CN105227842B - 一种航拍设备的拍摄范围标定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航拍设备的拍摄范围标定装置及方法，属于航拍领域。该装置包括飞行器和航拍设备，航拍设备挂载于飞行器上，航拍设备至少包括成像单元，还包括提示设备，提示设备用于发出提示航拍设备拍摄范围的光信号。本发明通过在航拍设备的镜头拍摄方向与拍摄角度对应的设置提示设备，能够向被拍摄者提示出当前航拍设备的拍摄方向以及拍摄范围，在这种提示下，无论是自拍还是合拍模式下，不用依赖于拍摄者的口头指挥，被拍摄者就能够直观的知道自己当前是否处于适当的拍摄位置。

Description

一种航拍设备的拍摄范围标定装置及方法

技术领域

本发明涉及航拍技术领域，具体涉及一种航拍设备的拍摄范围标定装置及方法。

背景技术

在航拍技术刚刚出现的时候，航拍由专业拍摄者操作，主要是应用无人机来对特定场景进行拍摄，例如电影拍摄、地理信息测绘、抗灾救险等相对较专业或正规场合。

但是，随着航拍市场的发展，航拍成本不断降低，航拍进入消费级市场，越来越多的普通消费者也开始玩航拍。随着无人机技术的发展，尤其是小微型无人飞行器，航拍已经开始应用的越来越广泛。这种应用方式的典型特征是：用户操控无人机在空中飞行的同时，用户还操控在无人机上搭载的拍摄设备来从空中向地面进行俯拍。通过无人机得到的拍摄内容，其角度是现有普通的地面拍摄方式难以实现的，并且全局性较好，受拍摄条件限制较少。

当前采用无人机在空中完成航拍工作，已经成为一种非常新潮的玩法和体验，普通用户也能通过简单的方式操控无人机在空中飞行，并完成对应的拍摄任务。而众多普通消费者的拍摄对象主要变成了人或者人与景。

最早的拍摄行业，当拍摄是摄像师、记者等专业工作人员的工具时，拍摄的过程即使非常复杂也没关系，这些专业的拍摄者为了能够得到较好的拍摄效果，愿意付出极高的学习成本。但是，当拍摄设备进一步普及的时候，照相机、摄像机等成为普通消费者的日常工具，此时就对这些拍摄设备的功能改进提出了新的需求：普通消费者希望拍摄设备的功能能够更加“傻瓜”，仅需要简单的操作就能得到较好的拍摄效果。

现在的无人机航拍设备，也面临相似的背景和环境，如果航拍仍然被当做专业人士的专享之物，那么就意味着无人机航拍的应用范围和发展受到了极大的限制。事实上，已经很明显地出现了普通消费者对航拍设备的追求，并且也有航拍设备生产商，生产针对普通消费者的航拍设备，并获得了极大的成功。

现有的无人机航拍技术主要是如何实现无人机对运动目标的追踪拍摄，例如：申请号为201310343826.3、发明名称为《基于视觉的目标跟踪方法及装置》的中国发明专利申请公开了一种基于视觉的目标跟踪方法及装置，包括以下步骤：采集航拍区域内的图像信息；根据预先训练好的定点分类器对所采集的图像信息进行分类以获取目标对象群信息，其中所述目标对象群信息包括各目标对象在图像中的二维坐标及尺寸；根据所获取的目标对象群信息，并按照金字塔光流算法(L-K)对所述目标对象进行跟踪。

再例如，申请号为201310404795.8、发明名称为《航拍视频中运动小目标的检测与跟踪方法》的中国发明专利申请公开一种航拍视频中运动小目标的检测与跟踪方法，包括采集图像；提取SURF特征点；图像分组匹配；获得仿射矩阵；获得差分图像；开运算处理；提取目标区域；确定目标模板；确定目标检测区域；特征点提取与匹配；确定目标的配置中心位置；确定目标中心位置；确定目标的长和宽。

传统环境下，采用自拍模式或者合拍模式的照相机，可以通过拍摄者的观察得知被拍摄者是否处于适当的拍摄位置，并通过拍摄者对被拍摄者进行口头指挥，被拍摄者移动至拍摄者指定的位置，然后才进行拍摄，从而获得清晰的、将全部被拍摄目标包括进来的照片。

但是，在利用无人机航拍时，拍摄者变成了无人机，无法对被拍摄者进行口头提示，航拍时被拍摄者不知道自己是否处于适当的拍摄位置，从而导致不能处于清晰拍摄的距离或者合拍时不能将全部对象拍摄进来。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种航拍设备的拍摄范围标定装置及方法，针对航拍设备拍摄的场景，能够向被拍摄者提示出当前航拍设备的镜头所拍摄的方向以及拍摄范围，使被拍摄者得知自己当前的位置是否处于适当的拍摄范围内，从而让航拍设备的操作更加简单化、智能化。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种航拍设备的拍摄范围标定装置，包括飞行器和航拍设备，所述航拍设备挂载于所述飞行器上，所述航拍设备至少包括成像单元，还包括提示设备，所述提示设备适用于发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号。

进一步的，还包括控制模块，所述控制模块与所述提示设备电连接，所述控制模块适用于根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息，所述提示设备根据所述控制信息发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号，其中，所述成像单元的参数包括摄像头的焦距f、像距v、底片长l和/或底片宽w。

进一步的，所述提示设备包括机械臂和对称设置的至少两个指向性发光器，所述机械臂的首端连接所述成像单元，所述指向性发光器分别固定设置于所述机械臂的末端，所述指向性发光器与所述摄像头在垂直方向上一致。

进一步的，所述控制模块包括运算单元和控制单元，所述运算单元连接所述控制单元，所述控制单元连接所述机械臂，其中，

所述运算单元适用于根据所述摄像头的焦距、像距、底片长计算出物距u和所述航拍设备的拍摄范围的横向拍摄长度L；

所述控制单元适用于控制所述机械臂根据所述物距u和横向拍摄长度L移动相应的距离和角度，使得所述指向性发光器至少在所述横向拍摄长度L的两个端点投射出两个光点。

进一步的，所述控制模块包括运算单元和控制单元，所述运算单元连接所述控制单元，所述控制单元连接所述机械臂，其中，

所述运算单元适用于根据所述摄像头的焦距、像距、底片宽w计算出物距u和所述航拍设备的拍摄范围的纵向拍摄宽度W；

所述控制单元适用于控制所述机械臂根据所述物距u和纵向拍摄宽度W移动相应的距离和角度，使得所述指向性发光器至少在所述纵向拍摄宽度W的两个端点投射出两个光点。

进一步的，所述指向性发光器包括激光笔和/或LED指示灯。

进一步的，所述指向性发光器包括点光源和/或线光源。

进一步的，所述摄像头是变焦镜头。

根据本发明的另一个方面，一种航拍设备的拍摄范围标定方法，包括以下步骤：

根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息；

根据所述控制信息发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号。

进一步的，所述根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息、根据所述控制信息发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号的步骤，具体包括以下步骤：

根据所述航拍设备的摄像头的焦距、像距、底片长和/或底片宽w计算出物距u和所述航拍设备的拍摄范围的横向拍摄长度L和/或纵向拍摄宽度W；

根据所述物距u和横向拍摄长度L，至少在所述横向拍摄长度L的两个端点投射出两个光点；和/或

根据所述物距u和纵向拍摄宽度W，至少在所述纵向拍摄宽度W的两个端点投射出两个光点。

本发明公开了一种航拍设备的拍摄范围标定装置及方法，通过在航拍设备的镜头拍摄方向与拍摄角度对应的设置提示设备，该提示设备发出高度汇聚的光投射到地面上形成光点，能够向被拍摄者提示出当前航拍设备的拍摄方向以及拍摄范围，在这种提示下，无论是自拍还是合拍模式下，不用依赖于拍摄者的口头指挥，被拍摄者就能够直观的知道自己当前是否处于适当的拍摄位置，从而让航拍设备的操作更加简单化、智能化。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一的航拍设备的拍摄范围标定装置结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例二的航拍设备的拍摄范围标定装置结构示意图；

图3-1示出了基于本发明实施例二的航拍设备的拍摄范围标定装置的点光源标定范围示意图；

图3-2示出了基于本发明实施例二的航拍设备的拍摄范围标定装置的线光源标定范围示意图；

图4示出了基于本发明实施例二的航拍设备的拍摄范围标定装置结构方框图；

图5示出了根据本发明实施例三的航拍设备的拍摄范围标定方法流程图；

图6示出了根据本发明实施例四的航拍设备的拍摄范围标定方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

无人飞行器简称“无人机”，英文缩写为“UAV(unmanned aerial vehicle)”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。近年来，随着传感器工艺的提高、微处理器技术的进步、动力装置的改善以及电池续航能力的增加，使其在军事、民用方面的用途不断高速拓展，无人机市场具有广阔前景。

本发明实施例中优选的无人机为多旋翼无人飞行器(或称为多旋翼飞行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六的无人飞行器。优选的，机身由碳纤维材料制成，在满足较高使用强度和刚度的前提下，可大幅减轻机身的重量，从而降低多旋翼无人飞行器的动力需求以及提高多旋翼无人飞行器的机动性。当然，在本发明的其他实施例中，机身还可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。机身上设有多个相对于所述机身中的对称平面呈对称分布的浆臂，每一个浆臂远离所述机身的一端设有桨叶组件，所述桨叶组件包括安装在所述浆臂上的电机和连接在所述电机的输出轴上的桨叶，每一片桨叶的旋转轴线均位于同一圆柱面上。

本发明技术方案采用的无人机主要是指小、微型多旋翼无人飞行器，这种无人飞行器体积小、成本低、飞行稳定性较好，飞行成本低等。本发明使用的飞行器，典型的以四轴多旋翼飞行器为代表。

实施例一、一种航拍设备的拍摄范围标定装置。

图1为本发明实施例一的航拍设备的拍摄范围标定装置结构示意图，本发明实施例将结合图1进行具体说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种航拍设备的拍摄范围标定装置100，包括飞行器101和航拍设备102，所述航拍设备102挂载于所述飞行器101上，所述航拍设备102至少包括成像单元103，还包括提示设备105，所述提示设备105适用于发出提示所述航拍设备102拍摄范围的光信号。

本发明实施例中优选的，还包括控制模块104，所述控制模块104与所述提示设备105电连接，所述控制模块104适用于根据所述航拍设备102的成像单元103的参数计算获得控制信息，所述提示设备105根据所述控制信息发出提示所述航拍设备102拍摄范围的光信号，其中，所述成像单元103的参数包括摄像头的焦距f、像距v、底片长l和/或底片宽w。所述航拍设备102的成像单元103的镜头焦距f决定了该航拍设备所能拍摄的景深，对于航拍而言，镜头焦距决定了在某一飞行高度拍摄时可以覆盖的地面面积。因此根据镜头焦距可以相应计算出航拍设备所拍摄照片所对应的地面面积。根据目前所选用的航拍设备的实际性能，一般而言成像设备的镜头焦距在8毫米至150毫米的范围内，可以获得效果较佳的图像。

本发明实施例中，当所述航拍设备102的取景范围是可调、可变化时，需要所述控制模块根据所述航拍设备102的焦距变化而控制所述提示设备发生相应的改变。但是，本发明实施例中也可以采用那种拍摄范围是固定的，也就是说非变焦的航拍设备，这种设备仅是通过聚焦点的改变来实施对焦。在这种情况下，提示设备完全是可以预先测定好与航拍设备的取景角度一致即可，拍摄使用中完全不用进行调整，可以不存在控制模块，而只是存在提示设备即可。

本发明实施例中优选的，所述提示设备105包括机械臂和对称设置的至少两个指向性发光器，所述机械臂的首端连接所述成像单元103，所述指向性发光器分别固定设置于所述机械臂的末端，所述指向性发光器与所述摄像头在垂直方向上一致。

本发明实施例中优选的，所述提示设备105会随着所述航拍设备102的运动或者参数变化而随动。所述随动主要是指两个方面：第一个方面，物理上指向性的所述指向性发光器就设置在所述成像单元103的镜头两侧，当镜头随着云台移动或者旋转时，所述提示设备105也随之移动或者旋转；第二个方面，当所述成像单元103的镜头的焦距发生变化时，意味着拍摄范围发生了变化，此时，所述指向性发光器会在所述机械臂的控制下，作相应的间隔距离和角度的变化，从而进行拍摄范围的提示，这种提示也是与镜头拍摄范围随动的，这种情况下，镜头实际上是未发生物理上的变动的，机械臂改变即可。

本发明实施例中优选的，所述机械臂本身是个很大的概念，机械臂的具体形式是不限的，其既可以是一个可调齿轮作为一个一维的机械臂，只在一个维度上调整角度；也可以是可弯折的具有多个连接点的机械臂在一个维度上调整所述指向性发光器，指示出所述航拍设备的横向拍摄范围或纵向拍摄范围；所述机械臂可以是对称设置的两个机械臂，其末端分别固定设置至少一个指向性发光器；另一方面，由于指向性发光器的调整往往是对称的，所以单个机械臂也能调整两个指向性发光器；还可以包括多对两两对称的机械臂来在多个维度上调整所述指向性发光器，同时指示出所述航拍设备的横向拍摄范围和纵向拍摄范围。

本发明实施例中优选的，所述控制模块104包括运算单元和控制单元，所述运算单元连接所述控制单元，所述控制单元连接所述机械臂，其中，

所述运算单元适用于根据所述摄像头的焦距、像距、底片长计算出物距u和所述航拍设备的拍摄范围的横向拍摄长度L；

所述控制单元适用于控制所述机械臂根据所述物距u和横向拍摄长度L移动相应的距离和角度，使得所述指向性发光器至少在所述横向拍摄长度L的两个端点投射出两个光点。这里所述指向性发光器可以是两个对称设置的指向性发光器，所述两个对称设置的指向性发光器在所述横向拍摄长度L的两个端点投射出两个光点。当然，所述指向性发光器还可以是两个以上，只要其它指向性发光器在地面或者其他障碍物的投射点位于前述两个光点连接的线段中间即可。

本发明实施例解决的最基本问题，可以用一个场合来举例说明，就是合照的时候，怎么能够提示清楚，让所有人知道都在横向的拍摄范围内了。如果有某个被拍摄者当前所处的位置不在横向的拍摄范围内，所述被拍摄者可以根据所述光点的提示，主动配合移动到所述光点提示的横向拍摄范围内，从而不会出现有某个或某几个被拍摄者没有被当前拍摄的照片包括进来的情况。

本发明实施例中，为了实现上述提示目的，至少需要两个对称设置的指向性发光器，且通过移动所述两个机械臂之间的间隔距离和角度，使得所述两个指向性发光器在地面的透射点之间的距离为横向拍摄长度L。优选的，所述提示设备还可以包括两个以上的指向性发光器和两个以上的机械臂，各个机械臂的末端均分别固定设置一个指向性发光器，通过控制相应机械臂之间的间隔距离和角度，使得其他指向性发光器投射在地面的光点位于上述两个端点的光点所连接的直线上，这样，更加方便被拍摄者清楚知道所述航拍设备当前的拍摄范围。

本发明实施例中，焦距f越短，视角越大，拍摄范围越大。现有的照相机拍摄方式中，这种取景范围完全由拍摄者确定，而不需要被拍摄者配合。本发明中，因为拍摄者是自动的飞行器，此时，飞行器的智能拍摄程度是有限的，如果能够调动被拍摄者去配合，可能得到更好的拍摄效果。所述指向性发光器完全就是用来提示拍摄范围的，它是根据镜头移动和焦距变化来计算其指向范围的。优选的，只需要提示镜头的横向拍摄范围，因为通常拍摄中宽度作用比较大，往往是漏拍了左右的人。此时，所述指向性发光器与镜头拍摄的角度在垂直方向上是一致的，只需要根据焦距调整横向方向上的提示长度。如果被拍摄者发现自己没在投射的光点的提示范围内，被拍摄者自己移动来配合拍摄即可。

本发明实施例中优选的，所述控制模块包括运算单元和控制单元，所述运算单元连接所述控制单元，所述控制单元连接所述机械臂，其中，

所述运算单元适用于根据所述摄像头的焦距、像距、底片宽w计算出物距u和所述航拍设备的拍摄范围的纵向拍摄宽度W；

所述控制单元适用于控制所述机械臂根据所述物距u和纵向拍摄宽度W移动相应的距离和角度，使得所述指向性发光器至少在所述纵向拍摄宽度W的两个端点投射出两个光点。这里所述指向性发光器可以是两个对称设置的指向性发光器，所述两个对称设置的指向性发光器在所述纵向拍摄宽度W的两个端点投射出两个光点。当然，所述指向性发光器还可以是两个以上，只要其它指向性发光器在地面或者其他障碍物的投射点位于前述两个光点连接的线段中间即可。

本发明实施例中优选的，对于合拍或者自拍这样的场合，最主要关注的是横向的范围，但是实际上，根据所述底片的长和宽，成比例的也能计算出纵向的拍摄范围。此时，所述提示设备可以包括至少四个指向性发光器，所述指向性发光器分别指向这个拍摄范围的四个角，所述机械臂的角度就与这四个角对应就行。此时，能够让所述指向性发光器所指向的地点与拍摄范围的横向长度和纵向宽度完全重合。在提示纵向拍摄范围时，如果被拍摄者处于室外空旷环境下，可能因为缺少用于投射所述指向性发光器光点的障碍物而无法被观察到，但是在室内进行合影拍摄就可以提示了，比如在室内体育馆做拍摄，或者室外拍摄有背景墙的时候，所述航拍设备的纵向拍摄范围就能够被所述提示设备的提示信号显示出来。此外，从垂直高空往下拍摄时即拍摄角度为90度时，此时所有的投射提示点都能被看见。因为合拍时，即使所有被拍摄者均位于所述航拍设备当前的横向拍摄范围内，还是可能会出现有的人的头或者脚没在拍摄范围内，就是纵向没在拍摄范围内。

本发明实施例中优选的，所述指向性发光器包括激光笔和/或LED指示灯。

本发明实施例中优选的，所述指向性发光器包括点光源和/或线光源。

本发明实施例中优选的，所述摄像头是变焦镜头。本发明实施例是针对航拍设备拍摄范围变化的一种处理，到所述摄像头的焦距发生改变时，所述航拍设备的拍摄范围会发生相应的变化，从而导致机械臂动作相对应，所述指向性发光器在地面的不同地点投射出光点用来提示相应的拍摄范围。优选的，还可以通过改变所述摄像头的像距v来获得清晰成像，此时，也会导致所述航拍设备的拍摄范围发生相应的变化，机械臂动作相应改变。

本发明实施例中优选的，还能够依据主要拍摄对象的位置，预设适当的拍摄初始位置，供被拍摄对象配合调整其位置。例如，将合拍时位于被拍摄者人群中相对较中间位置的人选定为主要拍摄对象，选择其所处的位置为取景范围的中心位置，调整航拍设备的镜头朝向方向，并根据镜头的焦距和像距计算得到相应的取景范围长L和宽W。所述主要拍摄对象还可以是用户指定的某一个或某几个被拍摄者，例如某次活动的组织者或者重要的嘉宾。所述主要拍摄对象的识别可以通过例如人脸识别技术来实现。

本发明实施例中优选的，所述航拍设备还包括可移动云台。通过云台的转动，所述航拍设备的摄像头或者摄像机可以朝向不同的方向以及使用不同焦距，观察到不同距离范围内的目标或场景，从而能够拍摄非常大的范围。通常云台可以转动的角度包括俯仰角和转动角，而旋转角一般设定为不变，这样加上摄像机的焦距变化，一共有三个自由度可供调整。

本发明实施例中优选的，所述航拍设备还包括测距仪。通过所述测距仪能够使航拍设备准确达到所需要的高度，在最短时间内获得最佳拍摄角度，提高拍摄效率。

本发明实施例中优选的，所述航拍设备还包括减震单元，所述减震单元设置于所述云台和所述成像单元之间。通过所述减震单元能够降低在拍摄期间的噪音。

本发明实施例中优选的，所述飞行器和/或所述航拍设备还可以包括传感器组件，其包括一个或多个传感器，用于为飞行器和/或所述航拍设备提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件可以检测到组件的相对定位、还可以检测飞行器一个组件的位置改变、飞行器方位或加速/减速和飞行器的温度变化。所述传感器组件可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件还可以包括加速度传感器、陀螺仪传感器、磁传感器、压力传感器或温度传感器。

本发明实施例中优选的，所述装置还包括存储组件，所述存储组件用于存储航拍数据。存储器存储的航拍照片可以在航拍结束，降落到地面后再导出。

本发明实施例中优选的，所述装置还包括显示模块，所述显示模块连接所述存储组件，其适用于提取存储的无人机航拍数据进行实时展示。

本发明实施例中，存储组件被配置为存储各种类型的数据以支持在装置的操作。这些数据包括用于在该装置上操作的任何应用程序或方法的指令，注册用户数据、联系人数据、消息、图片、视频等。存储组件可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)、电可擦除只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(ROM)、磁存储器、快闪存储器、磁盘或光盘。

本发明实施例公开了一种航拍设备的拍摄范围标定装置，通过在航拍设备的镜头拍摄方向与拍摄角度对应的设置提示设备，该提示设备发出高度汇聚的光投射到地面上形成光点，能够向被拍摄者提示出当前航拍设备的拍摄方向以及拍摄范围，在这种提示下，无论是自拍还是合拍模式下，不用依赖于拍摄者的口头指挥，被拍摄者就能够直观的知道自己当前是否处于适当的拍摄位置，从而让航拍设备的操作更加简单化、智能化。

实施例二、一种航拍设备的拍摄范围标定装置。

图2为本发明实施例2的航拍设备的拍摄范围标定装置结构示意图，本发明实施例将结合图2进行具体说明。

如图2所示，本发明实施例提供了一种航拍设备的拍摄范围标定装置，其具体以所述飞行器为无人机、所述指向性发光器为激光笔为例进行说明。因为就航拍照片而言，现有技术虽然可以采用有人或无人飞行器搭载拍摄装置来进行拍摄。但城市空域对有人控制的飞行器有飞行高度和飞行时间等限制，而且有人控制飞行器的飞行成本很高，不利于大规模的普及应用。现有技术已经采用无人机进行航拍照片的拍摄，而且航拍照片的拍摄已经实现了自动化，可以按照预先设定的时间间隔自动启动拍摄装置的快门。

本发明实施例中优选的，所述装置包括无人机201、支架202、摄像机203、第一机械臂204、第一激光笔205、第二机械臂206和第二激光笔207，其中，所述摄像机203与拍摄清晰点平面之间的距离即物距为u，所述第一激光笔205和所述第二激光笔207之间的距离为a，所述第一激光笔205和所述第二激光笔207投射于地面的两个光点之间的距离为L，所述第一机械臂204和所述第二机械臂206与物距u之间的夹角为α。所述摄像头203安置在所述支架202上，两个激光笔(第一激光笔205和第二激光笔207)分别安装在两个机械臂(第一机械臂204和第二机械臂206)的末端，激光笔和机械臂两端对称。

本发明实施例中优选的，在所述支架202上安装有可遥控的角度调节机构，然后将所述摄像机203安装在所述角度调节机构上；当所述航拍设备工作时，操作者遥控所述角度调节机构，以此将所述摄像机203转动至需要的拍摄方向和拍摄角度。

本装置使用两个对称的机械臂控制两个激光笔的照射角度，使得激光笔的照射点在可变焦摄像机的物理拍摄清晰点平面上标记出摄像头的可拍摄横向范围。

本发明实施例就是针对拍摄设备即所述摄像机203为可调焦的情况下，如何实现调整机械臂的尺度的问题，即v发生改变时，L和W发生相应的改变。要取得清晰的拍摄效果，就将焦距定在某个距离范围，而此时通过公式能够计算得出这个距离上拍摄设备的拍摄范围，然后所述激光笔能够有效的提示出这个拍摄范围。

本发明实施例中优选的，所述激光笔又称为激光指示器、指星笔等，是把可见激光设计成激光模组(发光二极管)加工成的笔型发射器。常见的激光指示器有红光(λ＝650～660nm,635nm)、绿光(λ＝515-520nm,532nm)、蓝光(λ＝445～450nm)和蓝紫光(λ＝405nm)等。本发明实施例中使用它来投映一个光点或一条光线指向地面。可以使用波长为635nm的红-橙色二极管，这一波长更易于为人眼所识别。由于人眼对可见光谱中波长为520-570nm的绿光最敏感，对更红或者更蓝的波长敏感性下降，所以相同功率下绿光显得比其它颜色亮，所以还可以选择绿光激光笔。在夜晚即使是低功率的绿光由于大气分子的瑞利散射也可以看见绿光激光笔可以有多种输出功率。5mW使用起来最安全，并且在较暗照明下也可见，所以为指点目的也不需要更强的功率。

针对当前的消费级市场航拍设备设计不人性化的缺陷，本发明实施例在航拍无人机上设置提示设备，优选包括激光笔或者LED指示灯，来向用户提示拍摄范围；与无人机镜头拍摄方向与角度对应的设置有至少两个提示灯，所述提示灯发出的光为高度汇聚的光，能够向被拍摄者提示出当前镜头所拍摄的方向以及拍摄范围。例如，在单人或者多人被拍摄时，能够直观的了解当前航拍设备的取景范围。

图3-1示出了基于本发明实施例二的航拍设备的拍摄范围标定装置的点光源标定范围示意图，所述无人机在地面投射出至少两个光点A和B。

图3-2示出了基于本发明实施例二的航拍设备的拍摄范围标定装置的线光源标定范围示意图，所述无人机在地面投射出至少两个光点A′和B′。

在本发明实施例中，所述提示灯可以是点光源也可以是线光源，如图所示，AB是投射点光源在地面给予提示，A′B′是投射线光源在地面给予提示。这里的点光源可以是一根激光笔，在两个光点之间即为所述航拍设备的横向拍摄范围。其实相当于AB这条线，是通过AB这两个端点确定的提示线，当能够确定AB这两个端点时，既可以用点光源打在AB上，来做拍摄范围提示，也可以用线光源投射在地面上，形成AB两条光线条，来做拍摄范围提示。这样，利用同样的原理，只要能计算出AB两个端点，就能控制线光源的两个端点朝向AB投射，那么线光源的投射光线自然落在AB这条线上。在这种提示下，无论是自拍还是合影等模式下，不用完全依赖于拍摄者的口头指挥，而是能够直观的给被拍摄者一个提示，让被拍摄者也能清楚了解当前的拍摄范围。

图4示出了基于本发明实施例二的航拍设备的拍摄范围标定装置结构方框图，包括摄像机203、运算器401、机械臂控制器402和机械臂204，所述运算器401分别与所述摄像机203和所述机械臂控制器402电连接，所述机械臂控制器402连接所述机械臂204。

本发明实施例中优选的，使用软件调节和读取所述摄像机203的焦距f、像距v以及底片的长l和宽w，并将其输入至所述运算器401中；所述运算器将焦距f、像距v、底片的长l、底片的宽w的数值带入方程组

计算出物距u、拍摄清晰点平面的长L和宽W，并将其输入至所述机械臂控制器402中；所述机械臂控制器402根据物距u、拍摄清晰点平面的长L以及机械臂间的测量距离a，利用公式

tanα＝(L-a)/(2u)，

计算并调整安置激光笔的所述机械臂204的角度α，使得激光笔的两个照射点之间表示出所述摄像机203的拍摄长度L。优选的，所述机械臂控制器402还可以根据物距u、拍摄清晰点平面的宽W以及机械臂间的测量距离a，计算并调整安置激光笔的所述机械臂204的角度，使得激光笔的两个照射点之间表示出所述摄像机203的拍摄宽度W。

本发明实施例中优选的，所述摄像机203可以是视频摄像机、web摄像机、照相机、摄像头或者红外静态照相机网络。

本发明实施例中优选的，所述无人机还包括飞行控制单元，所述飞行控制单元用于控制所述无人机的飞行。所述飞行控制单元能够通过中央处理器(CPU)和/或协处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、特定用途基础电路(ASIC)以及嵌入式微处理器(ARM)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。优选的，所述飞行控制单元可以为服务器，包括处理组件，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件执行的指令，例如应用程序。存储器中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。

本发明实施例中优选的，所述无人机还包括电源单元和飞行动力单元。优选的，所述电源单元为动力锂电池。

本发明实施例中优选的，所述无人机还包括自动避障模块。优选的，所述自动避障模块为激光测距仪或者超声波探测传感器。

本发明实施例中优选的，所述摄像机自身可以支持无线控制以实现航拍设备的远程控制，据此进行拍照或者录像。摄像机远程控制器可以包括快门功能、相机变焦、模式等各种功能。

本发明实施例中优选的，所述摄像机远程控制器包括有控制命令执行电路，其中，该控制命令执行电路包括单片机以及外围电路，其相应输出端与相机控制面板的相应触发引脚导线连接，该单片机及外围电路监测无人机的输入信号，在监测到相机控制命令时，改变已引出的相机控制面板的对应功能的触发引脚上的电平信号，触发对应的相机功能，例如远焦、近焦、对焦、拍照、录像、操作停止等等。相对应的，在无人机对应的遥控器上，可自定义命令开关，发射相机控制命令，例如：远焦、近焦、对焦、拍照、录像、操作停止等等。

本发明实施例中优选的，所述航拍设备还包括云台控制器，所述云台控制器通过RS232串口与无人机嵌入式控制模块连接，将所述云台控制器的通讯指令数据集成到无人机嵌入式控制模块和地面的控制管理装置之间的数据链路中，实现地面的控制管理装置远距离控制所述云台控制器。所述云台控制器的相机接口与相机的快门接口连接。摄像机通过LANC接口与所述云台控制器的摄像机接口连接。所述云台控制器采用的主控芯片为AVR芯片，接收地面的控制管理装置的拍摄指令后，进行指令解析，执行指令的相关操作，通过控制相机接口(即I/O接口)输出的方波频率、占空比进而控制相机拍照的频率与快门半行程时间。所述云台控制器通过摄像机协议转换芯片将变焦、开始与结束摄像、是否自动变焦、摄像机状态检查指令转换为摄像机可辨识的LANC指令，进而控制摄像机工作。

本发明实施例公开了一种航拍设备的拍摄范围标定装置，通过在航拍设备的镜头拍摄方向与拍摄角度对应的设置提示设备，该提示设备发出高度汇聚的光投射到地面上形成光点，能够向被拍摄者提示出当前航拍设备的拍摄方向以及拍摄范围，在这种提示下，无论是自拍还是合拍模式下，不用依赖于拍摄者的口头指挥，被拍摄者就能够直观的知道自己当前是否处于适当的拍摄位置，从而让航拍设备的操作更加简单化、智能化。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

实施例三、一种航拍设备的拍摄范围标定方法。

图5为本发明实施例三的航拍设备的拍摄范围标定方法流程图，本发明实施例将结合图5进行具体说明。

如图5所示，本发明实施例提供了一种航拍设备的拍摄范围标定方法，该方法包括以下步骤：

步骤S501：根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息；

步骤S502：根据所述控制信息发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号。

本发明实施例中优选的，所述成像单元的参数包括摄像头的焦距f、像距v、底片长l和/或底片宽w。优选的，所述摄像头是变焦镜头，可以通过改变所述摄像头的焦距f来改变所述航拍设备的拍摄范围大小。优选的，还能够通过改变像距v来获得清晰的拍摄照片。

本发明实施例中优选的，所述根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息步骤之前还包括：在所述航拍设备的所述成像单元的两边对称的设置至少两个机械臂和至少两个指向性发光器，所述机械臂的首端均连接所述成像单元，所述指向性发光器分别固定设置于所述机械臂的末端，所述指向性发光器与所述摄像头在垂直方向上一致。

本发明实施例中优选的，所述指向性发光器包括激光笔和/或LED指示灯。当然，所述指向性发光器可以是任何能够发出高度汇聚光的发光器件，在此不对本发明构成限制。

本发明实施例中优选的，所述根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息、根据所述控制信息发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号的步骤，具体包括以下步骤：

根据所述航拍设备的摄像头的焦距、像距、底片长和/或底片宽w计算出物距u和所述航拍设备的拍摄范围的横向拍摄长度L和/或纵向拍摄宽度W；

根据所述物距u和横向拍摄长度L，至少在所述横向拍摄长度L的两个端点投射出两个光点；和/或

根据所述物距u和纵向拍摄宽度W，至少在所述纵向拍摄宽度W的两个端点投射出两个光点。

本发明实施例中优选的，可以只需要两个激光笔，就能够提示所述航拍设备的横向拍摄范围，或者提示所述航拍设备的纵向拍摄范围，即通过至少两个激光笔提示一个维度。其中，这里的横向是指拍摄时，与水平方向一致的方向，纵向是指与水平方向垂直的方向。优选的，还可以通过设置更多的激光笔，或者排列成线光源的激光笔，就可以做到线状投射提示。

本发明实施例中优选的，可以通过设置至少四个激光笔来提示所述航拍设备的整个拍摄范围，包括上述的横向拍摄范围和纵向拍摄范围，这样就至少需要4个激光笔提示四个角。当然，也可以通过设置更多的激光笔，或者排列成线光源的激光笔，就可以做到线状投射提示。

本发明实施例中优选的，所述根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息步骤之前还包括识别步骤，具体包括：识别当前被拍摄目标中的主要拍摄对象的位置；

根据所述主要拍摄对象的位置预设所述航拍设备的初始拍摄方向和角度；

调整所述航拍设备的拍摄方向和角度。

其中，所述主要拍摄对象可以是合拍时位于被拍摄者人群中相对较中间位置的人，选择其所处的位置为取景范围的中心位置；还可以是用户指定的某一个或某几个被拍摄者，例如某次活动的组织者或者重要的嘉宾。优选的，所述主要拍摄对象的识别可以通过例如人脸识别技术来实现。

本发明实施例公开了一种航拍设备的拍摄范围标定方法，通过在航拍设备的镜头拍摄方向与拍摄角度对应的设置提示设备，该提示设备发出高度汇聚的光投射到地面上形成光点，能够向被拍摄者提示出当前航拍设备的拍摄方向以及拍摄范围，在这种提示下，无论是自拍还是合拍模式下，不用依赖于拍摄者的口头指挥，被拍摄者就能够直观的知道自己当前是否处于适当的拍摄位置，从而让航拍设备的操作更加简单化、智能化。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

实施例四、一种航拍设备的拍摄范围标定方法。

图6为本发明实施例四的航拍设备的拍摄范围标定方法流程图，本发明实施例将结合图6进行具体说明。

如图6所示，本发明实施例提供了一种航拍设备的拍摄范围标定方法，包括以下步骤：

步骤S601：调节和读取摄像机的焦距f、像距v以及底片的长l和宽w；

步骤S602：根据焦距f、像距v、底片的长l和宽w的值，带入方程组

计算出物距u、拍摄清晰点平面的长L和宽W；

步骤S603：根据u、L和机械臂间的测量距离a，利用公式

tanα＝(L-a)/(2u)，

计算机械臂的角度α；

步骤S604：根据角度α，调整安置激光笔的机械臂，激光笔的两个照射点之间表示出摄像头的拍摄长度L。

本发明实施例中其它内容参见上述发明实施例中的内容，在此不再赘述。

本发明可以带来这些有益的技术效果：本发明实施例公开的航拍设备的拍摄范围标定装置及方法，通过在航拍设备的镜头拍摄方向与拍摄角度对应的设置提示设备，该提示设备发出高度汇聚的光投射到地面上形成光点，能够向被拍摄者提示出当前航拍设备的拍摄方向以及拍摄范围，在这种提示下，无论是自拍还是合拍模式下，不用依赖于拍摄者的口头指挥，被拍摄者就能够直观的知道自己当前是否处于适当的拍摄位置，从而让航拍设备的操作更加简单化、智能化。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名词。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种航拍设备的拍摄范围标定装置，包括飞行器和航拍设备，所述航拍设备挂载于所述飞行器上，所述航拍设备至少包括成像单元，其特征在于：还包括提示设备，所述提示设备适用于发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号，所述提示设备包括机械臂和对称设置的至少两个指向性发光器，所述机械臂的首端连接所述成像单元，所述指向性发光器分别固定设置于所述机械臂的末端，所述指向性发光器与所述成像单元的摄像头在垂直方向上一致；

还包括控制模块，所述控制模块与所述提示设备电连接，所述控制模块适用于根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息。

2.根据权利要求1所述的航拍设备的拍摄范围标定装置，其特征在于：所述提示设备根据所述控制信息发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号，其中，所述成像单元的参数包括摄像头的焦距f、像距v、底片长l和/或底片宽w。

3.根据权利要求2所述的航拍设备的拍摄范围标定装置，其特征在于：所述控制模块包括运算单元和控制单元，所述运算单元连接所述控制单元，所述控制单元连接所述机械臂，其中，

所述运算单元适用于根据所述摄像头的焦距、像距、底片长计算出物距u和所述航拍设备的拍摄范围的横向拍摄长度L；

所述控制单元适用于控制所述机械臂根据所述物距u和横向拍摄长度L移动相应的距离和角度，使得所述指向性发光器至少在所述横向拍摄长度L的两个端点投射出两个光点。

4.根据权利要求2所述的航拍设备的拍摄范围标定装置，其特征在于：所述控制模块包括运算单元和控制单元，所述运算单元连接所述控制单元，所述控制单元连接所述机械臂，其中，

所述运算单元适用于根据所述摄像头的焦距、像距、底片宽w计算出物距u和所述航拍设备的拍摄范围的纵向拍摄宽度W；

所述控制单元适用于控制所述机械臂根据所述物距u和纵向拍摄宽度W移动相应的距离和角度，使得所述指向性发光器至少在所述纵向拍摄宽度W的两个端点投射出两个光点。

5.根据权利要求1至4任一所述的航拍设备的拍摄范围标定装置，其特征在于：所述指向性发光器包括激光笔和/或LED指示灯。

6.根据权利要求1至4任一所述的航拍设备的拍摄范围标定装置，其特征在于：所述指向性发光器包括点光源和/或线光源。

7.根据权利要求2所述的航拍设备的拍摄范围标定装置，其特征在于：所述摄像头是变焦镜头。

8.一种航拍设备的拍摄范围标定方法，包括以下步骤：

根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息；

根据所述控制信息发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号；

根据所述航拍设备的成像单元的参数计算获得控制信息、根据所述控制信息发出提示所述航拍设备拍摄范围的光信号的步骤，具体包括以下步骤：

根据所述航拍设备的摄像头的焦距、像距、底片长和/或底片宽w计算出物距u和所述航拍设备的拍摄范围的横向拍摄长度L和/或纵向拍摄宽度W；

根据所述物距u和横向拍摄长度L，至少在所述横向拍摄长度L的两个端点投射出两个光点；和/或

根据所述物距u和纵向拍摄宽度W，至少在所述纵向拍摄宽度W的两个端点投射出两个光点。