂运动的同时实现拍摄角度的调整和稳定的拍摄，而仅仅凭借云台机构和摄像设备的重力作用无法克服平台在运动中的摆动和晃动。

发明内容

为了克服上述缺陷之一，根据本发明的一方面，提供了一种摄像平台，其包括：第一陀螺，第二陀螺和第三陀螺，分别用于检测摄像平台在三个轴向上的偏转，其中，第一陀螺和第二陀螺径向相互垂直，第三陀螺水平安装在与第一陀螺和第二陀螺所在平面相垂直的轴上。

根据本发明实施例的摄像平台，可选地，第三陀螺水平安装在摄像平台控制搭载于其上的摄像设备进行旋转操作的旋转轴上。

根据本发明实施例的摄像平台，可选地，第一陀螺，第二陀螺和第三陀螺中的至少一个是光纤陀螺。

根据本发明的另一方面，提供了一种三维索道摄像平台，其包括：主体机构，悬挂机构，驱动机构和控制机构，其中，主体机构包括：平衡框架，横梁，旋转框架和载荷框架，其中，横梁连接主体结构和悬挂结构；载荷框架搭载摄像设备，并通过旋转来改变该摄像设备的俯仰角度；旋转框架通过旋转来改变摄像设备的水平角度；驱动机构包括：俯仰力矩电机，俯仰角传感器，X轴旋转力矩电机，Y轴旋转力矩电机和Z轴旋转力矩电机，其中，在水平横梁的至少一端与平衡框架之间连接有X轴旋转力矩电机；Y轴旋转力矩电机与X轴旋转力矩电机正交设置；Z轴旋转力矩电机连接设置于平衡框架和旋转框架之间；俯仰力矩电机与俯仰角传感器安装在旋转框架上，电机轴与角传感器轴固定于载荷框架；控制机构包括：X轴陀螺，Y轴陀螺，Z轴陀螺和控制电路，其中，X轴陀螺相对于X轴旋转力矩电机的轴平行设置，Y轴陀螺相对于Y轴旋转力矩电机的轴平行设置，Z轴陀螺水平安装在Z轴旋转力矩电机的轴线上。

根据本发明实施例的三维索道摄像平台，可选地，悬挂机构包括：吊架，吊架系留环，卡圈，横梁吊耳，吊架倾转轴和倾转销轴，其中，吊架倾转轴的方向对应于Y轴旋转力矩电机的轴的方向；倾转销轴的方向对应于X轴旋转力矩电机的轴的方向；吊架，卡圈，横梁吊耳，吊架倾转轴和倾转销轴组成了十字万向节结构；通过将横梁吊耳固定在横梁的中间来将悬挂机构固定于主体结构。

根据本发明实施例的三维索道摄像平台，可选地，在吊架上方等分安装了多个铰接的吊架系留环，多根吊索对应连接到每个吊架系留环上。

根据本发明实施例的三维索道摄像平台，可选地，吊索在系留环的槽内缠绕一定的圈数，该圈数取决于吊索的直径和系留环的槽宽。

根据本发明实施例的三维索道摄像平台，可选地，X轴旋转力矩电机的电机轴与倾转销轴在同一轴线上，Y轴旋转力矩电机的电机轴作用于吊架倾转轴，带动该吊架倾转轴转动。

根据本发明实施例的三维索道摄像平台，可选地，控制电路根据陀螺感应到的角速率变化来驱动该陀螺对应的旋转力矩电机从而抵消扰动。

根据本发明实施例的三维索道摄像平台，可选地，摄像平台还包括通信模块，传输指令信号和拍摄的图像数据。

根据本发明实施例的三维索道摄像平台，可选地，摄像平台对称设置有两个X轴旋转力矩电机和两个Y轴旋转力矩电机。