專(zhuān)利名稱(chēng)：基于手機(jī)及內(nèi)置重力感應(yīng)器的云臺(tái)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于網(wǎng)絡(luò)的用手機(jī)操控遠(yuǎn)程云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)施視頻監(jiān)控的方法。
背景技術(shù)：
目前的數(shù)字視頻監(jiān)控一般采取攝像機(jī)安裝在云臺(tái)上，監(jiān)控中心控制云臺(tái)進(jìn)行水平、垂直運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)攝像機(jī)水平轉(zhuǎn)動(dòng)、調(diào)整機(jī)身傾斜角度等，攝像機(jī)對(duì)鏡頭范圍內(nèi)的景象進(jìn)行拍攝傳回視頻流。對(duì)云臺(tái)的控制有按鍵、搖桿、直接輸控制命令等方式。隨著智能手機(jī)的大量普及，以及3G、WiFi等無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控多了一條新的途徑，即智能手機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操控監(jiān)控設(shè)備而實(shí)施監(jiān)控。這使得手機(jī)使用者可以隨時(shí)隨地監(jiān)控遠(yuǎn)端情況。但由于手機(jī)的隨身攜帶及觸摸屏大小有限等特性，使得現(xiàn)有的各種操控遠(yuǎn)端云臺(tái)方法在手機(jī)上使用顯得很不方便。若為手機(jī)配置專(zhuān)門(mén)的搖桿設(shè)備，則其攜帶不方便，這與手機(jī)的隨身攜帶特性不符。 若在手機(jī)觸摸屏上安排滑動(dòng)條或羅盤(pán)、按鍵等操作符號(hào)，模擬云臺(tái)操作面板對(duì)云臺(tái)實(shí)施操作，則會(huì)占用觸摸屏很大的一部分顯示空間，使得本就大小有限的觸摸屏難以獲得充分的屏幕空間播放實(shí)時(shí)傳回的監(jiān)控畫(huà)面(由于在觸摸屏上安排操作符號(hào)需要考慮到人手觸摸的方便程度，操作符號(hào)不能設(shè)計(jì)得過(guò)小，若干操作符號(hào)的組合占用的屏幕空間比較大)。另外，滑動(dòng)條、羅盤(pán)和按鍵的控制方式是在二維平面操控三維空間的移動(dòng)，操作過(guò)程不直觀。 以上因素會(huì)影響到操控者對(duì)云臺(tái)運(yùn)行情況的判斷，增加用戶(hù)來(lái)回移動(dòng)云臺(tái)的次數(shù)，降低操控效率以及用戶(hù)的操控體驗(yàn)。綜上，現(xiàn)有的手機(jī)云臺(tái)控制方法需要占用大量的屏幕空間，并且只支持平面操控， 難以克服手機(jī)屏幕空間有限、操控過(guò)程不直觀等問(wèn)題，使得操控效率不高、用戶(hù)體驗(yàn)不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在操控效率和用戶(hù)體驗(yàn)方面的不足，提出了一種基于手機(jī)及內(nèi)置重力感應(yīng)器的云臺(tái)控制方法。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案基于手機(jī)及內(nèi)置重力感應(yīng)器的云臺(tái)控制方法，按如下步驟第一步，為手機(jī)內(nèi)置重力感應(yīng)器建立三維坐標(biāo)系；第二步，記錄手機(jī)當(dāng)前位置及遠(yuǎn)端云臺(tái)位置，建立兩者對(duì)應(yīng)關(guān)系；第三步，設(shè)定采樣間隔，定時(shí)對(duì)內(nèi)置重力感應(yīng)器的參數(shù)值進(jìn)行采樣；第四步，依據(jù)采樣值計(jì)算手機(jī)當(dāng)前位置與前一采樣時(shí)刻位置的變化(含水平、垂直角度偏移)；第五步，將取得的水平、垂直角度偏移值，輸入云臺(tái)控制命令生成模塊；第六步，云臺(tái)控制命令生成模塊對(duì)輸入的各時(shí)刻手機(jī)位置參數(shù)進(jìn)行整合運(yùn)算，依據(jù)遠(yuǎn)端云臺(tái)控制協(xié)議，生成遠(yuǎn)端云臺(tái)控制命令；
第七步，將遠(yuǎn)端云臺(tái)控制命令放入控制命令輸出隊(duì)列，依據(jù)命令發(fā)送策略，將控制命令經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)往遠(yuǎn)端云臺(tái)控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)云臺(tái)的控制。本發(fā)明云臺(tái)控制方法利用智能手機(jī)內(nèi)置的重力感應(yīng)器感知用戶(hù)的肢體動(dòng)作，將手機(jī)機(jī)身模擬為遠(yuǎn)端的云臺(tái)，操控手機(jī)機(jī)身做水平、上下轉(zhuǎn)動(dòng)即操控遠(yuǎn)端云臺(tái)做同樣的運(yùn)動(dòng)。 該方法操作過(guò)程中，操控者可以通過(guò)觀察手機(jī)感知云臺(tái)的相對(duì)位移，有良好的位置感、直觀。同時(shí)，該方法無(wú)需在手機(jī)屏幕上顯示用戶(hù)操控用的滑動(dòng)條、羅盤(pán)等操作符號(hào)，只需顯示按鍵操作符號(hào)，使得手機(jī)可以留出更多的屏幕空間播放實(shí)時(shí)傳回的監(jiān)控畫(huà)面，提高了操控的效率，有良好的用戶(hù)體驗(yàn)。


圖1為手機(jī)控制遠(yuǎn)端云臺(tái)示意圖。圖2為手機(jī)內(nèi)置重力感應(yīng)器三維坐標(biāo)系示意圖。圖3為重力感應(yīng)器Z軸參數(shù)值變動(dòng)反映手機(jī)機(jī)身上下轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖。圖4為重力感應(yīng)器X軸參數(shù)值變動(dòng)反映手機(jī)機(jī)身左右轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖。圖5為依據(jù)內(nèi)置重力感應(yīng)器參數(shù)值計(jì)算手機(jī)上下轉(zhuǎn)動(dòng)角度原理圖。圖6為依據(jù)內(nèi)置重力感應(yīng)器參數(shù)值計(jì)算手機(jī)左右轉(zhuǎn)動(dòng)角度原理圖。
具體實(shí)施例方式基于手機(jī)及內(nèi)置重力感應(yīng)器的云臺(tái)控制方法的基本原理是目前的智能手機(jī)均內(nèi)置重力感應(yīng)器，可以感知手機(jī)在三維空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，空間各分量(x、Y、z軸)上的投影值。而用戶(hù)以自然姿態(tài)手握手機(jī)(自然姿態(tài)指手機(jī)屏幕面向用戶(hù)，機(jī)身與地面水平面有一個(gè)15° 75°的傾角)，對(duì)手機(jī)進(jìn)行左右、上下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，重力加速度在空間各分量上的投影值可以反映出這樣的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。據(jù)此，可以將手機(jī)機(jī)身模擬為遠(yuǎn)端云臺(tái)，通過(guò)記錄手機(jī)機(jī)身在水平、 垂直方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，感知用戶(hù)對(duì)遠(yuǎn)端云臺(tái)的操控要求，并將操控要求轉(zhuǎn)化為云臺(tái)控制指令，發(fā)送到遠(yuǎn)端云臺(tái)控制單元，實(shí)現(xiàn)手機(jī)對(duì)遠(yuǎn)端云臺(tái)的控制。如圖1所示，手機(jī)控制遠(yuǎn)端云臺(tái)具體步驟如下第一步，為手機(jī)內(nèi)置重力感應(yīng)器建立三維坐標(biāo)系。以手機(jī)屏幕為水平面，建立Χ、Υ軸。一般手機(jī)屏幕為矩形，以屏幕的橫、豎軸為X、 Y軸，以與手機(jī)屏幕垂直的法線方向?yàn)棣戚S，完成三維坐標(biāo)系的建立。圖2是手機(jī)內(nèi)置重力感應(yīng)器三維坐標(biāo)系建立示意圖。第二步，記錄手機(jī)當(dāng)前位置及遠(yuǎn)端云臺(tái)位置，建立兩者對(duì)應(yīng)關(guān)系。采用智能手機(jī)操作系統(tǒng)API函數(shù)獲取重力感應(yīng)器當(dāng)前數(shù)值。如谷歌Android系統(tǒng)
有如下函數(shù)可以取得重力感應(yīng)器數(shù)值。getDefaultSensor()；
getSystemService(SENSOR—SERVICE)；
onSensorChanged(SensorEvent e) {
X0 = e. values [SensorManager. DATA_X]； y0 = e. values [SensorManager. DATA—Y]； Z0 = e. values [SensorManager. DATA_Z]；
} 取得的重力感應(yīng)器數(shù)值記錄為三元組[Xtl, y0, z0]。向遠(yuǎn)端云臺(tái)發(fā)送控制命令取得遠(yuǎn)端云臺(tái)的當(dāng)前位置參數(shù)，記錄為三元組[Ixtl,Iytl,IzJ。不同云臺(tái)技術(shù)參數(shù)有差異，某些云臺(tái)不支持回傳當(dāng)前位置參數(shù)。如出現(xiàn)此類(lèi)情況，則將[Ixtl, Iytl, IzJ置為W，0，0]。后續(xù)計(jì)算均計(jì)算相對(duì)偏移。 第三步，設(shè)定采樣間隔，定時(shí)對(duì)內(nèi)置重力感應(yīng)器的參數(shù)值進(jìn)行采樣。根據(jù)操作者手部運(yùn)動(dòng)習(xí)慣的差異，以不遺漏操作者手部停留動(dòng)作為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定采樣間隔。一般可取IOOms的整數(shù)倍。用第二步中相同的方法獲取重力感應(yīng)器數(shù)值，記錄為 [x1jliz1], [x2,Y2jZ2] , [x3,y3,z3], ..., [xijyijzi], i 為采樣次數(shù)。第四步，依據(jù)采樣值計(jì)算手機(jī)當(dāng)前位置與前一采樣時(shí)刻位置的變化。重力感應(yīng)器能感應(yīng)到重力加速度在第一步中所建立的三維坐標(biāo)系各分量(X、Y、Z 軸)上的投影值。當(dāng)用戶(hù)以自然姿態(tài)手握手機(jī)(自然姿態(tài)指手機(jī)屏幕面向用戶(hù)，機(jī)身與地面水平面有一個(gè)15° 75°的傾角)，對(duì)手機(jī)進(jìn)行左右、上下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，投影值可以與手機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。根據(jù)這一對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以從重力加速度在三維坐標(biāo)系各分量上投影值的變化推算出手機(jī)左右、上下的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。圖3顯示了重力感應(yīng)器Z軸參數(shù)值的變動(dòng)與手機(jī)機(jī)身上下轉(zhuǎn)動(dòng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖4顯示了重力感應(yīng)器X軸參數(shù)值的變動(dòng)與手機(jī)機(jī)身左右轉(zhuǎn)動(dòng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖5為依據(jù)Z軸參數(shù)值變化計(jì)算手機(jī)機(jī)身上下轉(zhuǎn)動(dòng)角度原理圖。圖中手機(jī)平面i 與Zi軸成90°夾角，手機(jī)平面η與Zp1軸成90°夾角；則手機(jī)平面i與手機(jī)平面Η間夾角與Zi軸和Zh軸間夾角相等式軸和Zp1軸間夾角可由Z軸上的重力加速度采樣值(即投影值)的變化得出。具體計(jì)算方法為
權(quán)利要求
1.基于手機(jī)及內(nèi)置重力感應(yīng)器的云臺(tái)控制方法，其特征是按如下步驟 第一步，為手機(jī)內(nèi)置重力感應(yīng)器建立三維坐標(biāo)系；第二步，記錄手機(jī)當(dāng)前位置及遠(yuǎn)端云臺(tái)位置，建立兩者對(duì)應(yīng)關(guān)系； 第三步，設(shè)定采樣間隔，定時(shí)對(duì)內(nèi)置重力感應(yīng)器的參數(shù)值進(jìn)行采樣； 第四步，依據(jù)采樣值計(jì)算手機(jī)當(dāng)前位置與前一采樣時(shí)刻位置的變化，包括水平、垂直角度偏移；第五步，將取得的水平、垂直角度偏移值，輸入云臺(tái)控制命令生成模塊； 第六步，云臺(tái)控制命令生成模塊對(duì)輸入的各時(shí)刻手機(jī)位置參數(shù)進(jìn)行整合運(yùn)算，依據(jù)遠(yuǎn)端云臺(tái)控制協(xié)議，生成遠(yuǎn)端云臺(tái)控制命令；第七步，將遠(yuǎn)端云臺(tái)控制命令放入控制命令輸出隊(duì)列，依據(jù)命令發(fā)送策略，將控制命令經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)往遠(yuǎn)端云臺(tái)控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)云臺(tái)的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的基于手機(jī)及內(nèi)置重力感應(yīng)器的云臺(tái)控制方法，其特征是第一步，以手機(jī)屏幕的橫軸為X軸、豎軸為Y軸，以與手機(jī)屏幕垂直的法線方向?yàn)閆軸，建立三維坐標(biāo)系。
3.如權(quán)利要求1所述的基于手機(jī)及內(nèi)置重力感應(yīng)器的云臺(tái)控制方法，其特征是第七步，所述的控制命令即刻發(fā)送，或者，等待收到前一個(gè)命令的反饋信息后，再發(fā)送下一個(gè)控制命令。
全文摘要
本發(fā)明基于手機(jī)及內(nèi)置重力感應(yīng)器的云臺(tái)控制方法一，為手機(jī)內(nèi)置重力感應(yīng)器建立三維坐標(biāo)系；二，記錄手機(jī)當(dāng)前位置及遠(yuǎn)端云臺(tái)位置，建立兩者對(duì)應(yīng)關(guān)系；三，設(shè)定采樣間隔，定時(shí)對(duì)內(nèi)置重力感應(yīng)器的參數(shù)值進(jìn)行采樣；四，依據(jù)采樣值計(jì)算手機(jī)當(dāng)前位置與前一采樣時(shí)刻位置變化(含水平、垂直角度偏移)；五，將水平、垂直角度偏移值，輸入云臺(tái)控制命令生成模塊；六，云臺(tái)控制命令生成模塊對(duì)輸入的各時(shí)刻手機(jī)位置參數(shù)進(jìn)行整合運(yùn)算，依據(jù)遠(yuǎn)端云臺(tái)控制協(xié)議，生成遠(yuǎn)端云臺(tái)控制命令；七，將遠(yuǎn)端云臺(tái)控制命令放入控制命令輸出隊(duì)列，依據(jù)命令發(fā)送策略，將控制命令經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)往遠(yuǎn)端云臺(tái)控制單元，實(shí)現(xiàn)控制。本發(fā)明將手機(jī)模擬為遠(yuǎn)端云臺(tái)，操控手機(jī)即可操控遠(yuǎn)端云臺(tái)。
文檔編號(hào)G05D3/00GK102314179SQ201110114069
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者吳震東 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)