具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。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。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
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。同时,在本发明的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1,图1示出了本发明较佳实施例提供的电子设备100的方框示意图。电子设备100可以是台式机、个人笔记本电脑、智能手机、平板电脑、个人数字助理(personaldigital assistant,PDA)等等。在本实施例中,该电子设备100优选为台式机、个人笔记本电脑等计算设备。所述电子设备100包括飞行航线设置装置200、存储器101、存储控制器102及处理器103。
所述存储器101、存储控制器102、处理器103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信号线实现电性连接。所述飞行航线设置装置200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101中或固化在所述电子设备100的操作系统(operating system,OS)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块,例如所述飞行航线设置装置200包括的软件功能模块或计算机程序。
其中,存储器101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101用于存储程序,所述处理器103在接收到执行指令后,执行所述程序,本发明任一实施例揭示的流程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器103中,或者由处理器103实现。
处理器103可以是一种集成电路芯片,具有信号处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(NetworkProcessor,NP)、语音处理器以及视频处理器等;还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列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103也可以是任何常规的处理器等。
第一实施例
请参照图2,图2示出了本发明较佳实施例提供的飞行航线设置方法流程图。飞行航线设置方法应用于无人机航空摄影,其包括以下步骤:
步骤S101,获取无人机的飞行航高,并设置飞行航高为第一飞行路径的航高。
在本发明实施例中,无人机的飞行航高可以是无人机飞行距离地面的高度,可以通过以下计算公式进行计算:
其中,H为飞行航高,GSD为地面分辨率,f为相机焦距,a为相机CCD(Charge-coupled Device,电荷耦合元件)的像元大小。飞行航高采用的单位为米,在实际使用中使用小数点后2位,也就是精确到毫米。需要说明的是,实际飞行过程中还需要对地面高度进行采集,可以是无人机的GPS(Global Positioning System,全球定位系统)锁定之后的高度,或者是使用其他设备测量的当地精确高度,因此,实际飞行过程中最终的飞行航高=地面高度+飞行高度。
作为一种实施方式,无人机航空摄影采用的相机可以是,但不限于定焦数码相机、航空相机等,相机在出厂时CCD像元已确定。
在本发明实施例中,地面分辨率可以根据无人机航空摄影的测区区域的成图要求来确定,地面分辨率可以是,但不限于1:500、1:1000、1:2000,在设置无人机的飞行航线时,通过确定飞行航线的成图比例尺就确定了地面分辨率,另外,地面分辨率也可以根据用户的需求自行设定。
步骤S102,根据所获得的无人机的飞行参数设置第一飞行路径,其中,第一飞行路径包括多条套耕航线。
在本发明实施例中,无人机的飞行参数包括无人机的最小转弯半径R及相机的像幅宽度,最小转弯半径R可以通过以下计算公式进行计算:
其中,TAS为无人机的最佳巡航空速,β为无人机的最大滚转角。需要说明的是,通过最小转弯半径就可以确定无人机在飞行过程中进行正摄拍摄时出航线和入航线时转弯的距离,但是无人机最终飞行时的转弯半径跟实际的环境有关,因此在实际飞行时需对最小转弯半径进行提高,提高到原最小转弯半径的1.3倍。
由于相机的CCD像元大小在出厂时已确定,因此相机的像幅宽度可以根据公式CCD像元大小=CCD宽度/像幅宽度来确定,相机的CCD像元在物理上默认是一个矩形的晶体,故通过CCD像元大小可以计算像幅宽度或者像幅长度。
作为一种实施方式,首先确定无人机航空摄影的测区区域,使得测区区域为无人机的航带间距的整数倍,其次将测区区域平均分为第一测区和第二测区,并根据无人机的航带间距在第一测区内和第二测区内分别设置多条数目相同、方向相反的套耕航线,即设置完成了无人机飞行航线的第一飞行路径。
作为一种实施方式,无人机的航带间距为任意两条相邻的平行航带之间的距离,可以通过以下计算公式来计算:
dy=Ly(1-qx),
其中,dy为相机像片上的航带间距宽度,Dy为实际地面上的航带间距,Ly为像幅宽度,qx为无人机的旁向重叠率。
请参照图3,步骤S102还包括以下子步骤:
子步骤S1021,确定无人机航空摄影的测区区域,以及无人机进入测区区域的方向。
在本发明实施例中,无人机航空摄影的测区区域根据无人机的航带间距确定,测区区域需为无人机的航带间距的整数倍,如果测区区域不是无人机的航带间距的整数倍,则将测区区域扩大到无人机的航带间距的整数倍以确定第一飞行路径。
在本发明实施例中,根据测区区域及无人机进入测区区域的方向来确定第一飞行路径,无人机进入测区区域的方向可以是,但不限于无人机首次进行飞行航线的入航方向,例如,可以将第一条套耕航线的方向作为无人机进入测区区域的方向。
子步骤S1022,将测区区域分为第一测区和第二测区。
在本发明实施例中,测区区域确定为无人机的航带间距的整数倍之后,将测区区域分为平均的两个部分,也就是第一测区和第二测区来设置套耕航线。
子步骤S1023,根据无人机的航带间距在第一测区内和第二测区内分别设置多条套耕航线,其中,第一测区内的套耕航线的数目和第二测区内的套耕航线的数目相同,且第一测区内的多条套耕航线均为第一方向,第二测区内的多条套耕航线均为第二方向,第一方向与第二方向相反。
请参照图4,图4为本发明第一实施例提供的套耕航线的敷设图,作为一种实施方式,将测区区域分为第一测区和第二测区,在第一测区和第二测区内分别设置数目相同(例如4条)的套耕航线,且任意两条相邻的套耕航线之间的间距为无人机的航带间距。可以设置第一测区内多条套耕航线均为第一方向,第二测区内的多条套耕航线均为第二方向,第一方向与第二方向相反,例如,第一方向为向右,第二方向为向左。在图4所述的套耕航线的敷设图中,无人机飞行的方向为沿着顺序为1-2-3-4-5-6-7-8的套耕航线进行飞行,这样可以避免在实际飞行过程中,无人机在每条套耕航线之间进行频繁的转弯掉头情况,这样增加了飞行的可靠性和飞行效率。
作为一种实施方式,在每条套耕航线上设置飞行航点B和C,设置套耕航线1上的飞行航点B确定为无人机进入第一飞行路径的入航点,也就是说飞行航点B开始拍照,并设置套耕航线8上的飞行航点B确定为无人机进入第一飞行路径的出航点,也就是说飞行航点C结束拍照。第一飞行路径在设置过程中还需要在每条套耕航线上增加2个过渡点A和D,过渡点A和D是根据飞行航点B和C进行计算的,可以是以下计算方式:每条套耕航线上的过渡点A为这条套耕航线上飞行航点B的反方向上距离为2.5倍最小转弯半径处;每条套耕航线上的过渡点D为这条套耕航线上飞行航点C的正方向上距离为2.5倍最小转弯半径处。
步骤S103,根据第一飞行路径设置第二飞行路径,其中,第二飞行路径包括多条构架航线,构架航线与套耕航线交织分布。
在本发明实施例中,第二飞行路径是在第一飞行路径的基础上进行设置的,第二飞行路径包括多条构架航线,构架航线的敷设方式可以与套耕航线垂直,任意两条相邻的构架航线之间的间距可以是摄影基线的长度。作为一种实施方式,摄影基线可以为无人机连续两次触发摄像机拍照的间距,换句话说,摄影基线可以是测区区域内任意两个相邻的曝光点之间的距离,摄影基线可以根据以下公式进行计算:
bx=Lx(1-px),
其中,bx为相机像片上的航带间距宽度,Bx为实际地面上的摄影基线的长度,Lx为像幅长度,bx为无人机的航向重叠率。
在本发明实施例中,第二飞行路径的航高可以是第一飞行路径的航高与用户设定的高度的总和。构架航线与套耕航线交织分布可以是,但不限于构架航线与套耕航线的方向互相垂直,形成纵横交织的网格。
请参照图5,步骤S103还包括以下子步骤:
子步骤S1031,根据套耕航线的方向设置多条构架航线的方向,其中,多条构架航线包括数目相同的第一构架航线和第二构架航线,第一构架航线为第三方向,第二构架航线为第四方向,第三方向与第四方向相反。
在本发明实施例中,构架航线的敷设方式可以与套耕航线垂直,并根据套耕航线的方向设置多条数目相同、方向相反的构架航线,构架航线可以是,但不限于单构架、N构架或者全构架,单构架可以是垂直于套耕航线上方向相反的两条构架航线,单构架的构架航线可以是从测区区域的边界开始,距离3个摄影基线进行设置;N构架由用户自行设定,方向相同的构架航线的数目可以是1或者2或者N;全构架可以是测区区域内构架航线的数目为N,套耕航线和构架航线形成方格,N构架和全构架可以从测区区域的边界进行设置。
请再次参照图4,假设构架航线为单构架,也就是说垂直于套耕航线上左右各一条构架航线9和10,换句话说,首先根据套耕航线8上的飞行航点B确定无人机进入第二飞行路径的方向,然后偏移90度设置构架航线9和10,构架航线9设置于距离测区区域的边界3个摄影基线处。
子步骤S1032,根据第一飞行路径的航高确定第二飞行路径的航高。
在本发明实施例中,第二飞行路径的航高可以是第一飞行路径的航高与用户设定的高度的总和,一般可以设置第二飞行路径高于第一飞行路径50米。
子步骤S1033,根据摄影基线的长度设置任意两条相邻的构架航线之间的间距,其中,摄影基线为无人机连续两次触发摄像机拍照的间距。
在本发明实施例中,无人机连续两次触发摄像机拍照的间距可以是每条套耕航线和每条构架航线上任意两个相邻的曝光点之间的距离,也就是说,无人机进行一次触发,摄像机相应的进行一次拍照。图4中构架航线9和构架航线10之间的间距为构架航线的间距,也就是说构架航线9和构架航线10之间的间距为摄影基线的长度。
子步骤S1034,根据第一飞行路径的出航点设置第二飞行路径的入航点,其中,第一飞行路径的出航点为第一飞行路径的最后一个航点,第二飞行路径的入航点为第二飞行路径的第一个航点。
在本发明实施例中,第二飞行路径的入航点为距离第一飞行路径的出航点最近的飞行航点,例如,图4中第二飞行路径的入航点为构架航线9上的飞行航点G1,第二飞行路径的出航点为构架航线10上的飞行航点G4。
步骤S104,将第一飞行路径和第二飞行路径进行结合,以确定无人机的飞行航线。
在本发明实施例中,无人机的飞行航线可以是将第一飞行路径的出航点与第二飞行路径的入航点连接起来,同时添加飞行航线的起始点、结束点、无人机的起降点及无人机的应急点之后,形成的一条完整的飞行航线。请参照图6,图6示出了利用图2所示的方法获得的飞行航线示意图,图中竖直的为多条套耕航线,平行的两条为构架航线,飞行点3-67以及八条套耕航线构成第一飞行路径,飞行点68-76以及两条构架航线构成第二飞行路径,测区区域内的飞行点为飞行航点,测区区域外的飞行点为过渡点,飞行点1、2和77为无人机的起降点,测区区域中心的圆圈为一架无人机多次飞行时盘旋的路径。
请参照图7,步骤S104还包括以下子步骤:
子步骤S1041,将第一飞行路径的入航点设置为飞行航线的起始点,其中,第一飞行路径的入航点为第一飞行路径的第一个航点。
在本发明实施例中,第一飞行路径的入航点为飞行点3,也就是说飞行航线的起始点为飞行点3。
子步骤S1042,将第二飞行路径的出航点设置为飞行航线的结束点,其中,第二飞行路径的出航点为第二飞行路径的最后一个航点。
在本发明实施例中,第二飞行路径的出航点为飞行点76,也就是说飞行航线的结束点为飞行点76。
子步骤S1043,在测区区域内,在飞行航线的起始点之前,根据飞行参数设置无人机的起降点,其中,起降点包括离地起飞点、起飞爬升点和返航降落点。
作为一种实施方式,飞行点1、2和77为无人机的起降点,其中飞行点1为离地起飞点,飞行点2为起飞爬升点,飞行点77为返航降落点。离地起飞点的盘旋方式可以设定为无限盘旋,盘旋半径为最小盘旋半径的1.3倍,并且具备坡度爬升属性,默认情况下高度与第一飞行路径的高度一致,在无人机实际飞行作业过程中可以根据需要进行修改。起飞爬升点可以设置为最小盘旋半径的1.3倍,其高度与第一飞行路径的高度一致。返航降落点可以设置盘旋值为盘旋半径1.3倍,当无人机飞行任务结束之后会导航到返航降落点,返航降落点的高度默认为第一飞行路径的高度,用户可以根据实际情况进行修改。
在本发明实施例中,在测区区域内,在飞行航线的结束点之后还可以添加应急点,应急点用于无人机在实际飞行过程中突发一些故障时,对无人机进行降落检修。
步骤S105,根据摄影基线的长度,在每条套耕航线和每条构架航线上设置曝光点。
在本发明实施例中,每条套耕航线和每条构架航线上任意两个相邻的曝光点之间的距离为摄影基线的长度。
在本发明实施例中,首先通过对多条套耕航线的敷设方式进行改进,避免了无人机实际飞行中在每条套耕航线之间进行频繁的转弯掉头的情况,从而增加了飞行的可靠性和飞行效率;其次,通过设置交织分布的多条套耕航线和多条构架航线,只需在每条套耕航线和每条构架航线上设置两个飞行点即可确定无人机的飞行路径,从而有效减少了飞行点的数量,降低了无人机航空摄影的外业作业难度,与现有的蛇形航线相比,本发明提供的飞行航线设置方法将无人机航空摄影的外业控制点工作量减少80~90%,从而缩短了内业处理周期。
第二实施例
请参照图8,图8示出了本发明较佳实施例提供的飞行航线设置装置200的方框示意图。飞行航线设置装置200包括飞行航高获取模块201、第一飞行路径设置模块202、第二飞行路径设置模块203、飞行航线确定模块204及曝光点设置模块205。
飞行航高获取模块201,用于获取无人机的飞行航高,并设置飞行航高为第一飞行路径的航高。
在本发明实施例中,飞行航高获取模块201可以用于执行步骤S101。
第一飞行路径设置模块202,用于根据所获得的无人机的飞行参数设置第一飞行路径,其中,第一飞行路径包括多条套耕航线。
在本发明实施例中,第一飞行路径设置模块202可以用于执行步骤S102。
请参照图9,图9为图8示出的飞行航线设置装置200中第一飞行路径设置模块202的方框示意图。第一飞行路径设置模块202包括测区范围确定单元2021、分区单元2022及套耕航线设置单元2023。
测区范围确定单元2021,用于确定无人机航空摄影的测区区域,以及无人机进入测区区域的方向。
在本发明实施例中,测区范围确定单元2021可以用于执行子步骤S1021。
分区单元2022,用于将测区区域分为第一测区和第二测区。
在本发明实施例中,分区单元2022可以用于执行子步骤S1022。
套耕航线设置单元2023,用于根据无人机的航带间距在第一测区内和第二测区内分别设置多条套耕航线,其中,第一测区内的套耕航线的数目和第二测区内的套耕航线的数目相同,且第一测区内的多条套耕航线均为第一方向,第二测区内的多条套耕航线均为第二方向,第一方向与第二方向相反。
在本发明实施例中,套耕航线设置单元2023可以用于执行子步骤S1023。
第二飞行路径设置模块203,用于根据第一飞行路径设置第二飞行路径,其中,第二飞行路径包括多条构架航线,构架航线与套耕航线交织分布。
在本发明实施例中,第二飞行路径设置模块203可以用于执行步骤S103。
请参照图10,图10为图8示出的飞行航线设置装置200中第二飞行路径设置模块203的方框示意图。第二飞行路径设置模块203包括构架航线方向设置单元2031、航高确定单元2032、构架航线间距设置单元2033及航点设置单元2034。
构架航线方向设置单元2031,用于根据套耕航线的方向设置多条构架航线的方向,其中,多条构架航线包括数目相同的第一构架航线和第二构架航线,第一构架航线为第三方向,第二构架航线为第四方向,第三方向与第四方向相反。
在本发明实施例中,构架航线方向设置单元2031可以用于执行子步骤S1031。
航高确定单元2032,用于根据第一飞行路径的航高确定第二飞行路径的航高。
在本发明实施例中,航高确定单元2032可以用于执行子步骤S1032。
构架航线间距设置单元2033,用于根据摄影基线的长度设置任意两条相邻的构架航线之间的间距,其中,摄影基线为无人机连续两次触发摄像机拍照的间距。
在本发明实施例中,构架航线间距设置单元2033可以用于执行子步骤S1033。
航点设置单元2034,用于根据第一飞行路径的出航点设置第二飞行路径的入航点,其中,第一飞行路径的出航点为第一飞行路径的最后一个航点,第二飞行路径的入航点为第二飞行路径的第一个航点。
在本发明实施例中,航点设置单元2034可以用于执行子步骤S1034。
飞行航线确定模块204,用于将第一飞行路径和第二飞行路径进行结合,以确定无人机的飞行航线。
在本发明实施例中,飞行航线确定模块204可以用于执行步骤S104。
请参照图11,图11为图8示出的飞行航线设置装置200中飞行航线确定模块204的方框示意图。飞行航线确定模块204包括航线起始点设置单元2041、航线结束点设置单元2042及无人机起降点设置单元2043。
航线起始点设置单元2041,用于将第一飞行路径的入航点设置为飞行航线的起始点,其中,第一飞行路径的入航点为第一飞行路径的第一个航点。
在本发明实施例中,航线起始点设置单元2041可以用于执行子步骤S1041。
航线结束点设置单元2042,用于将第二飞行路径的出航点设置为飞行航线的结束点,其中,第二飞行路径的出航点为第二飞行路径的最后一个航点。
在本发明实施例中,航线结束点设置单元2042可以用于执行子步骤S1042。
无人机起降点设置单元2043,用于在测区区域内,在飞行航线的起始点之前,根据飞行参数设置无人机的起降点,其中,起降点包括离地起飞点、起飞爬升点和返航降落点。
在本发明实施例中,无人机起降点设置单元2043可以用于执行子步骤S1043。
曝光点设置模块205,用于根据摄影基线的长度,在每条套耕航线和每条构架航线上设置曝光点。
在本发明实施例中,曝光点设置模块205可以用于执行步骤S105。
综上所述,本发明提供的一种飞行航线设置方法及装置,应用于无人机航空摄影,所述飞行航线设置方法包括根据所获得的无人机的飞行参数设置第一飞行路径,其中,第一飞行路径包括多条套耕航线;根据第一飞行路径设置第二飞行路径,其中,第二飞行路径包括多条构架航线,构架航线与套耕航线交织分布;将第一飞行路径和第二飞行路径进行结合,以确定无人机的飞行航线。本发明通过将第一飞行路径和第二飞行路径进行结合,设置出构架航线与套耕航线交织分布的飞行航线,与现有的蛇形航线相比,本发明提供的方法只需在每条套耕航线和每条构架航线上设置两个外业控制点即可,以此有效减少了外业控制点的数量,进而降低了无人机航空摄影的外业作业难度。
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。