CN105677300A - 基于手势识别操控无人机的方法、无人机及系统 - Google Patents

基于手势识别操控无人机的方法、无人机及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于手势识别操控无人机的方法、无人机及系统，该系统包括：无人机和与无人机无线通讯的远程控制终端；其中：远程控制终端，用于采集操控者的手势信息，将手势信息转换为飞行指令发送给无人机；所述无人机，用于接收飞行指令，根据飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作。本发明实现了用户通过手势识别，体感操控无人机飞行，其操作简单，控制灵活，增加了无人机操控的趣味性和便利性。

Description

基于手势识别操控无人机的方法、无人机及系统
技术领域
本发明涉及飞行器领域，尤其涉及基于手势识别操控无人机的方法、无人机及系统。
背景技术
目前，无人机广泛应用于民用、商用及军事领域，在民用领域，越来越多的极限运动爱好者使用无人机进行摄录，在商用领域，除搭载摄像设备对各项体育赛事进行跟踪航拍以外，无人机也已进入物流行业，可以将货物送往人力配送较难、较慢的偏远地区。因此，无人机有着广泛的应用范围及广阔的市场前景。
由于无人机在空中飞行时，容易受到环境和其他干扰的影响，因此对操作者要求较高。传统的无人机飞行控制，主要是通过遥控器或移动控制终端操作，存在操作复杂，上手难度大的问题，而且对新手有一定的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于手势识别操控无人机的方法、无人机及系统，旨在简化无人机的控制操作，增加无人机操作的趣味性和便利性。
为实现上述目的，本发明提供一种基于手势识别操控无人机的系统，包括：无人机和与所述无人机无线通讯的远程控制终端；其中：
所述远程控制终端，用于采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机；
所述无人机，用于接收所述飞行指令，根据所述飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作。
可选地，所述远程控制终端包括：手势采集模块、手势识别转换模块和指令解析模块；所述无人机包括综合控制器和飞行平台；其中：
所述手势采集模块，用于对操控者的手势信息进行采集；
所述手势识别转换模块，用于将手势采集模块采集的手势信息转化为数字数据发送到指令解析模块；
所述指令解析模块，用于将接收到的数字数据解析成实时飞行指令发送给所述综合控制器；
所述综合控制器，用于与所述飞行平台交互，将所述飞行指令分配给所述飞行平台；
所述飞行平台，用于将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。
可选地，所述手势采集模块包含：双目摄像头和红外灯珠，所述双目摄像头前设有一片红外滤镜，所述双目摄像头与所述手势识别转换模块相连，工作时所述红外灯珠被点亮用来发射红外光，所述双目摄像头采集外部反射回来的红外光，以获取操控者的手势信息。
可选地，所述手势信息包括基于操控者手势识别的飞行平台及其载荷的操控动作；所述飞行动作涉及的参数包括：无人机的飞行高度、速度、距离、飞行方向、返航配置参数，和/或飞行平台所携带的载荷的动作参数。
本发明实施例还提出一种基于手势识别操控的无人机，包括：综合控制器和飞行平台；其中：
所述综合控制器，用于获取操控者手势信息转换的飞行指令，并与所述飞行平台交互，将所述飞行指令分配给所述飞行平台；
所述飞行平台，用于将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。
可选地，所述综合控制器获取由操控者手势信息转换的飞行指令，具体用于：接收远程控制终端发送的飞行指令，所述飞行指令由所述远程控制终端采集的操控者的手势信息所转换而来。
可选地，所述无人机还包括：手势采集模块、手势识别转换模块和指令解析模块；其中：
所述手势采集模块，用于对操控者的手势信息进行采集；
所述手势识别转换模块，用于将手势采集模块采集的手势信息转化为数字数据发送到指令解析模块；
所述指令解析模块，用于将接收到的数字数据解析成实时飞行指令发送给所述综合控制器。
此外，本实施例还提出一种基于手势识别操控无人机的方法，包括：
控制终端采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机；
所述无人机接收所述飞行指令，根据所述飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作。
可选地，所述控制终端采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机的步骤包括：
通过手势采集模块采集操控者的手势信息；
通过手势识别转换模块将手势采集模块采集的手势信息转化为数字数据发送到指令解析模块；
通过所述指令解析模块将接收到的数字数据解析成实时飞行指令发送给无人机的综合控制器；
所述无人机接收所述飞行指令，根据所述飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作的步骤包括：
通过所述综合控制器接收所述飞行指令，将所述飞行指令分配给所述飞行平台，由所述飞行平台将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。
可选地，所述手势采集模块包含：双目摄像头和红外灯珠，所述双目摄像头前设有一片红外滤镜，所述双目摄像头与所述手势识别转换模块相连，工作时所述红外灯珠被点亮用来发射红外光，所述双目摄像头采集外部反射回来的红外光，以获取操控者的手势信息。
本发明实施例提出的一种基于手势识别操控无人机的方法、无人机及系统，通过采集操控者的手势信息，将操控者的手势信息转换为飞行指令，通过无线数据链路传输到综合控制器，综合控制器同飞行平台交互从而使无人机完成一系列运动，本发明方案实现了用户通过手势识别，体感操控无人机飞行，其操作简单，控制灵活，增加了无人机操控的趣味性和便利性。
附图说明
图1为本发明基于手势识别操控无人机的系统组成示意图；
图2为本发明实施例基于手势识别操控无人机的方法的细化流程示意图；
图3为本发明基于手势识别操控无人机的方法较佳实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：通过采集操控者的手势信息，将操控者的手势信息转换为飞行指令，通过无线数据链路传输到综合控制器，综合控制器同飞行平台交互从而使无人机完成一系列运动，本发明方案实现了用户通过手势识别，体感操控无人机飞行，其操作简单，控制灵活，增加了无人机操控的趣味性和便利性。
由于传统的无人机飞行控制，主要是通过遥控器或移动控制终端操作，存在操作复杂，上手难度大的问题，而且对新手有一定的要求。
本发明提供一种解决方案，可以通过用户体感动作控制无人机飞行，简化无人机的控制操作，增加无人机操作的趣味性和便利性。
参照图1，图1为本发明基于手势识别操控无人机的系统组成示意图。
如图1所示，本发明实施例提出的一种基于手势识别操控无人机100的系统，包括：无人机100和与所述无人机100无线通讯的远程控制终端200；其中：
所述远程控制终端200，用于采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机100；其中，远程控制终端200可以为遥控器、手机等移动终端。
所述无人机100，用于接收所述飞行指令，根据所述飞行指令控制无人机100的飞行平台50执行相应的飞行动作。
具体地，作为一种实施方式，所述远程控制终端200可以包括：手势采集模块10、手势识别转换模块20和指令解析模块30。
所述无人机100可以包括综合控制器40和飞行平台50，飞行平台50可以携带载荷，也可以不携带载荷，该载荷可以包括所有无人机100可挂载物件，比如相机。综合控制器40同无人机100飞行平台50以飞行平台50支持的电气连接在一起，用于传递飞行指令并执行飞行动作。
其中：所述手势采集模块10，用于对操控者的手势信息进行采集，采集的手势信息主要为图像信息；该手势采集模块10可以包含：双目摄像头和红外灯珠，所述双目摄像头前设有一片红外滤镜，所述双目摄像头与所述手势识别转换模块20相连，工作时，所述红外灯珠被点亮用来发射红外光，所述双目摄像头采集外部反射回来的红外光，以获取操控者的手势信息。
所述手势识别转换模块20，可以为一个独立的模块，也可以由手势识别模块和手势信息转换模块组成，用于将手势采集模块10采集的图像数据识别成具体的手势信息，然后将识别的手势信息转化为二进制指令的数字数据，发送到指令解析模块30；
所述指令解析模块30，主要是一个协议转换器，用于将接收到的数字数据解析成实时飞行指令，通过无线数据链路发送给所述综合控制器40；具体实现时，指令解析模块30在接收到手势识别转换模块20发送的二进制指令的数字数据后，进行指令对比，主要是将二进制指令数据与具体的飞行指令协议进行比对，然后将对比后的结果拼装成可执行的飞行指令，由此生成飞行指令。
所述综合控制器40，是一个飞行指令到飞行平台50动作的过渡器，用于与所述飞行平台50交互，将所述飞行指令分配给所述飞行平台50，具体把数字化的飞行控制协议转换成飞行器件支持的控制信号，将接收到的飞行指令格式化，寻址分配给无人机100飞行平台50。
所述飞行平台50，用于将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。本实施例中，无人机100的飞行平台50可以由智能飞控、电调、电机、螺旋桨、机架、动力锂电池、数传装置等部件组成，执行飞行动作，可以携带或者不携带载荷。
本实施例中无人机100控制流程可以如图2所示。
其中，所述手势信息包括基于操控者手势识别的飞行平台50及其载荷的操控动作，例如，左右手臂移动，控制无人机100对应向左向右飞行，手臂前后移动，控制无人机100对应向前向后飞行，手臂上下移动，控制无人机100对应向上向下飞行，握拳控制无人机100执行返航动作。
所述飞行动作涉及的参数包括但不限于：无人机100的飞行高度、速度、距离、飞行方向、返航配置参数，和/或飞行平台50所携带的载荷的动作参数。
本实施例上述方案，通过采集操控者的手势信息，将操控者的手势信息转换为飞行指令，通过无线数据链路传输到综合控制器40，综合控制器40同飞行平台50交互，从而通过手势识别实现对无人机100的体感操控及飞行，可以实时操控无人机100的飞行高度、距离、飞行方向、返航配置、所携带的载荷如相机云台的拍照录像转动等一系列动作，其操作简单，控制灵活，增加了无人机100操控的趣味性和便利性。
此外，本发明实施例还提出一种基于手势识别操控的无人机，包括：综合控制器和飞行平台；其中：
所述综合控制器，用于获取操控者手势信息转换的飞行指令，并与所述飞行平台交互，将所述飞行指令分配给所述飞行平台；
所述飞行平台，用于将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。
其中，无人机的综合控制器获取操控者手势信息转换的飞行指令可以有如下两种实现方式：
作为第一种实现方式，可以通过远程控制终端采集操控者手势信息并转换为飞行指令，即通过无人机与远程控制终端交互，由远程控制终端基于操控者的体感动作实现对无人机的控制。
作为第二种实现方式，可以由无人机自身采集操控者手势信息并转换为飞行指令，即无人机无需遥控器的远程控制，而是通过无人机自身基于操控者的体感动作实现对无人机的控制。在该实现方式中，所述无人机还包括：手势采集模块、手势识别转换模块和指令解析模块；其中：
所述手势采集模块，用于对操控者的手势信息进行采集；
所述手势识别转换模块，用于将手势采集模块采集的手势信息转化为数字数据发送到指令解析模块；
所述指令解析模块，用于将接收到的数字数据解析成实时飞行指令发送给所述综合控制器。
以下详细阐述上述两种实现方式的原理：
针对上述第一种实现方式，无人机的控制操作如下：
首先，由远程控制终端采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机；其中，远程控制终端可以为遥控器、手机等移动终端。
然后，无人机接收程控制终端发送的飞行指令，根据飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作。
远程控制终端可以包括：手势采集模块、手势识别转换模块和指令解析模块，其中：
所述手势采集模块，用于对操控者的手势信息进行采集，采集的手势信息主要为图像信息；该手势采集模块可以包含：双目摄像头和红外灯珠，所述双目摄像头前设有一片红外滤镜，所述双目摄像头与所述手势识别转换模块相连，工作时，所述红外灯珠被点亮用来发射红外光，所述双目摄像头采集外部反射回来的红外光，以获取操控者的手势信息。
所述手势识别转换模块，可以为一个独立的模块，也可以由手势识别模块和手势信息转换模块组成，用于将手势采集模块采集的图像数据识别成具体的手势信息，然后将识别的手势信息转化为二进制指令的数字数据，发送到指令解析模块；
所述指令解析模块，主要是一个协议转换器，用于将接收到的数字数据解析成实时飞行指令，通过无线数据链路发送给所述综合控制器；具体实现时，指令解析模块在接收到手势识别转换模块发送的二进制指令的数字数据后，进行指令对比，主要是将二进制指令数据与具体的飞行指令协议进行比对，然后将对比后的结果拼装成可执行的飞行指令，由此生成飞行指令。
所述无人机可以包括综合控制器和飞行平台，飞行平台可以携带载荷，也可以不携带载荷，该载荷可以包括所有无人机可挂载物件，比如相机。综合控制器同无人机飞行平台以飞行平台支持的电气连接在一起，用于传递飞行指令并执行飞行动作。
其中，所述综合控制器是一个飞行指令到飞行平台动作的过渡器，用于与所述飞行平台交互，将所述飞行指令分配给所述飞行平台，具体把数字化的飞行控制协议转换成飞行器件支持的控制信号，将接收到的飞行指令格式化，寻址分配给无人机飞行平台。
飞行平台将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。本实施例中，无人机的飞行平台可以由智能飞控、电调、电机、螺旋桨、机架、动力锂电池、数传装置等部件组成，执行飞行动作，可以携带或者不携带载荷。
本实施例中无人机控制流程可以如图2所示。
其中，所述手势信息包括基于操控者手势识别的飞行平台及其载荷的操控动作，例如，左右手臂移动，控制无人机对应向左向右飞行，手臂前后移动，控制无人机对应向前向后飞行，手臂上下移动，控制无人机对应向上向下飞行，握拳控制无人机执行返航动作。
所述飞行动作涉及的参数包括但不限于：无人机的飞行高度、速度、距离、飞行方向、返航配置参数，和/或飞行平台所携带的载荷的动作参数。
本实施例能够通过手势识别实现对无人机的体感操控及飞行，可以实时操控无人机的飞行高度、距离、飞行方向、返航配置、所携带的载荷如相机云台的拍照录像转动等一系列动作，其操作简单，控制灵活，增加了无人机操控的趣味性和便利性。
针对上述第二种实现方式，无人机的控制操作如下：
首先，手势采集模块对操控者的手势信息进行采集；
然后，手势识别转换模块将手势采集模块采集的手势信息转化为数字数据发送到指令解析模块；
所述指令解析模块将接收到的数字数据解析成实时飞行指令发送给所述综合控制器。
综合控制器与飞行平台交互，将所述飞行指令分配给所述飞行平台，具体把数字化的飞行控制协议转换成飞行器件支持的控制信号，将接收到的飞行指令格式化，寻址分配给无人机飞行平台。
最后，飞行平台将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。
由此，通过操控者的手势动作实现飞行平台及其载荷的相应操控动作，例如，左右手臂移动，控制无人机对应向左向右飞行，手臂前后移动，控制无人机对应向前向后飞行，手臂上下移动，控制无人机对应向上向下飞行，握拳控制无人机执行返航动作，从而增加了无人机操控的趣味性和便利性。
如图3所示，对应地，本发明实施例还提出一种基于手势识别操控无人机的方法，包括：
S1，控制终端采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机；
S2，所述无人机接收所述飞行指令，根据所述飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作。
其中，作为一种实施方式，控制终端采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机的步骤可以包括：
S11，通过手势采集模块采集操控者的手势信息；其中，手势采集模块包含：双目摄像头和红外灯珠，所述双目摄像头前设有一片红外滤镜，所述双目摄像头与所述手势识别转换模块相连，工作时所述红外灯珠被点亮用来发射红外光，所述双目摄像头采集外部反射回来的红外光，以获取操控者的手势信息。
S12，通过手势识别转换模块将手势采集模块采集的手势信息转化为数字数据发送到指令解析模块；
S13，通过所述指令解析模块将接收到的数字数据解析成实时飞行指令发送给无人机的综合控制器；
所述无人机接收所述飞行指令，根据所述飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作的步骤可以包括：
S21，通过所述综合控制器接收所述飞行指令，将所述飞行指令分配给所述飞行平台，由所述飞行平台将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。
本实施例通过用户体感动作实现对无人机控制的基本原理，可以参照上述各实施例，在此不再赘述。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于手势识别操控无人机的系统，其特征在于，包括：无人机和与所述无人机无线通讯的远程控制终端；其中：
所述远程控制终端，用于采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机；
所述无人机，用于接收所述飞行指令，根据所述飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作。
2.根据权利要求1所述的基于手势识别操控无人机的系统，其特征在于，所述远程控制终端包括：手势采集模块、手势识别转换模块和指令解析模块；所述无人机包括综合控制器和飞行平台；其中：
所述手势采集模块，用于对操控者的手势信息进行采集；
所述手势识别转换模块，用于将手势采集模块采集的手势信息转化为数字数据发送到指令解析模块；
所述指令解析模块，用于将接收到的数字数据解析成实时飞行指令发送给所述综合控制器；
所述综合控制器，用于与所述飞行平台交互，将所述飞行指令分配给所述飞行平台；
所述飞行平台，用于将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。
3.根据权利要求2所述的基于手势识别操控无人机的系统，其特征在于，所述手势采集模块包含：双目摄像头和红外灯珠，所述双目摄像头前设有一片红外滤镜，所述双目摄像头与所述手势识别转换模块相连，工作时所述红外灯珠被点亮用来发射红外光，所述双目摄像头采集外部反射回来的红外光，以获取操控者的手势信息。
4.根据权利要求2所述的基于手势识别操控无人机的系统，其特征在于，所述手势信息包括基于操控者手势识别的飞行平台及其载荷的操控动作；所述飞行动作涉及的参数包括：无人机的飞行高度、速度、距离、飞行方向、返航配置参数，和/或飞行平台所携带的载荷的动作参数。
5.一种基于手势识别操控的无人机，其特征在于，包括：综合控制器和飞行平台；其中：
所述综合控制器，用于获取操控者手势信息转换的飞行指令，并与所述飞行平台交互，将所述飞行指令分配给所述飞行平台；
所述飞行平台，用于将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。
6.根据权利要求5所述的基于手势识别操控的无人机，其特征在于，
所述综合控制器获取由操控者手势信息转换的飞行指令，具体用于：接收远程控制终端发送的飞行指令，所述飞行指令由所述远程控制终端采集的操控者的手势信息所转换而来。
7.根据权利要求5所述的基于手势识别操控的无人机，其特征在于，所述无人机还包括：手势采集模块、手势识别转换模块和指令解析模块；其中：
所述手势采集模块，用于对操控者的手势信息进行采集；
所述手势识别转换模块，用于将手势采集模块采集的手势信息转化为数字数据发送到指令解析模块；
所述指令解析模块，用于将接收到的数字数据解析成实时飞行指令发送给所述综合控制器。
8.一种基于手势识别操控无人机的方法，其特征在于，包括：
控制终端采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机；
所述无人机接收所述飞行指令，根据所述飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作。
9.根据权利要求8所述的基于手势识别操控无人机的方法，其特征在于，所述控制终端采集操控者的手势信息，将所述手势信息转换为飞行指令发送给无人机的步骤包括：
通过手势采集模块采集操控者的手势信息；
通过手势识别转换模块将手势采集模块采集的手势信息转化为数字数据发送到指令解析模块；
通过所述指令解析模块将接收到的数字数据解析成实时飞行指令发送给无人机的综合控制器；
所述无人机接收所述飞行指令，根据所述飞行指令控制无人机的飞行平台执行相应的飞行动作的步骤包括：
通过所述综合控制器接收所述飞行指令，将所述飞行指令分配给所述飞行平台，由所述飞行平台将所述飞行指令转化为对应的飞行动作并执行。
10.根据权利要求9所述的基于手势识别操控无人机的方法，其特征在于，所述手势采集模块包含：双目摄像头和红外灯珠，所述双目摄像头前设有一片红外滤镜，所述双目摄像头与所述手势识别转换模块相连，工作时所述红外灯珠被点亮用来发射红外光，所述双目摄像头采集外部反射回来的红外光，以获取操控者的手势信息。
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