CN105979147A - 一种无人机智能拍摄方法 - Google Patents

Abstract

一种无人机智能拍摄方法，包括如下步骤：无人机升空后进行拍摄影像视频；对拍摄影像进行数据处理，识别出目标，并锁定目标；确定对目标的拍摄角度，并设置目标在拍摄影像中的成像位置及目标的像素数量占比；拍摄机位对目标进行跟踪拍摄。本发明区别于传统的跟踪拍摄，在取景摄像头捕捉到目标后，可实现对目标拍摄角度的调整锁定，并且通过限定目标的像素点占比使影像的清晰度提升；针对人脸进行有效识别，并及时调整拍摄角度，获得最佳拍摄效果；能实现智能空中自拍，代替传统的手持手机及自拍杆拍摄的自拍方式，拍摄距离不受限制，可靠便捷；还具备智能避障功能，绕过障碍操作为优先级，避让后继续恢复跟踪拍摄，保障了无人机飞行的安全型。

Description

一种无人机智能拍摄方法

技术领域

本发明涉及一种拍摄方法，尤其涉及一种针对无人机的智能跟踪拍摄方法。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机，英文缩写为UAV，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。

无人机广泛应用于电力巡检、农作物监测、环境监测、影视拍摄、街景拍摄、快递投递、灾后救援、遥感测绘等领域。

随着科技的发展，人们对无人机的智能飞行拍摄功能提出了更高的要求，在目标识别和目标跟踪有了长足的发展。

现有技术中，无人机已经能实现对地面或空中目标进行识别锁定乃至跟踪拍摄，但是，传统的跟踪拍摄目标锁定信息少，无法锁定辨识角度，画面整体清晰度差，目标可辨识度低，已无法满足人们的需求，且跟踪拍摄路径不稳定，存在障碍物干扰等。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种无人机智能拍摄方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种无人机智能拍摄方法，包括如下步骤：

S1、取景步骤，无人机升空后进行拍摄影像视频；

S2、目标识别步骤，对拍摄影像进行数据处理，识别出目标，并锁定目标；

S3、调整拍摄机位步骤，确定对目标的拍摄角度，并设置目标在拍摄影像中的成像位置及目标的像素数量占比；

S4、跟拍步骤，根据S3步骤中的拍摄机位对目标进行跟踪拍摄。

优选的，所述S1步骤中，通过地面控制端控制无人机进行有效的取景或通过地面控制端地理坐标进行指向性取景。

优选的，所述S2步骤中，目标为人脸，通过人脸识别法识别出人脸并锁定，

人脸识别法包括参考模板法、人脸规则法、样品学习法、肤色模型法、特征子脸法中的一种或多种。

优选的，通过人脸识别法直接识别出目标，或通过人脸识别法识别出目标群后通过地面控制端进行目标框选。

优选的，目标为无人机操控者的脸。

优选的，所述S3步骤中，根据人脸所在的平面，确定对人脸的拍摄角度。

优选的，无人机对人脸的拍摄角度为镜头中轴线与人脸所在平面呈15°~165°夹角。

优选的，所述S3步骤中，人脸在拍摄影像中的像素数量占比为5%~95%。

优选的，所述S3步骤中，通过无人机摄像头与目标的距离及摄像头的焦距的相对调整，实现目标在拍摄影像中的像素数量占比。

优选的，所述S4步骤中，当跟踪拍摄过程中遇到障碍时，无人机自动解除跟踪拍摄，待绕过障碍后恢复跟踪拍摄状态。

本发明的有益效果主要体现在：

1.本发明区别于传统的跟踪拍摄，在取景摄像头捕捉到目标后，可实现对目标拍摄角度的调整锁定，并且通过限定目标的像素点数量在拍摄影像中的占比使影像的清晰度提升；

2.针对人脸进行有效识别，并依据人脸所在平面调整拍摄角度，以便获得最佳的拍摄效果，提高影像的清晰度及美感；

3.能实现智能自拍，无人机对操控者进行空中自动拍摄，代替传统的手持手机拍摄及自拍杆拍摄的自拍方式，拍摄距离不受手臂、自拍杆长度限制，可靠便捷；

4.具备智能避障功能，当拍摄路径偶遇障碍物时，能以绕过障碍操作为优先级，避让后继续恢复跟踪拍摄，保障了无人机飞行的安全型。

附图说明

图1是本发明一种无人机智能拍摄方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种无人机智能拍摄方法。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。

一种无人机智能拍摄方法，如图1所示，包括如下步骤：

S1、取景步骤，无人机升空后进行拍摄影像视频；

S2、目标识别步骤，对拍摄影像进行数据处理，识别出目标，并锁定目标；

S3、调整拍摄机位步骤，确定对目标的拍摄角度，并设置目标在拍摄影像中的成像位置及目标的像素数量占比；

S4、跟拍步骤，根据S3步骤中的拍摄机位对目标进行跟踪拍摄。

具体的，取景步骤中，无人机升空后进行拍摄影像视频采用如下方法：

通过地面控制端控制无人机进行有效的取景，针对性强，缩短了取景采样时间，提高了跟拍操作的前期效率。

无人机升空后进行自动环绕拍摄影像，捕捉存在目标的影像以便用于目标识别，无需手动控制即可实现。自动环绕拍摄至少包括自转式环绕拍摄及定点定距的环绕拍摄。

通过地面控制端地理坐标进行指向性取景，针对性取景，缩短了取景采样时间，同时更智能化。细化地，无人机根据地面控制端提供的目标地理坐标进行指向性取景；如果目标是地面控制端操作者时，无人机直接根据地面控制端的位置信息进行取景即可。

目标识别步骤，对拍摄影像进行数据处理，识别出目标，并锁定目标；

本发明所针对的目标主要为人脸，通过人脸识别法识别出人脸并锁定。

人脸识别法包括参考模板法、人脸规则法、样品学习法、肤色模型法、特征子脸法中的一种或多种。

参考模板法：

首先设计一个或数个标准人脸的模板，然后计算测试采集的样品与标准模板之间的匹配程度，并通过阈值来判断是否存在人脸。

人脸规则法：

由于人脸具有一定的结构分布特征，所谓人脸规则的方法即提取这些特征生成相应的规则以判断测试样品是否包含人脸。

样品学习法：

这种方法即采用模式识别中人工神经网络的方法，即通过对面像样品集和非面像样品集的学习产生分类器。

肤色模型法：

这种方法是依据面貌肤色在色彩空间中分布相对集中的规律来进行检测。

特征子脸法：

这种方法是将所有面像集合视为一个面像子空间，并基于检测样品与其在子空间的投影之间的距离判断是否存在面像。

通过人脸识别法识别出人脸包括以下方法：

直接通过人脸识别法识别出目标。即影像中目标人脸仅为一个，或环境条件较优而目标辨识度又较高时，通过无人机能直接识别出目标。

通过人脸识别法识别出目标群后通过地面控制端进行目标框选。当影像中类似目标较多、环境条件较差、或人脸识别法辨识度偏低时，首先通过人脸识别法筛选出目标群后，再通过地面控制端进行手动的目标框选选定。

本发明的最优实施例中，目标为无人机操控者的脸。能实现智能自拍，无人机对操控者进行空中自动拍摄，代替传统的手持手机拍摄及自拍杆拍摄的自拍方式，拍摄距离不受手臂、自拍杆长度限制，可靠便捷。

当然，本发明亦适用于非人脸的目标，针对非人脸的目标时：

采用帧差补偿的方式进行动态目标捕捉，然后锁定目标，亦可采用样品学习法产生的分类器进行目标锁定。帧差补偿的动态目标捕捉属于现有技术，因此不再赘述。

调整拍摄机位步骤，确定对目标的拍摄角度，并设置目标在拍摄影像中的成像位置及目标的像素数量占比。

通过无人机摄像头与目标的距离及摄像头的焦距的相对调整，实现目标在拍摄影像中的像素数量占比，以便获得最优拍摄距离。

通俗点讲，即固定目标在图片中的占比，使目标的显示较为清晰，可辨识度高。

目标优选为人脸，人脸在拍摄影像中的像素数量占比为5%~95%。此范围内人脸的大小适中，辨识度高，符合摄影的构图美学。

成像位置即目标在影像中的坐标位置，根据需求设置成像位置，例如：为了突出人脸，可将目标设置于影像中央；而根据人脸的方向，可选择目向的侧边距离大于另一侧的位置，此位置画面具有美感。

本发明的优选实施例中，无人机采用定焦摄像头，定焦摄像头的可调参数少，仅需要确定其与目标之间的距离即可实现目标的占比，结构简洁且控制方便。

拍摄角度是根据目标的一所在平面确定的，该平面为通过阴影区、特征点、像素点等因素进行选定的。

以人脸为例，当人脸左右摇摆时，人脸呈现在影像中的像素点数量会发生变化，而在影像中像素点数量最多的一面即为人脸所在平面；通过阴影区的变化亦可确定人脸所在平面，所谓阴影区即人脸呈现的非特征区域；而人脸捕捉过程中，会通过锁定两眉、嘴、鼻等特征点进行识别，因此通过眉、嘴、鼻等信息的相对位置亦可选定人脸所在平面。

根据人脸所在的平面，确定对人脸的拍摄角度。优选的，无人机对人脸的拍摄角度为镜头中轴线与人脸所在平面呈15°~165°夹角，其范围呈一个锥形区域。此夹角范围内的自拍照画面效果最优。

跟拍步骤，对目标进行跟踪拍摄；

当跟踪拍摄过程中遇到障碍时，无人机自动解除跟踪拍摄，待绕过障碍后恢复跟踪拍摄状态。即避障飞行为高于跟拍飞行的优先级飞行模式。具体的避障采用双目避障等方式，通过对障碍物的预先探测及建模，规划行进路线。

以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机智能拍摄方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、取景步骤，无人机升空后进行拍摄影像视频；

S2、目标识别步骤，对拍摄影像进行数据处理，识别出目标，并锁定目标；

S3、调整拍摄机位步骤，确定对目标的拍摄角度，并设置目标在拍摄影像中的成像位置及目标的像素数量占比；

S4、跟拍步骤，根据S3步骤中的拍摄机位对目标进行跟踪拍摄。

2.根据权利要求1所述一种无人机智能拍摄方法，其特征在于所述S1步骤中，通过地面控制端控制无人机进行有效的取景或通过地面控制端地理坐标进行指向性取景。

3.根据权利要求1所述一种无人机智能拍摄方法，其特征在于所述S2步骤中，目标为人脸，通过人脸识别法识别出人脸并锁定，

人脸识别法包括参考模板法、人脸规则法、样品学习法、肤色模型法、特征子脸法中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述一种无人机智能拍摄方法，其特征在于：通过人脸识别法直接识别出目标，或通过人脸识别法识别出目标群后通过地面控制端进行目标框选。

5.根据权利要求3所述一种无人机智能拍摄方法，其特征在于：目标为无人机操控者的脸。

6.根据权利要求3所述一种无人机智能拍摄方法，其特征在于所述S3步骤中，根据人脸所在的平面，确定对人脸的拍摄角度。

7.根据权利要求6所述一种无人机智能拍摄方法，其特征在于：无人机对人脸的拍摄角度为镜头中轴线与人脸所在平面呈15°~165°夹角。

8.根据权利要求3所述一种无人机智能拍摄方法，其特征在于所述S3步骤中，人脸在拍摄影像中的像素数量占比为5%~95%。

9.根据权利要求1所述一种无人机智能拍摄方法，其特征在于所述S3步骤中，通过无人机摄像头与目标的距离及摄像头的焦距的相对调整，实现目标在拍摄影像中的像素数量占比。

10.根据权利要求1所述一种无人机智能拍摄方法，其特征在于所述S4步骤中，当跟踪拍摄过程中遇到障碍时，无人机自动解除跟踪拍摄，待绕过障碍后恢复跟踪拍摄状态。