CN107323658A - 一种基于视频图像的无人机定位盘旋方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于视频图像的无人机定位盘旋装置，包括：机身、主轴、螺旋桨、悬停装置、尾翼和起落支架，所述起落支架固定在机身的下端，所述主轴固定在机身的上端，所述螺旋桨和悬停装置固定在主轴上，所述悬停装置设置在螺旋桨的上端，所述悬停装置由两段相同的圆弧组成，圆弧的半径a为单个螺旋桨长度的0.5倍，所述机身的尾部安装有尾翼。本发明不但可以保证悬停更稳定，而且螺旋桨只需较小的转速就可以维持悬停，不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体是一种基于视频图像的无人机定位盘旋方法及装置。
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：无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。无人机行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
无人直升机的构造比较简单，价格也比较低廉，而且根本不需要发射系统，还能垂直起降，更能自由悬停，飞行起来灵活性相当高超，可用各种速度、用各种飞行剖面的航路进行飞行，因此广泛的应用在军事、民用等各个领域。定位盘旋功能是无人机很重要的一个功能，但目前的无人机由于结构的限制，在定位盘旋的时候稳定性并不是很高，而且定位盘旋的时候消耗大量的能源。此外，现有技术中的无人机的定位盘旋方法，不仅实现起来较为复杂，且需要增加额外的成本，适用性较弱。为此，本领域技术人员提出了一种基于视频图像的无人机定位盘旋方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于视频图像的无人机定位盘旋方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于视频图像的无人机定位盘旋装置，包括：机身、主轴、螺旋桨、悬停装置、尾翼和起落支架，所述起落支架固定在机身的下端，所述主轴固定在机身的上端，所述螺旋桨和悬停装置固定在主轴上，所述悬停装置设置在螺旋桨的上端，所述悬停装置由两段相同的圆弧组成，圆弧的半径a为单个螺旋桨长度的0.5倍，所述机身的尾部安装有尾翼。
一种基于视频图像的无人机定位盘旋方法，包括：当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在同一特定区域的图像中建立与初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定多个特征物体的坐标；当确定同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中通过采用无人机拍摄的特定区域的图像，确定多个特征物体，且通过在特定区域的图像中建立坐标系来确定每个特征物体的初始坐标，并确定多个特征物体之间的初始距离；然后通过周期连续拍摄的同一特定区域的图像中的该多个特征物体确定的坐标，与相对应的初始坐标相比，若多个特征物体中至少一个特征物体的坐标与初始坐标的差位于第一预设范围之外，则认为该特征物体或者无人机产生水平位移；进一步地，根据多个特征物体之间的相对距离与初始距离的差值确定多个特征物体是否产生水平方向的相对运动，若是，则需要重新拍摄特定区域的图像，并重新确定多个特征物体，且重新确定的特征物体中不包括产生水平运动的物体，若否，则根据多个特征物体的坐标与初始坐标的差值来确定调整无人机的方向，直到再次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标重叠或者差值位于第一预设范围之内。因此本实施例中提供的基于视频图像的无人机定位盘旋方法在无人机进行悬停之后，周期性的拍摄水平面的图像实时监督该无人机的悬停定位状态，提高了定位的精准度。通过特征物体的坐标变化值来调整无人机的算法较为简单，便于实现，且适用性较强；检测多个特征物体之间的相对距离，并控制在第二预设范围之内，避免了无人机跟随特征物体运动的可能；直接采用无人机自带的设备来实现无人机的悬停定位方法，并未增加方法的成本。此外，无人机的主轴高速旋转，带动螺旋桨和悬停装置旋转，悬停装置可以带来一定的上升力，从而在较低的转速下也能保证悬停的稳定性，起落支架用于无人机的起落支撑，尾翼用于控制无人机的行进方向。
综上所述，本发明不但可以保证悬停更稳定，而且螺旋桨只需较小的转速就可以维持悬停，不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
附图说明
图1为本发明的无人机结构示意图。
图2为本发明的流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种基于视频图像的无人机定位盘旋装置，包括：机身10、主轴20、螺旋桨30、悬停装置40、尾翼50和起落支架60，所述起落支架60固定在机身10的下端，所述主轴20固定在机身10的上端，所述螺旋桨30和悬停装置40固定在主轴20上，所述悬停装置40设置在螺旋桨30的上端，所述悬停装置40由两段相同的圆弧组成，圆弧的半径a为单个螺旋桨长度的0.5倍，所述机身10的尾部安装有尾翼50，通过尾翼50用于控制机身10的方向。
工作时，主轴20高速旋转，带动螺旋桨30和悬停装置40旋转，悬停装置40可以带来一定的上升力，从而在较低的转速下也能保证悬停的稳定性，起落支架60用于无人机的起落支撑，尾翼50用于控制无人机的行进方向。
一种基于视频图像的无人机定位盘旋方法，包括：
70、当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
80、按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在同一特定区域的图像中建立与初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定多个特征物体的坐标；
90、当确定同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内。
本发明中通过采用无人机拍摄的特定区域的图像，确定多个特征物体，且通过在特定区域的图像中建立坐标系来确定每个特征物体的初始坐标，并确定多个特征物体之间的初始距离；然后通过周期连续拍摄的同一特定区域的图像中的该多个特征物体确定的坐标，与相对应的初始坐标相比，若多个特征物体中至少一个特征物体的坐标与初始坐标的差位于第一预设范围之外，则认为该特征物体或者无人机产生水平位移；进一步地，根据多个特征物体之间的相对距离与初始距离的差值确定多个特征物体是否产生水平方向的相对运动，若是，则需要重新拍摄特定区域的图像，并重新确定多个特征物体，且重新确定的特征物体中不包括产生水平运动的物体，若否，则根据多个特征物体的坐标与初始坐标的差值来确定调整无人机的方向，直到再次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标重叠或者差值位于第一预设范围之内。因此本实施例中提供的基于视频图像的无人机定位盘旋方法在无人机进行悬停之后，周期性的拍摄水平面的图像实时监督该无人机的悬停定位状态，提高了定位的精准度。通过特征物体的坐标变化值来调整无人机的算法较为简单，便于实现，且适用性较强；检测多个特征物体之间的相对距离，并控制在第二预设范围之内，避免了无人机跟随特征物体运动的可能；直接采用无人机自带的设备来实现无人机的悬停定位方法，并未增加方法的成本。此外，无人机的主轴高速旋转，带动螺旋桨和悬停装置旋转，悬停装置可以带来一定的上升力，从而在较低的转速下也能保证悬停的稳定性，起落支架用于无人机的起落支撑，尾翼用于控制无人机的行进方向。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (2)
1.一种基于视频图像的无人机定位盘旋装置，其特征在于，该装置包括：机身(10)、主轴(20)、螺旋桨(30)、悬停装置(40)、尾翼(50)和起落支架(60)，所述起落支架(60)固定在机身(10)的下端，所述主轴(20)固定在机身(10)的上端，所述螺旋桨(30)和悬停装置(40)固定在主轴(20)上，所述悬停装置(40)设置在螺旋桨(30)的上端，所述悬停装置(40)由两段相同的圆弧组成，圆弧的半径a为单个螺旋桨长度的0.5倍，所述机身(10)的尾部安装有尾翼(50)。
2.根据权利要求1所述的基于视频图像的无人机定位盘旋方法，其特征在于，该方法包括：
当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在同一特定区域的图像中建立与初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定多个特征物体的坐标；
当确定同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内。
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