Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lagesensor für jede Position


von Verena D. (staccato)


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Hallo,
ich habe folgendes Problem:

Ich möchte einen Gimbal (zur Bildstabilisierung) bauen auf dem eine 
Kamera sitzt. Nun soll man die Kamera zusätzlich auch in eine beliebe 
Position bringen können und diese soll dann quasi gehalten werden 
können. Wenn ich also ein Objekt unter mir am Boden fotografieren möchte 
und ich die Kamera darauf ausrichte, soll diese auch darauf gerichtet 
bleiben, wenn ich mich weiter nach oben unten links rechts bewege. Die 
Kamera wäre in diesem Moment schief nach unten gerichtet. Weiß jemand 
wie sowas möglich wäre?

Schöne Grüße
Verena

von Joe F. (easylife)


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Wenn die Kamera genau die Neigungen halten soll, wird sowas wohl mit 
einem 3-Achsen Gimbal + Motoren + 3-Achsen Gyro Sensor gehen.

Allerdings verschiebt sich natürlich der Bildausschnitt, wenn die Kamera 
z.B. seitlich bewegt wird.

Wenn die Kamera sich beim Bewegen auf ein Objekt ausgerichtet bleiben 
soll, spielt ja die Entfernung zum Objekt und die relative
Positionsänderung der Kamera eine Rolle -> weit schwieriger in den Griff 
zu bekommen.

Für kleine Kameras (z.B. GoPro) gibt es sowas übrigens für schmales Geld 
zu kaufen.

: Bearbeitet durch User
von Verena D. (staccato)


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Danke für die schnelle Antwort :-)

Ja, dass es so etwas zu kaufen gibt weiß ich, jedoch möchte ich eher 
größere Modelle auf diese Weise betrieben (was wiedrum sehr teuer wird).

Genau, es soll dann die Kameras auf ein Objekt gerichtet lassen. Grenzt 
dann schon an Zielerfassung, was bei der Suche im Internet leider nicht 
die gewünschten Ergebnisse liefert.
Die Frage wäre auch, ob es reicht z.B. einen Laserpunkt (was schlecht 
für ein Bild wäre merke ich grad) auf ein Objekt zu richten und diesen 
Punkt per zusätzlicher Kamera in Verbindung mit dem Gimbal z.B. in der 
Bildmitte zu behalten.
Ich möchte quasi ein Stativ ersetzen aber dabei eben nicht nur 
horizontal stillhalten (einfacher Gimbal) sondern die Kamera auch direkt 
auf etwas richten können.

Könnte man nich einfach einen Gimbal nehmen und diesen nach der 
Ausrichtung der Kamera per einfachen Knopfdruck immer wieder schnell neu 
kalibrieren, sodass dieser sich wenigstens die Position merkt?


Schöne Grüße

von Georg (Gast)


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Verena D. schrieb:
> Weiß jemand
> wie sowas möglich wäre?

Was nicht klar ist: wo stützt sich deine Konstruktion ab? Wenn du ein 
Stativ ersetzen willst, müsste das ganze freischwebend funktionieren, 
aber dann wirst du entweder eine grosse Masse oder besser Kreisel 
brauchen, damit du die Kamera überhaupt bewegen kannst (Raketendüsen 
gingen auch, sind aber wohl nicht so praktisch).

Wie schon Newton meinte, Actio = Reactio.

Georg

von Verena D. (staccato)


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Ok, "Stativ ersetzen" ist nicht ganz wahr. Es soll eine Mischung aus 
Schulterstativ und Rucksack (vorne) werden. Ich möchte also meine 
Körperbewegung ausgleichen.

: Bearbeitet durch User
von ?!? (Gast)


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Verena D. schrieb:
> Ok, "Stativ ersetzen" ist nicht ganz wahr. Es soll eine Mischung aus
> Schulterstativ und Rucksack (vorne) werden. Ich möchte also meine
> Körperbewegung ausgleichen.

Das funktioniert aber nur, wenn der Regelung auch die Entfernung zum 
aufgenommenen Objekt bekannt ist. Wenn du was fotografieren willst, was 
einen halben Meter entfernt ist, mußt du bei Bewegung stärker 
ausgleichen als wenn das Objekt weiter weg ist, zum Beispiel der Mond. 
Da interessiert es nicht, ob du einen Meter weiter links oder rechts 
stehst. Ohne Auswertung des Bildes stell ich mir das schwierig vor. Oder 
eben die Distanz zum Objekt der Regelung mitteilen...

von Der Andere (Gast)


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Georg schrieb:
> Wie schon Newton meinte, Actio = Reactio.

Georg hat sehr recht. Wenn in diesen Gimbal eine komplette Kamera 
eingespannt werden soll, dann ist das Teil ständig am Fahren, was bei 
den doch ordentlichen Massen wieder dazu führt dass der in der Hand 
gehaltene Rahmen sich wieder bewegt, was wieder dazu führt dass 
nachgeregelt werden muss...
Das hört sich nach einem sehr ehrgeizigen Projekt an, es hat durchaus 
einen Grund dass:

Verena D. schrieb:
> (was wiedrum sehr teuer wird)

Ich glaube Verena unterschätzt hier den Aufwand bis da stabil läuft ganz 
erheblich.

von Noch einer (Gast)


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Na und? Linus Torvalds hat den Aufwand, bis alles stabil läuft, auch 
ganz gewaltig unterschätzt. Gab halt ein paar Witze zum 
Linux-0.99-99-9-rc9. Ist doch nicht weiter wild.

von Alexxx (Gast)


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Das was du anscheinend willst - Stabilisierung auf das Objekt, würdest 
du nur mit einer sehr schnellen und präzisen Bildanalyse hinbekommen.
Wenn's nur zum Bilder schießen wäre, dann gerade noch machbar.
Aber für Videokamera praktisch unmöglich, müsstest dann beim Militär 
nachfragen...

Dann bräuchtest du sehr schnelle Servos (haben dann heftige 
Spitzenströme und Gewicht => Akkus!)und einen entsprechenden 
Regelalgorithmus, der die Änderung der Schleifenverstärkung je nach 
Neigungswinkel ausgleicht.
Viel Spass...

PS:
In Kameras nennt sich das Bildstabilisierung

von Joe F. (easylife)


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In der Stabilisierung auch etwas schwererer Kameras mit 3 Motoren liegt 
meiner Meinung nach nicht die Hauptschwierigkeit. Soetwas wurde schon 
oft und erfolgreich gemacht.
Für diesen Fall dient ein 3-Achsen Beschleunigungssensor / Gyro dazu, 
die Bewegung der Kamera zu erfassen, und die Motoren entsprechend 
gegenläufig zu steuern.

Hauptproblem in deinem Fall ist, dass die Kamera nicht "starr" stabil 
gehalten werden soll, sondern auf einen Punk im Raum gerichtet bleiben 
soll.

Um die entsprechenden Ausgleichsbewegungen der Motoren zu errechnen 
benötigt man also zusätzliche Information, und das ist einerseits die 
genannte Beschleunigung der Kamera und die räumliche Distanz zum 
Zielobjekt.

Es gibt im VR Bereich Tracker, die die Position von Objekten im Raum 
orten können - z.B. auf magnetischer Basis.
Die sind aber sehr teuer.

Denkbar wäre ein Ansatz, bei dem man die Kamera auf das Objekt richtet, 
und dem Controller per Knopfdruck mitteilt, dass das Ziel im Zentrum des 
Bildes ist.
Dann verschiebt man die Kamera, der Controller versucht aus den 
Beschleunigungsdaten die Positionsänderung zu errechnen, die Kamera wird 
erneut aufs Ziel ausgerichtet (geschwenkt), und auch hier per Knopfdruck 
mitgeteilt, dass auch aus dieser Perspektive das Ziel im Zentrum des 
Bildausschnittes ist.

Aus diesen Informationen könnte man per Triangulation den Abstand zum 
Zielobjekt errechnen...

Wie genau das funktioniert, sei mal dahingestellt.
Die Positionsänderung durch Integrieren von Beschleunigungswerten zu 
berechnen ist immer leicht fehlerbehaftet, und dieser Fehler setzt sich 
mit der Zeit fort, so dass die "Zielerfassung" nach einiger Zeit aus dem 
Ruder laufen wird.

Per Bilderkennung (wie von Alexxx vorgeschlagen) geht es bestimmt auch, 
da ist dann aber wesentlich mehr Rechenpower nötig...

Eine dritte Möglichkeit wäre Infrarotlicht.
Neben das Zielobjekt kommt eine kleine IR LED, eine Foto- bzw. 
Videokamera hat üblicherweise einen IR Filter eingebaut, und kann die 
LED daher nicht leuchten sehen.
Parallel zur Hauptkamera benötigt man dann eine IR Kamera, die einen 
Filter, der nur IR Licht durchlässt, hat.
Mit entsprechender Software kann man dann die Motoren so steuern, dass 
der Lichtpunkt immer im Zentrum bleibt.
Für die feinstabilisierung kann zusätzlich ein Gyro-Sensor dienen.
Dies wäre vermutlich die einfachste Lösung, und dieses Prinzip liegt im 
Grunde dem Wii Controller zugrunde.

: Bearbeitet durch User
von ?!? (Gast)


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Joe F. schrieb:
> eine Foto- bzw.
> Videokamera hat üblicherweise einen IR Filter eingebaut, und kann die
> LED daher nicht leuchten sehen.

Na dann nimm mal eine beliebige Kamera (vom Handy bis zur Spiegelreflex) 
und halte die TV-Fernbedienung davor. Dann drückst du eine Taste der 
Fernbedienung und erfreust dich am Flackern :-)

von Georg (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Per Bilderkennung (wie von Alexxx vorgeschlagen) geht es bestimmt auch,
> da ist dann aber wesentlich mehr Rechenpower nötig...

Das nützt u.U. wenig, wenn sich die Perspektive ändert. Um um ein Objekt 
herumzulaufen und es dabei im Fokus zu behalten gehört wohl mehr KI als 
bisher verfügbar ist.

Warum wohl sind Kameraleute, die solche Drehs beherrschen, so 
hochbezahlt?

Georg

von ?!? (Gast)


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Georg schrieb:
> Warum wohl sind Kameraleute, die solche Drehs beherrschen, so
> hochbezahlt?

Weil sie die KI haben? duckundweg

von Pic T. (pic)


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Was fehlt dir an dem aktuellen steadycam mit gyro Option nicht

von Wolfgang (Gast)


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?!? schrieb:
> Na dann nimm mal eine beliebige Kamera (vom Handy bis zur Spiegelreflex)
> und halte die TV-Fernbedienung davor.

Dann kennst du komische Spiegelreflex Kameras. In dieser Allgemeinheit 
gilt das auf jeden Fall nicht. Zumindest bei den Canon DSLRs muss man 
vorher den internen IR-Sperrfilter entfernen.
http://www.astrosurf.com/buil/350d/350d.htm

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