CN105912016A - 分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分镜头脚本引导的无人机航拍规划的系统，包括分镜头数据解析模块、航拍规划模块、无人机控制模块、云台控制模块、镜头控制模块。流程为：通过分镜头数据解析模块解析分镜头脚本文件得到的分镜头数据传输给航拍规划模块，航拍规划模块根据所传来的数据分析得出拍摄每组分镜头的无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集，分别发送到无人机控制模块、云台控制模块和镜头控制模块，实现无人机的航拍规划。本发明将现代拍摄中的重要技术引入无人机航拍规划中，在实现无人机导航的同时，达到更佳的拍摄效果。

Description

分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统

技术领域

本发明涉及无人机规划技术领域，具体是一种分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统。

背景技术

随着科技不断的发展与摄像机的创新改革，无人机航拍技术逐渐兴起。尤其是飞行控制技术的核心技术也渐进成熟，使得无人机飞行器能够安全可靠的飞行。相比载人飞行器航拍，其安全问题与成本问题得到了大大的解决，运用无人机航拍成本低廉、携带方便、应用灵活的优点，将会越来越受到广泛使用。

在网络运用普及的今天，通过航拍器对艺术作品全方位动态摄录，以多维、全景、动态的方式通过网络视频或图片序列的形式展示，使人产生逼真生动的视觉体验。对于大型建筑或艺术作品，通过无人机航拍动态的镜头语言如推进、螺旋、后移、俯仰等特效，能增强作品艺术的感染力和生动性。

传统的无人机规划只规划了无人机的航迹，而对于无人机在飞行过程中云台的动作没有提前规划，只能实时调控。这就对于操控者的要求较高，不仅要掌握专业、精准、稳定的无人机飞行操控技术，还应该能根据拍摄要求、现场条件、外部环境等具体情况动态地调整飞行参数，以满足航拍要求。

分镜头脚本又称摄制工作台本，是我们创作视频必不可少的前期准备，也是将文字转换成立体视听形象的中间媒介。分镜头脚本的作用，就好比建筑大厦的蓝图，是摄影师进行拍摄，剪辑师进行后期制作的依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，巧妙地将分镜头脚本与无人机航拍结合在一起，有效地克服了操控技术的硬性要求，同时对航拍时的无人机以及相机云台进行了规划。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：包括：

分镜头数据解析模块，用于解析分镜头脚本文件并得到分镜头数据；

航拍规划模块，接收所述分镜头数据，并对传来的分镜头数据进行分析处理，通过确定方案得到拍摄每组分镜头的两两关联的无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集三种指令集；

无人机控制模块，接收无人机飞行指令集并控制无人机执行；

云台控制模块，接收云台控制指令集并控制无人机中相机云台执行；

镜头控制模块，接收镜头控制指令集并控制无人机中相机镜头执行；

所述的分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：分镜头数据解析模块中所解析的分镜头脚本文件为含有特定信息的文件，该文件含有的特定信息是指包括镜号、时间、景别、拍摄方向、镜头角度、镜头运动、焦点经纬高、焦点大小、焦点运动状态以及运动曲线的信息。

所述的分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：航拍规划模块中，无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集的两两关联是指：

两两关联的三种指令集中每两个指令集都是相互关联的，对于每个一种指令集，都有与之对应且唯一对应的另外两种指令集；

两两关联的三种指令集含有共同的参数：指令序号与指令时间，且对应值相等；

两两关联的三种指令集同步执行，同步中断。

所述的分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：所有使得当前任务结束的方式均为中断，包括：系统异常任务崩溃，任务正常执行结束和任务手动结束。

所述的分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：无人机控制模块、云台控制模块和镜头控制模块内都含有缓存队列，分别将接收到的指令集存入缓冲队列等待执行，等到执行时，先依次取出指令集，再按序读取指令，实现无人机、相机云台和相机镜头的同步控制。

本发明的优点在于：

(1)在对无人机飞行路径规划的同时，对飞行过程中云台和镜头的状态也进行了规划。

(2)将分镜头的技术应用到无人机规划中，使得无人机在执行任务过程中所拍摄的镜头均为主观需求。

(3)本发明提供的系统不需要对操控者有较高的技术要求。

附图说明

图1是本发明系统结构框图。

图2是分镜头脚本引导无人机航拍规划系统流程图。

图3是无人机经纬高确定方案示意图。

图4是无人机云台方向确定方案示意图。

具体实施方式

如图1所示，分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，包括：

分镜头数据解析模块1，用于解析分镜头脚本文件并得到分镜头数据；

航拍规划模块2，接收所述分镜头数据，并对传来的分镜头数据进行分析处理，通过确定方案得到拍摄每组分镜头的两两关联的无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集三种指令集；

无人机控制模块3，接收无人机飞行指令集并控制无人机执行；

云台控制模块4，接收云台控制指令集并控制无人机中相机云台执行；

镜头控制模块5，接收镜头控制指令集并控制无人机中相机镜头执行；

本发明中，分镜头数据解析模块中所解析的分镜头脚本文件为含有特定信息的文件，该文件含有的特定信息是指包括镜号、时间、景别、拍摄方向、镜头角度、镜头运动、焦点经纬高、焦点大小、焦点运动状态以及运动曲线的信息。

本发明的航拍规划模块中，无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集的两两关联是指：

两两关联的三种指令集中每两个指令集都是相互关联的，对于每个一种指令集，都有与之对应且唯一对应的另外两种指令集；

两两关联的三种指令集含有共同的参数：指令序号与指令时间，且对应值相等；

两两关联的三种指令集同步执行，同步中断。

本发明中，所有使得当前任务结束的方式均为中断，包括：系统异常任务崩溃，任务正常执行结束和任务手动结束。

本发明中，无人机控制模块、云台控制模块和镜头控制模块内都含有缓存队列，分别将接收到的指令集存入缓冲队列等待执行，等到执行时，先依次取出指令集，再按序读取指令，实现无人机、相机云台和相机镜头的同步控制。

如图2所示，本发明工作流程如下：

步骤一：通过分镜头数据解析模块(1)解析分镜头脚本文件得到的分镜头数据传输给航拍规划模块(2)；

步骤二：航拍规划模块(2)根据所传来的数据分析通过确定方案得出拍摄每组分镜头的无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集；

步骤三：航拍规划模块(2)将无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集分别发送给无人机控制模块(3)、云台控制模块(4)和镜头控制模块(5)等待执行，实现无人机的航拍规划。

本发明分镜头脚本引导无人机航拍规划系统的步骤二中，对于包括无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集在内的不同指令集参数，运用不同分镜头数据和确定方案得到。包括以下5种指令集参数的确定方案：

1)无人机航向的确定方案

由镜头运动和焦点运动状态来确定。

2)无人机飞行姿态的确定方案

无人机在给定指令驱动下飞行时自动确定飞行姿态。

3)无人机经纬高的确定方案

根据景别以及拍摄角度，拍摄方向，焦点经纬高来确定。

4)云台方向的确定方案

根据无人机位置与焦点位置的相对角度来确定。

5)镜头控制的确定方案

5.1焦距控制：

根据无人机与焦点的距离以及实际物体大小来确定。

5.2色温控制：

根据环境冷暖色比例不同来确定。

5.3光圈控制：

根据景别不同来确定光圈大小。

具体实施例：

对于本发明分镜头脚本引导无人机航拍规划系统中最重要的部分，即通过解析分镜头数据和确定方案来生成指令集，具体包括以下确定方案：

1)无人机航向的确定方案

对于不同镜头运动和不同焦点运动状态有如表1的确定方案：

表1.无人机航向的确定方案

2)无人机飞行姿态的确定方案

无人机在给定指令驱动下飞行时自动确定飞行姿态。

3)无人机经纬高的确定方案

参见图3，先根据拍摄方向来确定无人机相对于焦点的水平方向，再根据镜头角度来确定无人机相对于焦点的垂直方向，最后根据景别来确定无人机相对于焦点的距离。从而由焦点经纬高确定无人机的经纬高。

4)云台方向的确定方案

参见图4，初始云台方向通过UAV经纬高与焦点经纬高两点连线，求得连线方向在水平面上的投影，投影与航向方向的夹角确定朝向角度，连线与投影的夹角确定俯仰角度。

在执行队列任务过程中，根据镜头运动不同，云台方向的变化也不同，有如表2的确定方案：

表2.云台方向变化的确定方案

5)镜头控制的确定方案

5.1焦距控制：

根据被摄物体的实际宽度与高度，分别利用公式：f＝wL/W，f＝hL/H计算出焦距f。其中，w为CCD图像传感器,靶面上的成像宽度，h为CCD靶面上的成像高度，W为被摄物体宽度，H为被摄物体高度，L为被摄物体到镜头的距离。常见CCD靶面规格尺寸如表3：单位mm

表3.常见CCD靶面规格尺寸表

规格	w	h
			1/3″	4.8	3.6
1/2″	6.4	4.8
			2/3″	8.8	6.6
1″	12.7	9.6

根据公式，L可由无人机经纬高与焦点经纬高计算得到，H,W需要预先测量或估计，w，h因CCD规格不同而不同，从而可以确定焦距f。

5.2色温控制：

根据环境不同来控制色温，正常情况下，色温维持在标准色温5300左右。当环境中暖色成分比较多的时候，按暖色成分的比例将色温值调节至大于5300。反之，按冷色成分的比例将色温值调节至低于5300。

5.3光圈控制：

对于近景及特写，光圈调大；对于全景及中景，光圈调小。

Claims (5)

1.分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：包括：

分镜头数据解析模块，用于解析分镜头脚本文件并得到分镜头数据；

航拍规划模块，接收所述分镜头数据，并对传来的分镜头数据进行分析处理，通过确定方案得到拍摄每组分镜头的两两关联的无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集三种指令集；

无人机控制模块，接收无人机飞行指令集并控制无人机执行；

云台控制模块，接收云台控制指令集并控制无人机中相机云台执行；

镜头控制模块，接收镜头控制指令集并控制无人机中相机镜头执行。

2.根据权利要求1所述的分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：分镜头数据解析模块中所解析的分镜头脚本文件为含有特定信息的文件，包括镜号、时间、景别、拍摄方向、镜头角度、镜头运动、焦点经纬高、焦点大小、焦点运动状态以及运动曲线的信息。

3.根据权利要求1所述的分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：航拍规划模块中，无人机飞行指令集、云台控制指令集和镜头控制指令集的两两关联是指：

两两关联的三种指令集中每两个指令集都是相互关联的，对于每个一种指令集，都有与之对应且唯一对应的另外两种指令集；

两两关联的三种指令集含有共同的参数：指令序号与指令时间，且对应值相等；

两两关联的三种指令集同步执行，同步中断。

4.根据权利要求3所述的分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：所有使得当前任务结束的方式均为中断，包括：系统异常任务崩溃，任务正常执行结束和任务手动结束。

5.根据权利要求1所述的分镜头脚本引导的无人机航拍规划系统，其特征在于：无人机控制模块、云台控制模块和镜头控制模块内都含有缓存队列，分别将接收到的指令集存入缓冲队列等待执行，等到执行时，先依次取出指令集，再按序读取指令，实现无人机、相机云台和相机镜头的同步控制。