旋转摄像机系统和方法与流程

本发明涉及根据与车辆相关的各种信息来旋转摄像机的系统和方法。

背景技术：

许多人在驾驶车辆比如汽车、卡车、摩托车或自行车时喜欢捕捉图像且录制视频。例如，人可以在沿着风景优美的道路驾驶时记录汽车的前挡风玻璃外的视野。其他人可以在赛车或其它表演事件期间赛车时记录视野。现有系统在固定位置将摄像机、智能电话、以及其它图像捕获设备附接到车辆(例如，在车辆的前方直接捕获图像)。这种类型的固定安装位置支持仅一个角度或视角的记录。如果车辆驾驶员在主动驾驶车辆时试图手动地重新定位图像捕获设备，则危险情况发生。

技术实现要素：

根据本发明，提供一种装置，包含：

马达，马达具有摄像机安装机构并且被配置为使安装到摄像机安装机构上的摄像机旋转；

通信模块，通信模块被配置为接收来自车辆的车辆数据；以及

旋转控制模块，旋转控制模块连接到马达和通信模块，旋转控制模块被配置为确定马达的当前旋转取向并且根据接收到的数据来确定用来旋转马达的速度和方向。

根据本发明的一个实施例，其中车辆数据包括车辆的当前转向角、当前车辆速度、横向加速度、方向盘旋转速度、和车辆横摆率中的至少一个。

根据本发明的一个实施例，其中车辆的用户确定由旋转控制模块进一步使用的偏移值以确定用来旋转马达的速度和方向。

根据本发明的一个实施例，其中旋转控制模块进一步确定根据马达的所需取向来旋转马达的速度和方向。

根据本发明的一个实施例，进一步包含光编码器，光编码器连接到马达和旋转控制模块，光编码器被配置为监测马达的旋转位置。

根据本发明的一个实施例，其中旋转控制模块将马达的旋转限制为预定的取向范围。

根据本发明的一个实施例，其中预定的取向范围被摄像机的用户选择。

根据本发明的一个实施例，其中旋转控制模块包括多个预定的取向范围并且旋转控制模块将马达的旋转限制为保持预定的取向范围。

根据本发明的一个实施例，其中安装机构包括安装板，安装板附接到马达的驱动轴，并且其中安装板被配置为将摄像机固定在对旋转控制模块已知的取向上。

根据本发明的一个实施例，其中马达、通信模块、和旋转控制模块安装在车辆的外部。

根据本发明的一个实施例，进一步包含车辆安装设备，车辆安装设备被配置为将装置附接到车辆。

根据本发明，提供一种方法，包含：

接收安装到车辆的马达的所需取向，马达具有安装到马达上的摄像机；

接收与车辆相关联的车辆数据；

使用一个或多个处理器确定是否根据马达的所需取向和接收到的车辆数据来旋转马达；

响应于以下确定来旋转马达：

使用一个或多个处理器来确定用来旋转马达的哪个方向；

使用一个或多个处理器来确定用来旋转马达的度数；

使用一个或多个处理器来确定用来旋转马达的速度；以及

使用一个或多个处理器生成根据用来旋转马达的方向、用来旋

转马达的度数、和用来旋转马达的速度来旋转马达的指令。

根据本发明的一个实施例，其中车辆数据包括当前车辆速度和车辆的当前转向角。

根据本发明的一个实施例，进一步包含将指令传送到马达。

根据本发明的一个实施例，进一步包含接收来自马达的当前旋转位置数据。

根据本发明的一个实施例，其中马达的所需取向包括预定的取向范围。

根据本发明的一个实施例，其中马达的所需取向包括多个预定的取向范围。

根据本发明，提供一种装置，包含：

马达，马达具有摄像机安装机构并且被配置为使安装到摄像机安装机构上的摄像机旋转；

通信模块，通信模块被配置为接收来自车辆的车辆数据；以及

旋转控制模块，旋转控制模块连接到马达和通信模块，旋转控制模块被配置为确定马达的当前旋转取向和马达的所需取向，旋转控制模块进一步被配置为根据马达的所需取向和接收到的车辆数据来确定用来旋转马达的方向、速度、和度数。

根据本发明的一个实施例，其中车辆数据包括车辆的当前转向角、当前车辆速度、横向加速度、方向盘旋转速度、和车辆横摆率中的至少一个。

根据本发明的一个实施例，其中旋转控制模块将马达的旋转限制为预定的取向范围。

附图说明

参照下面的附图，描述了本发明的非限制性的且非详尽的实施例，其中贯穿各种附图，相同的附图标记指代相同的部件，除非另有说明。

图1是描绘了旋转摄像机系统的实施例的框图；

图2是描绘了旋转控制模块的实施例的框图；

图3是描绘了用于根据从车辆接收到的数据来旋转马达的方法的实施例的流程图；

图4是描绘了用于根据预定的取向范围来旋转马达的实施例的流程图；

图5A和5B描绘了与车辆相关联的多个预定的取向范围。

具体实施方式

在下面的说明书中，参照形成说明书的一部分的附图，并且其中通过示例的方式示出了可以实践本发明的特定示例性实施例。这些实施例充分详细地进行了描述以使本领域的技术人员能够实践本文所公开的构思，并且应当理解的是，可以对各种所公开的实施例进行修改，并且可以利用其它实施例，而不脱离本发明的范围。因此，下面的具体实施方式不应被视为在限制的意义上。

贯穿本说明书，提及的“一个实施例”、“一实施例”、“一个示例”或“一示例”意味着与实施例或示例有关的描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各种地方出现的短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”、“一个示例”、或“一示例”未必全部指代同样的实施例或示例。此外，特定特征、结构、数据库、或特性可以在一个或多个实施例或示例中以任何合适的组合和/或子组合进行组合。此外，应当理解的是，这里提供的附图对于本领域普通技术人员是用于说明的目的并且附图不一定按比例绘制。

根据本发明的实施例可以体现为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明可以采取完全包含硬件的实施例、完全包含软件的实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)、或结合可以所有通常在此指的“电路”、“模块”、或“系统”的软件和硬件方面的实施例的形式。此外，本发明的实施例可以采取以具有在介质中体现的计算机可用程序代码的任何有形介质表达体现的计算机程序产品的形式。

可以使用一个或多个计算机可用或计算机可读介质的任何组合。例如，计算机可读介质可以包括一个或多个便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)设备、只读存储器(ROM)设备、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存存储器)设备、便携式光盘只读存储器(CDROM)、光存储设备、和磁存储设备。用于实施本发明的操作的计算机程序代码可以以一个或多个编程语言的任意组合写入。这样的代码可以从源代码编译为计算机可读汇编语言或适于在其上将执行代码的设备或计算机的机器代码。

实施例还可以在云计算环境中实施。在本说明书和下面的权利要求中，“云计算”可以被定义为用于使无处不在的、方便的、按需网络访问可配置计算资源(例如，网络、服务器、存储器、应用程序和服务)的共享池，该共享池可以通过虚拟化快速供给且以最少的管理工作或服务提供商交互而释放并且然后相应地调整。云模型可以由各种特性(例如，按需自助服务、宽带网络接入、资源池、快速弹性、可计量服务)、服务模式(例如，软件即服务(“SaaS”)、平台即服务(“PaaS”)、以及基础设施即服务(“IaaS”))、和部署模型(例如，私有云、社区云、公共云和混合云)组成。

在附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施例的架构、功能、和系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以代表模块、段或代码部分，其包含用于实施特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意的是，框图和/或流程图中的每个框、框图和/或流程图中的框的组合，可以通过执行特定功能或动作的特定用途的基于硬件的系统，或特定目的硬件和计算机指令的组合来实施。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以引导计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式工作，以使存储在计算机可读介质中的指令产生一件制品，该制品包括实施在流程图和/或框图框或框中具体说明的功能/动作的指令工具。

图1是描绘了旋转摄像机系统100的实施例的框图。车辆数据收集器102接收来自车辆的车辆数据，其中旋转摄像机系统100安装到车辆。车辆数据包括，例如，车辆速度、车辆位置、车辆取向、转向角，方向盘的旋转速度、横向加速度、和车辆的横摆率。车辆数据可以通过与车辆相关联的一个或多个传感器和/或车辆控制系统——比如速度传感器、转向角传感器、横摆传感器、加速度传感器、回转仪、GPS(全球定位系统)模块等等——来提供。车辆数据使用任何通信介质(例如，有线的或无线的)和任何通信协议传送到车辆数据收集器102。在一些实施例中，车辆数据在连续的基础上通过车辆数据收集器102接收，以使车辆数据大体上是实时数据。在其它实施例中，车辆数据收集器102每隔一定时间(例如，每500毫秒或每秒)接收车辆数据。

通信模块104连接到车辆数据收集器102且接收由车辆数据收集器接收到的车辆数据的至少一部分。通信模块104将车辆数据传送到旋转控制模块106，其管理马达108的操作中，如本文所讨论。马达108包括连接到板114的驱动轴112，其中摄像机110安装到板114。当马达108旋转驱动轴112时，摄像机110以相应的方式旋转。旋转控制模块106确定马达108是否需要根据摄像机的所需取向和当前的车辆数据来旋转。在一些实施例中，马达108可以以顺时针方式或逆时针方式旋转驱动轴112。此外，马达108可以根据摄像机的方向需要迅速改变的程度以不同的速度旋转驱动轴112。板114也称为“安装板”，并且允许摄像机110安装到马达108。板114可以包括用来将摄像机110固定到板114的任何类型的安装机构(未示出)，比如夹子、螺钉、夹具、粘合剂、钩环紧固件等等。

此外，光编码器116与马达108相关联并且确定马达108和/或轴112的旋转位置。光编码器将马达108或轴112的旋转位置传送到旋转控制模块106，旋转控制模块使用马达108或轴112的旋转位置(连同当前车辆数据)确定驱动轴112是否需要旋转以将摄像机110保持处于其所需取向。当马达108旋转驱动轴112时，光编码器116将更新的旋转位置信息传送到旋转控制模块106。

车辆安装部118将图1中所示的一个或多个部件固定到车辆。例如，车辆安装部118可以附接到汽车仪表板、汽车挡风玻璃、汽车窗户、汽车车顶行李架、汽车后视镜、摩托车车把、自行车车把等等。车辆安装部118被示为附接到光编码器116，但可以附接到马达108、旋转控制模块106或任何其它部件或系统。车辆安装部118可以使用任何类型的安装机构(未示出)比如夹子、螺钉、夹具、粘合剂、钩环紧固件等等将安装部附接到车辆。在特定实施例中，图1中所示的多个部件被包含在壳体或类似结构中。该壳体附接到车辆安装部118，用于安装到车辆。

尽管图1中示出了多个单独部件，但特定的实施方式可以将多个部件结合在一起。例如，通信模块104可以与车辆数据收集器102和/或旋转控制模块106结合。

在供选择的实施例中，车辆数据收集器102和通信模块104用移动设备比如智能电话或平板计算机代替。在这些实施例中，移动设备与一个或多个车辆系统通信以接收车辆数据。移动设备进一步将数据传送到旋转控制模块106。移动设备可以使用任何通信介质(例如，有线的或无线的)和任何通信协议与车辆系统和旋转控制模块106通信。在一些实施方式中，移动设备还可以包括执行旋转控制模块106的功能(即，确定马达108是否需要根据摄像机的所需取向和当前的车辆数据来旋转)的应用程序。应用程序还可以通过移动设备与马达108和光编码器116通信，其中在该移动设备上执行应用程序。

图2是描绘了旋转控制模块106的实施例的框图。如图2中所示，旋转控制模块106包括通信管理器202、处理器204、和存储器206。通信管理器202允许旋转控制模块106与其它系统——比如通信模块104、马达108等等——通信。处理器204执行各种指令以实施由旋转控制模块106提供的功能。存储器206存储这些指令以及由处理器204使用的其它数据和包含在旋转控制模块106中的其他模块。

此外，旋转控制模块106包括确定马达108的所需取向的取向计算器，其对应于安装到马达108的摄像机110的所需取向。马达控制模块210将信号或命令发送到马达108，该信号或命令指示马达以特定的速度旋转特定的方向，并且直到达到所需取向。马达控制模块110还可以接收来自光编码器116的马达位置信息。一个或多个预定的取向范围212被定义为限制用于特定实施方式中的特定马达的可能的取向。用户界面管理器214支持允许用户限定本文所描述的系统和方法的操作参数的用户界面，比如所需摄像机取向和预定的取向范围。

图3是描绘了用于根据从车辆接收到的数据来旋转马达的方法300的实施例的流程图。最初，在302旋转控制模块确定马达的当前旋转取向和马达的所需取向。当前旋转取向可以例如通过光学编码器或能够确定马达的取向或安装到马达的摄像机的取向的其它系统来确定。所需取向例如根据用户设置或由用户选择的预定的取向范围来确定。在一些实施例中，用户可以使用在移动设备上执行的应用程序来选择或限定一个或多个取向范围，该移动设备与本文所讨论的一个或多个系统或部件通信。例如，应用程序可以使用蓝牙、无线保真(WiFi)或其它任何数据通信系统与所描述的系统或部件通信。在特定实施例中，在移动设备上执行的应用程序可以与摄像机以及本文所讨论的一个或多个其它系统或部件进行通信。

在一些实施例中，一个或多个车辆系统(比如信息娱乐系统)可以与本文所讨论的旋转摄像机系统进行通信。这些车辆系统也可以与摄像机本身进行通信。供选择地，车辆系统可以通过与在移动设备上执行的应用程序通信来与旋转摄像机系统和/或摄像机本身进行通信。这些实施例允许用户通过车辆系统的用户界面——比如触摸屏控件、方向盘控件等等——来控制旋转摄像机系统和/或摄像机。

在304当通信模块接收与车辆相关联的车辆数据时方法300继续。在306通信模块将车辆数据传送到旋转控制模块，在308旋转控制模块根据马达/摄像机的当前旋转取向和所接收到的车辆数据来确定是否旋转马达。例如，如果马达/摄像机的当前取向匹配所需方向且车辆没有转弯，则不需要旋转马达。在这种情况下，在310不旋转马达并且该方法返回到304，其中它继续监测接收到的车辆数据的变化。

如果方法300在310确定马达需要旋转，则在312旋转控制模块确定旋转马达的方向。例如，马达可以根据改变到马达/摄像机的所需取向以顺时针方向或逆时针方向旋转。在314旋转控制模块也确定用来旋转马达的度数。旋转的量例如取决于必须旋转马达/摄像机到所需取向的取向变化的幅度。此外，旋转控制模块确定旋转马达316的速度。旋转速度例如取决于必要的取向变化的幅度以及当前的车辆数据，比如当前车辆速度和车辆的当前转向角。在318旋转控制模块将适当信号发送到马达，该适当信号指示马达基于上述确定而在特定方向上以特定速度旋转指定的角度量。在马达/摄像机的旋转完成之后，方法300返回到304并且继续监测接收到的车辆数据的变化。

在一些实施例中，根据车辆的转向方向来确定旋转方向。例如，如果车辆向左转，则马达可以向左转以保持摄像机的所需取向。在特定实施方式中，该方法确定用于摄像机的新位置并且确定旋转方向和度数以根据该新位置来旋转。例如，新位置可以通过下式计算：

新位置＝x+d

其中x＝current_position-steering_wheel_angle

和“current_position”是马达的当前位置以及steering_wheel_angle”是当前的方向盘转角。

“x”的值表示马达应该根据例如从与马达相关联的光编码器接收到的信息和当前方向盘转角(接收到作为车辆数据的一部分)来旋转的度数。“d”的值表示可以通过一个或多个用户界面控件固定(例如，硬编码)或改变的偏移。偏移用在确定是否旋转马达。例如，如果当前马达位置和方向盘转角之间的差等于偏移值，则不应该旋转马达。

如果需要旋转马达，旋转马达的速度根据方向盘的旋转速度来确定。在一些实施例中，马达旋转速度至少部分地基于由车辆中的回转仪、加速度计或类似的装置确定的车辆的横摆率。在特定实施方式中，马达的旋转速度乘以常数k，以允许更快的响应时间。例如，如果w是根据方向盘的旋转速度的马达的旋转速度，则用来旋转马达(到其新位置)的速度是：w*k。通常，在当方向盘转角改变和马达实际开始旋转时之间存在延迟。如果马达以与方向盘相同的速度旋转，则马达(和附接的摄像机)将总是滞后。常数k给马达“赶上”或超过方向盘转角的机会。

图4是描绘了用于根据预定的取向范围来旋转马达的方法400的实施例的流程图。最初，方法400在402确定旋转马达/摄像机的方向、度数、和速度，如关于图3上面所讨论的。方法在404识别任何生效的预定范围。取向范围限定用于通过安装到马达的摄像机捕获到的视图的“操作范围”。例如，取向范围可以保持主要指向前方比如汽车的前挡风玻璃外的摄像机。这个取向范围可以允许摄像机在稍微偏离向前方向的预定角度范围内旋转。例如，预定角度范围可以允许摄像机在中心的左30度和中心的右30度之间旋转。旋转控制模块控制马达以当汽车转弯时保持摄像机在这个预定的角度范围内。在一些实施例中，旋转控制模块允许马达/摄像机根据以下来朝向范围极限旋转：1)来自用户的手动输入(例如，使用在移动设备上执行的应用程序)；2)当马达/摄像机取向接近范围极限时减少的在动态应用的偏移“d”(如本文中讨论的)情况下的车辆的方向盘转角、或3)车辆的横向加速度或横摆率。

如果在406没有识别出预定的取向范围，则在408旋转控制模块根据确定的方向、度数、和速度来旋转马达，如关于图3上面所述的。

如果在406识别出至少一个预定的取向范围，则方法在410确定预定的范围极限。在一些实施例中，预定的取向范围中的一个将是生效的(例如，由用户先前选择的)。根据生效的预定的取向范围，在412旋转控制模块根据确定的方向、度数、和速度来旋转马达。方法400在414确定是否达到预定的范围极限(例如，达到中心左30度或中心右30度，如上所述)。如果未达到预定的范围极限，则旋转控制模块根据确定的方向、度数、和速度来继续旋转马达。然而，如果达到预定的范围极限，则在416旋转控制模块停止旋转，从而将马达旋转限制为预定的取向范围。

图5A和5B描绘了与车辆相关联的多个预定的取向范围。在图5A中，车辆502具有用于安装到车辆(例如，安装到挡风玻璃或仪表板)的马达/摄像机的预定的取向范围504。预定的取向范围504以506为左侧边界且以508为右侧边界。因此，车辆502中的马达/摄像机限制为在边界506和508之间限定的范围内旋转。一旦达到边界506或508，旋转控制模块将不允许马达/摄像机旋转超出该边界而不管接收到的车辆数据。例如，当马达/摄像机逆时针旋转(如图5A中所示，从车辆502向下看)时，如果马达/摄像机达到边界506，则旋转控制模块将不允许马达/摄像机在逆时针方向上旋转更远。然而，马达/摄像机可以顺时针旋转(根据接收到的车辆数据)直到达到边界508。

图5B示出了具有用于安装到车辆的马达/摄像机的两个预定的取向范围522和524的另一车辆520。预定的取向范围522以526为左侧边界且以528为右侧边界。同样地，预定的取向范围524以530为左侧边界且以532为右侧边界。车辆520中的马达/摄像机限制为在边界526和528之间限定的范围内旋转，或在边界530和532之间限定的范围内旋转。例如，如果马达/摄像机在预定的取向范围524内且逆时针旋转，则当马达/摄像机达到边界530时，马达/摄像机逆时针自动地旋转到下一个预定的取向范围(本示例中范围522)。因此，马达/摄像机在边界528和530之间限定的区域内不停止。

在一些实施例中，预定的取向范围用来限制马达/摄像机的取向以捕获车辆的前挡风玻璃外的风景。在其它情况下，用户可能更喜欢看见车辆的侧窗外的风景且选择将马达/摄像机保持在捕获侧窗(例如，驾驶员的门窗或乘客门窗)外图像的范围内的预定的取向范围。

尽管本发明在某些优选实施方面进行了描述，但是对于本领域的普通技术人员而言，其它实施例将是显而易见的，考虑到本发明的益处，包括不提供本文所述的所有益处和特征的实施例，其也在本发明的范围内。应当理解的是，可以使用其它实施例，而不脱离本发明的范围。