CN106375669B - 一种稳像方法、装置和无人机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的稳像方法、装置和无人机，应用于无人机技术领域。所提供的稳像方法中，在对云台的第一方向轴进行增稳时，获取特征点的预测位置。如果所述特征点的预测位置在所述图像采集装置的可视范围外，通过与图像采集装置固定连接的姿态调整结构调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。通过姿态调整结构增大电子增稳系统中所需要的等效可视范围，避免了利用可视范围较大的鱼眼镜头时所带来的边缘畸变，提高了图像采集装置的输出图像的质量。

Description

一种稳像方法、装置和无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种稳像方法、装置和无人机。

背景技术

现有的无人机领域的稳像技术主要包括两种：机械增稳和电子增稳。机械增稳是指依靠机械云台物理上消除摄像头的抖动从而对输出图像进行增稳，机械云台的体积和质量均较大，不适合小型无人机的安装和携带。电子增稳是指通过结合惯性测量系统数据与图像特征点匹配，对摄像头数据进行实时旋转、放大等操作，以实现对输出图像进行增稳。电子增稳系统所应用的摄像头，需要有较大的视场角，多数优选为鱼眼镜头，而鱼眼镜头的图像边缘畸变较大，易造成输出图像的质量不佳。

因此，已有的机械增稳或电子增稳无法同时满足无人机体积小及高标准的稳像要求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种稳像方法、装置和无人机，旨在改善上述问题。

本发明实施例提供的一种稳像方法，所述方法包括：开启云台的第一方向轴的电子增稳系统；利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置。根据所述特征点的预测位置判断所述特征点是否在图像采集装置的可视范围外。如果所述特征点在所述图像采集装置的可视范围外，将所述预测位置发送至所述图像采集装置的姿态调整结构，控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。对所述图像采集装置采集的包含所述特征点的第二图像进行稳像处理。

本发明实施例提供的一种稳像装置，所述装置包括：电子增稳系统开启模块，用于开启所述云台的第一方向轴的电子增稳系统。预测位置获取模块，用于利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置。预测位置判断模块，用于根据所述特征点的预测位置判断所述特征点是否在图像采集装置的可视范围外。预测位置发送模块，用于如果所述特征点在所述图像采集装置的可视范围外，将所述预测位置发送至所述图像采集装置的姿态调整结构。姿态调整模块，用于控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。第二图像处理模块，用于对所述图像采集装置采集的包含所述特征点的第二图像进行稳像处理。

本发明实施例提供的一种无人机，所述无人机包括：存储器；以及处理器，与所述存储器电性连接。及稳像装置，所述稳像装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模块。所述稳像装置包括：电子增稳系统开启模块，用于开启所述云台的第一方向轴的电子增稳系统。预测位置获取模块，用于利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置；预测位置判断模块，用于根据所述特征点的预测位置判断所述特征点是否在图像采集装置的可视范围外。预测位置发送模块，用于如果所述特征点在所述图像采集装置的可视范围外，将所述预测位置发送至所述图像采集装置的姿态调整结构。姿态调整模块，用于控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。第二图像处理模块，用于对所述图像采集装置采集的包含所述特征点的第二图像进行稳像处理。

本发明实施例提供的稳像方法、装置和无人机，在对云台的第一方向轴进行增稳时，获取特征点的预测位置，如果所述特征点的预测位置在所述图像采集装置的可视范围外时，通过与图像采集装置固定连接的姿态调整结构调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。通过姿态调整结构增大电子增稳系统所需要的等效可视范围，避免了利用可视范围较大的鱼眼镜头时所带来的边缘畸变，提高了图像采集装置的输出图像的质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的用户终端与无人机交互的场景示意图；

图2为本发明实施例提供的无人机的方框图；

图3为本发明第一实施例提供的稳像方法的步骤流程图；

图4为本发明第一实施例提供的稳像方法的步骤S302的子步骤流程图；

图5为本发明第一实施例提供的稳像方法的步骤S305的子步骤流程图；

图6本发明第一实施例提供的稳像方法的步骤S306的子步骤流程图；

图7为本发明第二实施例提供的稳像方法的步骤流程图；

图8为本发明第二实施例提供的稳像方法的步骤S702的子步骤流程图；

图9为本发明第三实施例提供的稳像装置的功能模块图；

图10为本发明第四实施例提供的稳像装置的功能模块图；

图11为本发明第五实施例提供的无人机的功能模块图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例所提供的稳像方法和装置可应用于如图1所示的应用环境中。无人机200通过网络与用户终端100进行通信连接，以进行数据通信或交互。用户终端100可以是个人电脑（personal computer，PC）、平板电脑、智能手机、个人数字助理（personaldigital assistant，PDA）等。

所述的无人机200可以包括无人机本体、云台、云台控制器、稳像装置、飞行控制器和图像采集装置。飞行控制器控制无人机本体的飞行操作，图像装置用于执行无人机200在飞行过程中的图像采集操作，所述稳像装置用于对所述图像采集装置进行增稳处理。

图2是本发明实施例提供的无人机200的方框示意图。所述无人机200包括：稳像装置、存储器202、存储控制器203、处理器204、外设接口205、输入输出单元206和显示单元201。所述存储器202、存储控制器203、处理器204、外设接口205、输入输出单元206、显示单元201各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述补偿装置201包括至少一个可以软件或固件（firmware）的形式存储于所述存储器202中。所述处理器204用于执行存储器202中存储的可执行模块，例如所述跟踪拍摄装置包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器202可以是，但不限于，随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），只读存储器（Read Only Memory，ROM），可编程只读存储器（Programmable Read-OnlyMemory，PROM），可擦除只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM），电可擦除只读存储器（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）等。其中，存储器202用于存储程序，所述处理器204在接收到执行指令后，执行所述程序，后续本发明实施例任一实施例揭示的流程定义的服务器/计算机所执行的方法可以应用于处理器204中，或者由处理器204实现。

处理器204可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器204可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述外设接口205将各种输入输出单元206耦合至处理器204以及存储器202。在一些实施例中，外设接口205、处理器204以及存储控制器203可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

输入输出单元206用于提供给用户输入数据实现用户与所述云台的交互。所述输入输出单元206可以是，但不限于，触摸屏、鼠标和键盘等，用于响应用户的操作而输出对应的信号。

显示单元201在所述无人机200与用户之间提供一个交互界面（例如用户操作界面）或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器进行计算和处理。

请参阅图3，是本发明第一实施例提供的稳像方法的步骤流程图。下面将对图3所示的具体流程进行详细阐述。

步骤S301，开启云台的第一方向轴的电子增稳系统。

无人机200的云台中一般包括三个相互垂直的方向轴，即为横滚轴、俯仰轴和航向轴。将所述云台放置于三维空间的右手笛卡尔坐标系中，将三维空间分为X轴、Y轴和Z轴，所述俯仰轴绕X轴旋转，所述航向轴绕Y轴旋转，所述横滚轴绕Z轴旋转。

无人机200在航拍过程中时，航向轴的可视范围一般比较大，能采集到较大范围内的特征点。横滚轴的可视范围略大于所述俯仰轴的可视范围，采集到的特征点的范围相对较小。因此在进行较大范围内的图像采集时，优选增大俯仰轴或者横滚轴的可视范围。另外地，考虑到一般云台的三个方向轴中，俯仰轴负载最小，只设置有镜头，而横滚轴的负载包括横滚轴和镜头，航向轴的负载包括航向轴和镜头。用于调整图像采集装置的姿态的姿态调整结构会增加相应方向轴的负载，因此可以考虑在所述俯仰轴上设置电子增稳系统。本实施例在对云台的图像采集装置进行增稳时，开启所述云台的第一方向轴的电子增稳系统，进行电子增稳操作，所述第一方向轴可以为所述云台的任一方向轴。考虑到无人机200在航拍过程中的视场角大小或者无人机200整体负载，所述第一方向轴可以优选为视场角较小，且方向轴上负载较小的俯仰轴，以增大图像采集装置在所述俯仰轴方向的可视范围。当然，所述第一方向轴也可以为所述云台的俯仰轴、横滚轴和航向轴中的任一方向轴，或者包括所述云台的两个或者三个方向轴。

开启所述云台的第一方向轴的电子增稳系统的方式可以为，云台控制器向所述第一方向轴的电子增稳系统发送电子稳像开启指令。所述云台控制器向所述第一方向轴发送的电子稳像开启指令，可以由用户终端100发送至所述无人机200，由无人机200的云台控制器将所接收的电子稳像开启指令发送至所述第一方向轴。所述云台控制器也可以在所述无人机200的某些特定程序开启时自动生成电子稳像开启指令，并将所述电子稳像开启指令发送至所述第一方向轴。所述的特定程序可以为跟踪拍摄程序、环绕拍摄等。所述第一方向轴的电子增稳系统接收到所述电子稳像开启指令后，激活预设的电子稳像程序，以执行后续的电子增稳的相关操作。

步骤S302，利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置。

第一方向轴的电子增稳系统开启之后，开始执行增稳操作。所述云台控制器内设置有稳像算法模块，以存储和运行稳像算法，用于执行电子增稳过程中的相关数据处理操作。

惯导系统，全称为惯性导航系统，是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。惯导系统的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。在硬件实现方式上，所述惯导系统可以理解为以IMU、陀螺仪和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，该系统根据IMU和陀螺仪的输出建立导航坐标系，根据加速度计输出解算出运载体在导航坐标系中的速度和位置。

所述云台内可以设置惯导系统，该惯导系统与所述云台控制器建立通信连接，以使所述云台控制器能获取所述惯导系统输出的数据。考虑到所述无人机200的无人机本体内一般都设置有惯导系统，因此可以省略云台内设置的惯导系统，云台控制器直接获取所述无人机本体的惯导系统输出的数据。云台控制器通过无人机本体的惯导系统获得相关的惯导数据，省去云台内设置惯导系统，减少了云台负载，进一步简化了无人机200的结构和质量。当然，本实施例并不排除所述惯导系统设置于所述云台内的情形。

所述云台控制器内还包括稳像算法运行模块，用于执行稳像算法的相关数据处理操作。所述稳像算法运行模块可以为所述云台控制器内独立设置的处理器，也可以为云台控制器包含的数据处理模块。所述稳像算法，是指用于执行稳像操作的程序，所述稳像操作主要包括：图像预处理、运动估计、运动决定和运动补偿等步骤，以完成图像采集装置的稳像操作。

在一种实施方式中，获取所述特征点的预测位置的步骤之前，还可以增加电子增稳系统的工作状态判断的过程。所述的工作状态判断过程可以包括：

判断所述惯导系统的工作状态和所述稳像算法运行模块的工作状态是否均正常？如果所述惯导系统的工作状态和所述稳像算法运行模块的工作状态均正常，则执行特征点的预测位置获取的操作。如果所述惯导系统和所述稳像算法运行模块中至少存在一个工作状态不正常时，则结束此次增稳操作。当然，在检测到不正常工作状态时，可以向用户终端发送异常提醒，以提示用户稳像步骤无法正常执行，由用户选择继续飞行拍摄还是停止飞行进行状态调整。

获取惯导系统输出的移动数据，以判断所述图像采集装置的运动趋势，利用稳像算法获取特征点的预测位置的具体过程可参见图4，下面将对图4所示的步骤进行具体描述。

步骤S401，获取包含所述特征点的第一图像和所述特征点的初始位置。

图像采集装置采集第一图像，所述第一图像中包含所述特征点。根据所述第一图像获取所述第一图像中的特征点的初始位置。所述特征点可以优选为所述第一图像中的某一辨识度较高的像素点，也可以为由多个像素点组成的具有一定辨识度的特征点。根据所获得的第一图像，获取所述第一图像中的所述特征点的初始位置。

例如，所述图像采集装置采集的第一图像中，所包含的特征点的初始位置可以为：俯仰轴30°。

步骤S402，获取所述惯导系统输出的移动数据。

惯导系统根据其内部IMU、陀螺仪和加速度计获取的测量数据，输出移动数据，所述移动数据可以表示为云台的移动数据。所述移动数据可以包括云台在三维坐标系中沿所述第一方向轴移动的速度，以及所述云台绕所述第一方向轴旋转的角速度或者偏移角。当然，所述移动数据也可以包含所述云台在多个方向轴上的移动的速度或者绕方向轴旋转的角速度。

如上述实施例的步骤中，所述移动数据可以为：俯仰轴+50°。

步骤S403，根据所述特征点的所述初始位置、所述预设稳像算法和所述移动数据获取所述特征点的所述预测位置。

获取所述第一图像中所述特征点的初始位置后，获取惯导系统输出的移动数据，利用稳像算法获取所述特征点的预测位置，即为所述特征点根据所述云台移动后应该存在的位置。

如上述实施例中，所述特征点的初始位置为俯仰轴+30°，所述云台的移动数据为俯仰轴+50°，则可以获得所述特征点的预测位置为俯仰轴+80°。即为，所述特征点跟随所述云台移动到俯仰轴正向80°位置处。

步骤S303，判断所述特征点是否在所述图像采集装置的可视范围外？如果所述特征点是在所述图像采集装置的可视范围外，执行步骤S304。如果所述特征点不是在所述图像采集装置的可视范围外，执行步骤S306。

依据上述步骤获取所述特征点的预测位置后，根据所述预测位置和所述图像采集装置的可视范围，判断移动后的所述特征点是否在所述图像采集装置的可视范围外，以判断所述图像采集装置能否采集到包含所述特征点的图像。

在一种实施方式中，所述图像采集装置的可视范围为：俯仰轴正向45°至俯仰轴负向45°。

步骤S304，将所述预测位置发送至图像采集装置的姿态调整结构。

所述云台内设置有姿态调整结构，用于调整图像采集装置在方向轴上的姿态，以使所述图像采集装置能获得较大的等效可视范围。所述姿态调整结构可以为电机、舵机等，其它能实现带动图像采集装置进行姿态调整的机械结构均可适用于本实施例。所述姿态调整结构，只需要能实现简单、粗略的旋转即可，以带动图像采集装置采集未处于其可视范围内的特征点。鉴于所述姿态调整结构不需要较为精细的控制电路，因此其结构设置可以小于一般机械云台的增稳电机的结构，进一步减少了无人机200的质量和体积。

如上述实施例中，所述图像采集装置的可视范围是：俯仰轴正向45°至俯仰轴负向45°。所述姿态调整结构的姿态调整范围为：正向90°至负向90°，则此时所述图像采集装置的等效可视范围为：正向135°至负向135°。所述特征点的预测位置为俯仰轴正向80°，则可以判断所述特征点的预测位置位于所述图像采集装置的可视范围外，且位于连接所述姿态调整结构的所述图像采集装置的等效可视范围内。云台控制器将所述特征点的预测位置发送至所述姿态调整结构。

步骤S305，控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。

所述云台控制器判断所述特征点的预测位置在所述图像采集装置的可视范围外，而在所述图像采集装置的等效可视范围内时，可以通过姿态调整结构调节所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点的预测位置位于所述图像采集装置的可视范围内。步骤S305的具体实施过程请参见图5，下面将对图5所示的步骤进行具体描述。

步骤S501，获取所述图像采集装置当前时刻的图像采集区域。

根据所述图像采集装置固有的可视范围和所述图像采集装置当前时刻的姿态获取所述图像采集装置当前时刻的图像采集区域。

如上述实施例中，所述图像采集装置固有的可视范围是：俯仰轴正向45°至俯仰轴负向45°，所述图像采集装置当前时刻的姿态是正前方，即为所述图像采集装置的图像采集中心位于俯仰轴0°。则结合所述图像采集装置当前时刻的图像采集区域为：俯仰轴正向45°至俯仰轴负向45°。

步骤S502，根据所述预测位置和所述图像采集装置当前时刻的图像采集区域获取所述图像采集装置的姿态偏移量。

所述图像采集装置的当前时刻的可视范围是：俯仰轴正向45°至俯仰轴负向45°，所述姿态调整结构的姿态调整范围为：正向90°至负向90°，则此时所述图像采集装置的等效可视范围为：正向135°至负向135°。

所述特征点的预测位置为俯仰轴正向80°，所述姿态调整结构可以带动所述图像采集装置向所述俯仰轴正向移动35°时，所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围的上边缘。所述姿态调整结构带动所述图像采集装置向所述俯仰轴正向移动90°时，所述特征点仍位于所述图像采集装置的可视范围内。则可以得出所述图像采集装置的姿态偏移量为：俯仰轴正向35°至90°。

步骤S503，控制所述图像采集装置按照所述姿态偏移量进行移动，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。

获取所述图像采集装置的姿态偏移量之后，所述姿态调整结构带动所述图像采集装置按照所述姿态偏移量进行移动，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。

如上述实施例中，可以优选控制所述姿态调整结构带动所述图像采集装置向所述俯仰轴正向移动35°至90°之间的任意位置，以使移动后位于预测位置的特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。

步骤S306，对所述图像采集装置采集的包含所述特征点的第二图像进行稳像处理。

控制所述姿态调整结构带动图像采集装置进行姿态调整后，以使所述图像采集装置能采集到所述特征点后，由所述图像采集装置采集包含所述特征点的第二图像。步骤S306中稳像处理的过程可以参见图6，下面将对图6所示的步骤进行具体解释。

步骤S601，获取所述图像采集装置采集的包含所述特征点的所述第二图像。

图像采集装置进行姿态调整后，所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内，由所述图像采集装置采集当前可视范围内的第二图像，所述第二图像包含所述特征点。

步骤S602，将所述第一图像的所述特征点和所述第二图像的所述特征点进行精细特征点比对，获取特征点比对结果。

获取第二图像之后，将所述第二图像中的特征点与所述第一图像中的特征点进行精细特征点比对，获取特征点比对结果。

其中，所述精细特征点比对过程可采用已有的精细特征点比对技术实现，本实施例对此不作限定。

步骤S603，根据所述特征点比对结果对所述第二图像进行稳像处理。

根据比对结果对所述第二图像进行稳像处理，所述稳像处理的方式可以包括：对所述第二图像进行旋转、拉伸、裁剪等操作，将稳像处理后的第二图像输出，进一步提高增稳效果。

上述本发明实施例提供的稳像方法，针对云台的第一方向轴进行电子增稳，在所述第一方向轴上设置与所述图像采集装置固定连接的姿态调整结构。利用惯导系统输出的移动数据和稳像算法判断特征点的预测位置在图像采集装置的可视范围外时，通过姿态调整结构调整与之固定连接的图像采集装置的姿态，以增大所述图像采集装置的等效可视范围，使得所述图像采集装置能够采集到移动后的特征点。通过姿态调整后的图像采集装置将采集的第二图像进行稳像处理后，输出到接收终端。采用电子增稳的方式，可以一定程度上减少所述云台的体积和质量。通过姿态调整结构粗略调整所述图像采集装置的姿态，既能弥补电子增稳过程中图像采集装置可视范围较小难以采集到特征点的不足，又能避免使用可视范围较大的鱼眼镜头采集图像时图像边缘畸变较大的技术问题。进行粗略姿态调整的姿态调整结构不需要设置精细的控制电路，进一步减少了云台的质量和体积。

请参见图7，为本发明第二实施例提供的稳像方法的步骤流程图。在上述实施例的基础上，本实施例提供的稳像方法还包括云台的第二方向轴的机械增稳过程。下面将对图7所示的步骤进行具体解释。

步骤S701，接收稳像开启指令。

无人机200的云台控制器接收稳像开启指令，可以为所述用户终端100发送至无人机200，由所述无人机200的云台控制器将所接收的稳像开启指令发送至所述云台控制器。所述云台控制器也可以在所述无人机200的某些特定程序开启时，自动生成稳像开启指令。所述的特定程序可以为跟踪拍摄程序、环绕拍摄等。

步骤S702，将所述稳像开启指令发送至所述第一方向轴和所述第二方向轴。

所述云台包括第一方向轴和所述第二方向轴，所述第一方向轴为执行电子增稳操作的方向轴，所述第二方向轴为执行机械增稳操作的方向轴。考虑到一般云台的三个方向轴中，俯仰轴负载最小，只有镜头，而横滚轴的负载包括俯仰轴和镜头，航向轴的负载包括航向轴和镜头。机械增稳电机会增加相应方向轴的负载，因此考虑在所述俯仰轴上设置机械增稳系统，在所述航向轴和横滚轴中的至少一个方向轴上设置电子增稳系统。即为，优选所述第一方向轴为横滚轴和航向轴，执行电子增稳操作。所述第二方向轴为俯仰轴，执行机械增稳操作。当然，所述云台的三个方向轴上的增稳系统的设置类型的选择也可以有其他实施方式，例如，在所述俯仰轴上设置电子增稳系统，在横滚轴和航向轴上设置机械增稳系统等。在此不对具体实施方式做限定。

云台控制器接收到稳像开启指令后，将所述稳像开启指令发送至第一方向轴和所述第二方向轴，以激活相应方向轴的预设增稳程序，执行后续增稳相关操作。

云台控制器将所接收的稳像开启指令发送至第一方向轴，以开启所述云台的第一方向轴的电子增稳系统。第一方向轴执行具体电子增稳操作的具体实施过程请参见上述第一实施例，在此不再赘述。

步骤S703，开启所述云台的所述第二方向轴的机械增稳系统。

云台控制器控制第二方向轴执行机械增稳操作，开启所述第二方向轴的机械增稳系统，执行正常的机械增稳操作。机械增稳操作的实施过程请参见图8，下面将对图8所示的步骤进行具体描述。

步骤S801，获取所述第二方向轴的初始姿态数据。

当环架的支承轴无任何干扰力矩作用时，平台将相对惯性空间始终保持在原来的方位上，获取此时所述第二方向轴的初始姿态数据。

步骤S802，根据所述第二方向轴的初始姿态数据和所述惯导系统输出的移动数据获取所述第二方向轴的姿态偏移量。

当平台因干扰力矩作用而偏离原来的方位时，陀螺仪敏感台体变化的姿态角或角速率反馈到控制核心，获取所述第二方向轴的姿态偏移量。

步骤S803，将所述姿态偏移量发送至所述第二方向轴的增稳电机，以使所述增稳电机根据所述姿态偏移量调整所述第二方向轴的姿态。

通过力矩电机产生补偿力矩对干扰力矩进行补偿，从而使平台保持稳定。而平台的稳定也就保证了其上的光学系统的视轴的稳定，即视轴的稳定是通过对整个台体的稳定来实现的，能达到最有效、最实际的增稳效果。

步骤S804，获取所述图像采集装置采集的第三图像，对所述第三图像进行稳像处理。

由所述增稳电机对所述第二方向轴进行机械增稳后，图像采集装置采集第三图像。对所述图像采集装置采集的第三图像进行增稳处理，增稳处理的具体实施过程请参见上述第一实施例中对第二图像的增稳处理过程，在此不再赘述。

上述本发明第二实施例提供的稳像方法，对于所述云台的第一方向轴进行电子增稳操作，通过姿态调整结构增大图像采集装置的等效可视范围，极大程度地避免了采用可视范围较大的鱼眼镜头时图像边缘畸变较大的技术问题。且用于调整图像采集装置姿态的姿态调整结构的调节精度要求角度，结构设置相对简单，整体结构质量较轻，功耗较小。对所述云台的第二方向轴进行机械增稳操作，优选对负载较小的俯仰轴进行机械增稳。从根本上消除了所述第二方向轴的抖动，减少了图像畸变的可能性。仅在单轴或者双轴增设机械电机进行增稳，一定程度上减小了无人机整体的质量和体积。

请参见图9，本发明第三实施例提供的稳像装置900的功能模块图。所述稳像装置900包括：电子增稳系统开启模块901、预测位置获取模块902、预测位置判断模块903、预测位置发送模块904、姿态调整模块905和第二图像处理模块906。

电子增稳系统开启模块901，用于开启所述云台的第一方向轴的电子增稳系统；

预测位置获取模块902，用于利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置；

预测位置判断模块903，用于根据所述特征点的预测位置判断所述特征点是否在图像采集装置的可视范围外；

预测位置发送模块904，用于如果所述特征点在所述图像采集装置的可视范围外，将所述预测位置发送至所述图像采集装置的姿态调整结构；

姿态调整模块905，用于控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内；

第二图像处理模块906，用于对所述图像采集装置采集的包含所述特征点的第二图像进行稳像处理。

上述本发明实施例提供的稳像装置，针对云台的第一方向轴进行电子增稳，在所述第一方向轴上设置与所述图像采集装置固定连接的姿态调整结构。利用惯导系统输出的移动数据和稳像算法判断特征点的预测位置在图像采集装置的可视范围外时，通过姿态调整结构调整与之固定连接的图像采集装置的姿态，以增大所述图像采集装置的等效可视范围，使得所述图像采集装置能够采集到移动后的特征点。通过姿态调整后的图像采集装置将采集的第二图像进行稳像处理后，输出到接收终端。采用电子增稳的方式，可以一定程度上减少所述云台的体积和质量。通过姿态调整结构粗略调整所述图像采集装置的姿态，以弥补电子增稳过程中图像采集装置可视范围较小难以采集到特征点的不足，既能避免使用可视范围较大的鱼眼镜头采集图像时图像边缘畸变较大的技术问题，进行粗略姿态调整的姿态调整结构不需要设置精细的控制电路，进一步减少了云台的质量和体积。本发明实施例提供的稳像装置的具体实施过程请参见上述本发明第一实施例提供的稳像方法的具体实施过程，在此不再一一赘述。

请参见图10，为本发明第四实施例提供的稳像装置1000的功能模块图。在上述实施例的基础上，所述稳像装置1000还可以包括：

稳像开启指令接收模块1001，用于接收稳像开启指令；

稳像开启指令发送模块1002，用于将所述稳像开启指令发送至所述第一方向轴和所述第二方向轴；

机械增稳系统开启模块1003，用于开启所述云台的所述第二方向轴的机械增稳系统。

上述本发明实施例提供的稳像装置，对于所述云台的第一方向轴进行电子增稳操作，通过姿态调整结构增大图像采集装置的等效可视范围，极大程度地避免了采用可视范围较大的鱼眼镜头时图像边缘畸变较大的技术问题。且用于调整图像采集装置姿态的姿态调整结构的调节精度要求角度，结构设置相对简单，整体结构质量较轻，功耗较小。对所述云台的第二方向轴进行机械增稳操作，优选对负载较小的俯仰轴进行机械增稳。从根本上消除了所述第二方向轴的抖动，减少了图像畸变的可能性。仅在单轴或者双轴增设机械电机进行增稳，一定程度上减小了无人机整体的质量和体积。本发明实施例提供的稳像装置的具体实施过程请参见上述本发明第二实施例提供的稳像方法的具体实施过程，在此不再一一赘述。

请参见图11，示出了本发明第五实施例提供的无人机200。所述无人机200包括：

存储器1101；以及

处理器1102，与所述存储器1101电性连接；及

稳像装置，所述稳像装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模块，所述稳像装置包括：

电子增稳系统开启模块，用于开启所述云台的第一方向轴的电子增稳系统；

预测位置获取模块，用于利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置；

预测位置判断模块，用于根据所述特征点的预测位置判断所述特征点是否在图像采集装置的可视范围外；

预测位置发送模块，用于如果所述特征点在所述图像采集装置的可视范围外，将所述预测位置发送至所述图像采集装置的姿态调整结构；

姿态调整模块，用于控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内；

第二图像处理模块，用于对所述图像采集装置采集的包含所述特征点的第二图像进行稳像处理。

上述本发明实施例提供的无人机，针对云台的第一方向轴进行电子增稳，在所述第一方向轴上设置与所述图像采集装置固定连接的姿态调整结构。利用惯导系统输出的移动数据和稳像算法判断特征点的预测位置在图像采集装置的可视范围外时，通过姿态调整结构调整与之固定连接的图像采集装置的姿态，以增大所述图像采集装置的等效可视范围，使得所述图像采集装置能够采集到移动后的特征点。通过姿态调整后的图像采集装置将采集的第二图像进行稳像处理后，输出到接收终端。采用电子增稳的方式，可以一定程度上减少所述云台的体积和质量。通过姿态调整结构粗略调整所述图像采集装置的姿态，以弥补电子增稳过程中图像采集装置可视范围较小难以采集到特征点的不足，既能避免使用可视范围较大的鱼眼镜头采集图像时图像边缘畸变较大的技术问题，进行粗略姿态调整的姿态调整结构不需要设置精细的控制电路，进一步减少了云台的质量和体积。本发明实施例提供的无人机的具体实施过程请参见上述稳像方法和装置的具体实施过程，在此不再一一赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种稳像方法，其特征在于，所述方法包括：

开启云台的第一方向轴的电子增稳系统；

利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置；

根据所述特征点的预测位置判断移动后的所述特征点是否在图像采集装置的可视范围外；

如果移动后的所述特征点在所述图像采集装置的可视范围外，将所述预测位置发送至所述图像采集装置的姿态调整结构；

控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内；

对所述图像采集装置采集的包含所述特征点的第二图像进行稳像处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云台还包括第二方向轴，开启所述云台的第一方向轴的电子增稳系统的步骤之前，所述方法还包括：

接收稳像开启指令；

将所述稳像开启指令发送至所述第一方向轴和所述第二方向轴；

开启所述云台的所述第二方向轴的机械增稳系统。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置的步骤包括：

获取包含所述特征点的第一图像和所述特征点的初始位置；

获取所述惯导系统输出的移动数据；

根据所述特征点的所述初始位置、所述预设稳像算法和所述移动数据获取所述特征点的所述预测位置。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内的步骤包括：

获取所述图像采集装置当前时刻的图像采集区域；

根据所述预测位置和所述图像采集装置当前时刻的图像采集区域获取所述图像采集装置的姿态偏移量；

控制所述图像采集装置按照所述姿态偏移量进行移动，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置的步骤之前，所述方法还包括：

判断所述惯导系统的工作状态和所述稳像算法运行模块的工作状态是否均正常；

如果所述惯导系统的工作状态和所述稳像算法运行模块的工作状态均正常，执行利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置的步骤；

如果所述惯导系统的工作状态和所述稳像算法运行模块的工作状态中至少有一个不正常，结束此次稳像操作。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述图像采集装置操控的第二图像进行稳像处理的步骤包括：

获取所述图像采集装置采集的包含所述特征点的所述第二图像；

将所述第一图像的所述特征点和所述第二图像的所述特征点进行精细特征点比对，获取特征点比对结果；

根据所述特征点比对结果对所述第二图像进行稳像处理。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，开启所述云台的所述第二方向轴的机械增稳系统的步骤之后，所述方法还包括：

获取所述第二方向轴的初始姿态数据；

根据所述第二方向轴的初始姿态数据和所述惯导系统输出的移动数据获取所述第二方向轴的姿态偏移量；

将所述姿态偏移量发送至所述第二方向轴的增稳电机，以使所述增稳电机根据所述姿态偏移量调整所述第二方向轴的姿态；

对所述图像采集装置采集的第三图像进行稳像处理。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一方向轴为所述云台的俯仰轴。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一方向轴为所述云台的横滚轴和航向轴中的至少一个，所述第二方向轴为所述云台的俯仰轴。

10.一种稳像装置，其特征在于，所述装置包括：

电子增稳系统开启模块，用于开启云台的第一方向轴的电子增稳系统；

预测位置获取模块，用于利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置；

预测位置判断模块，用于根据所述特征点的预测位置判断移动后的所述特征点是否在图像采集装置的可视范围外；

预测位置发送模块，用于如果移动后的所述特征点在所述图像采集装置的可视范围外，将所述预测位置发送至所述图像采集装置的姿态调整结构；

姿态调整模块，用于控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内；

第二图像处理模块，用于对所述图像采集装置采集的包含所述特征点的第二图像进行稳像处理。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述云台还包括第二方向轴，所述装置还包括：

稳像开启指令接收模块，用于接收稳像开启指令；

稳像开启指令发送模块，用于将所述稳像开启指令发送至所述第一方向轴和所述第二方向轴；

机械增稳系统开启模块，用于开启所述云台的所述第二方向轴的机械增稳系统。

12.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括：

存储器；以及

处理器，与所述存储器电性连接；及

稳像装置，所述稳像装置安装于所述存储器中并包括一个或多个由所述处理器执行的软件功能模块，所述稳像装置包括：

电子增稳系统开启模块，用于开启云台的第一方向轴的电子增稳系统；

预测位置获取模块，用于利用预设稳像算法和惯导系统输出的移动数据获取特征点的预测位置；

预测位置判断模块，用于根据所述特征点的预测位置判断移动后的所述特征点是否在图像采集装置的可视范围外；

预测位置发送模块，用于如果移动后所述特征点在所述图像采集装置的可视范围外，将所述预测位置发送至所述图像采集装置的姿态调整结构；

姿态调整模块，用于控制所述姿态调整结构根据所述预测位置调整所述图像采集装置的姿态，以使所述特征点位于所述图像采集装置的可视范围内；

第二图像处理模块，用于对所述图像采集装置采集的包含所述特征点的第二图像进行稳像处理。