CN107357307A - 基于手掌识别的无人飞行器控制方法、控制装置和无人飞行器 - Google Patents

Abstract

公开了一种基于手掌识别的无人飞行器控制方法、控制装置及其无人飞行器，方法包括以下步骤：无人飞行器采集并存储至少一个授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征，所述手掌特征包括掌纹特征、掌指比和/或手掌佩戴物品的外形，在无人飞行器降落阶段，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备采集手掌图像，当所述第一拍摄设备采集的手掌图像被识别符合手掌特征时，无人飞行器降落在所述手掌。

Description

基于手掌识别的无人飞行器控制方法、控制装置和无人飞 行器

技术领域

本发明属于无人飞行器领域，特别是涉及基于手掌识别的无人飞行器控制方法、控制装置和无人飞行器。

背景技术

随着小微型无人飞行器技术的日渐成熟，多旋翼飞行器由于能够空中悬停，飞行稳定，因此成为了当前航拍无人飞行器的主流解决方案。

航拍类无人飞行器在进入消费级领域后，其应用场景开始进一步细分。即使是在消费级领域类，航拍无人飞行器也可以至少分成准专业级、消费级和娱乐级三个层次。婚纱摄影、活动摄影这样的行业级服务中，使用准专业级的航拍无人机，工作可靠、续航时间长、成像精度高；而普通发烧友则可以使用消费级的航拍无人机来满足旅游拍摄、生活拍摄等需求。上述两种需求已经得到较好满足，然而当前存在的另一个较大的潜在市场，则是针对完全的普通消费者而言，如何利用“傻瓜级别”的操控便捷性去满足消费者需求，同时还要保障使用安全，成为一个重要课题。

当前采用手势控制来解决无人机控制问题，已经成为现实，至于安全方面，采用保护架来隔离旋翼威胁也已经成为主流。在这种情况下，采用手势控制无人机，利用手掌平托的方式来完成无人机起降控制，都已经实现。

专利文献CN106200657 A公开的一种无人机控制方法包括：手掌摄像头获取用户手掌图像，所述手掌摄像头设置于所述无人机底面；所述手掌摄像头对采集到的用户手掌图像进行识别；若识别通过，则所述手掌摄像头实时追踪用户的手势信息；所述无人机的控制器根据所述手势信息生成控制指令并发送给所述无人机的动力系统，使得所述动力系统控制所述无人机的运动。该专利中，对采集到的图像进行识别，若识别通过，则确定该用户为合法用户，并开始不断采集用户的手势，从而根据手势信息进行飞行。但该专利的无人飞行器识别精度差，无法对起飞、飞行和降落全过程进行手掌识别和控制，安全性不高。

专利CN106020492 A公开了通过手的动作与手势产生遥控无人机及附件的信号的方法，在手或者上肢其他合适位置上穿戴合适的固定装置，在固定装置上合适位置安放传感器，通过手或者上肢的动作与手势触发传感器产生不同信号，通过事先将该不同信号与控制无人机及附件的指令一一对应编码成识别码，该信号通过识别码转换成无人机可以执行的指令，达到遥控无人机及附件的目的。该专利文献通过手的动作与手势产生遥控无人机及附件的信号的方法，使无人机遥控器不再需要操纵杆，可单手操作，体积小便于携带，移动受限大大降低，但该专利的无人飞行器无法对手掌特征进行识别，无法对起飞、飞行和降落全过程进行手掌识别和控制，安全性不高。

由于手掌具有较为明显的外观特征，通过对手掌的识别来完成定位，然后根据这个被定位对象的移动，来间接控制无人机运动，成为一种很酷炫的控制方式，尤其是对于普通消费者来说，在无需任何专门遥控设备的情况下，也能实现对无人飞行器的控制，具有极强的科技感和较好的操作体验。

然而，一个问题是，对于手掌的识别仅限于外形，将引发一些不安全的可能性。例如，当一个用户伸直手臂，将手掌对准无人机上的摄像头，让无人机来识别该手掌时，如果同时与该用户并排站立的另一个用户也伸出手掌进入无人机摄像头的识别范围时，将可能导致识别错误。

另外，当一个用户通过手掌来平托无人机，完成无人机起降操作的时候，无论是起飞还是降落，都可能出现一个授权识别的问题，比如有时候并不希望无人机降落到非法用户手里，或者在非法用户手掌上起飞。

因此，所要解决的技术问题具体需求如下：具体需求如下：1.掌上起降阶段无人飞行器对于特定手掌的识别,目前的掌上无人机起飞降落控制过程中，不涉及对该手掌特性的识别，而只是判断下方是不是存在类似手掌的对象。本申请的发明点在于，事先针对授权用户采集其手掌特征，并且根据手掌特征是否符合，来判断是否属于合法用户，决定是否允许后续操作。2.飞行控制阶段无人飞行器对于特定手掌的识别,飞行控制阶段，无人飞行器在执行基于手掌的飞行控制时，除了基于手掌的外形轮廓特征来判断对象之外，还根据手掌具体特征来与预先经过采集得到的授权用户的手掌特征信息进行比对，从而判断是否为合法用户，并决定是否执行基于掌纹的后续操作。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

根据本发明的第一方面，一种基于手掌识别的无人飞行器控制方法包括以下步骤：

无人飞行器采集并存储至少一个授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征，所述手掌特征包括掌纹特征、掌指比和/或手掌佩戴物品的外形。

在无人飞行器降落阶段，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备采集手掌图像，当所述第一拍摄设备采集的手掌图像被识别符合手掌特征时，无人飞行器降落在所述手掌。

在所述的无人飞行器控制方法中，无人飞行器采集并存储具有不同优先级的至少一个授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征。

在所述的无人飞行器控制方法中，在无人飞行器降落阶段，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备采集手掌图像，当识别所述手掌图像符合手掌轮廓外形时，无人飞行器朝向所识别的手掌的方向调整位置，所述第一拍摄设备采集的手掌图像被识别符合手掌特征时，无人飞行器降落在所述手掌。

在所述的无人飞行器控制方法中，在无人飞行器起飞阶段，手掌平托无人飞行器，所述第一拍摄设备采集手掌图像，识别所述手掌图像符合所述手掌特征时，无人飞行器起飞。

在所述的无人飞行器控制方法中，无人飞行器采集并存储至少一个授权用户的带有手掌特征的手掌平托无人飞行器的起飞图像，在无人飞行器起飞阶段，手掌平托无人飞行器，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备采集手掌图像，识别所述手掌图像是否符合所述起飞图像以判断所述手掌是否属于授权用户，识别通过后无人飞行器起飞。

在所述的无人飞行器控制方法中，在无人飞行器飞行阶段，布置在无人飞行器前方的第二拍摄设备采集手掌图像，当识别所述手掌图像符合手掌轮廓外形和/或手掌特征时，无人飞行器进入掌控模式，其中，第二拍摄设备保持始终朝向所述手掌，所述第二拍摄设备采集所述手掌的运动轨迹，所述无人飞行器基于所述运动轨迹相应地跟随运动。

在所述的无人飞行器控制方法中，在无人飞行器降落阶段，当识别所述手掌图像符合手掌轮廓外形时，调整无人飞行器使得第二拍摄设备朝向用户，第二拍摄设备对用户进行面部采集，面部识别通过后，无人飞行器降落在所述手掌。

在所述的无人飞行器控制方法中，所述运动轨迹包括三维方向上的平移、以三维坐标轴为轴线的旋转、以用户为轴线的旋转及其任意组合，所述无人飞行器始终保持与用户的相对距离不变的情况下执行所述运动轨迹。

在所述的无人飞行器控制方法中，在无人飞行器飞行阶段，布置在无人飞行器前方的第二拍摄设备采集手掌图像，首先，识别手掌轮廓特征，识别通过后，第二拍摄设备保持始终朝向所述手掌，然后识别手掌特征，识别通过后，所述第二拍摄设备采集所述手掌的运动参数且所述无人飞行器基于所述运动参数而相应运动。

根据本发明的另一方面，一种基于手掌识别的无人飞行器控制方法包括以下步骤：

无人飞行器采集并存储至少一个授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征，所述手掌特征包括掌纹特征、掌指比和/或手掌佩戴物品的外形。

当手掌伸到无人飞行器下方时，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备采集手掌图像，所述第一拍摄设备采集的手掌图像被识别符合手掌轮廓外形或手掌特征时，无人飞行器调整方向。

根据本发明的另一方面，一种实施所述无人飞行器控制方法的控制装置包括第一拍摄设备、第二拍摄设备、图像识别器、存储器和处理器，所述第一拍摄设备和第二拍摄设备分别布置在无人飞行器本体下方和前方，所述存储器存储授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征的数据库，图像识别器基于所述数据库识别来自所述第一拍摄设备和/或第二拍摄设备采集的手掌图像，其中，在无人飞行器飞行阶段，当识别通过后，处理器控制第二拍摄设备保持始终朝向所述手掌以及发出跟随运动信号到无人飞行器使得无人飞行器基于手掌的运动轨迹相应地跟随运动；或者在无人飞行器降落阶段，当识别通过后，处理器发出降落信号到无人飞行器使得无人飞行器降落在所述手掌。

根据本发明的又一方面，一种无人飞行器，所述无人飞行器包括集成在无人飞行器本体上的控制装置。

本发明提出的方案，结构简单、能够手掌起飞、飞行控制和降落在手掌，仅需手掌而不用依靠遥控器或者其他智能控制设备来控制无人飞行器，本发明通过识别授权用户的手掌特征，显著提高了无人飞行器的安全性和飞行控制的趣味性，还加强了用户的使用体验。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的基于手掌识别的无人飞行器控制方法的步骤示意图。

图2是根据本发明一个实施例的基于手掌识别的无人飞行器控制方法的步骤示意图。

图3是根据本发明一个实施例的基于手掌识别的无人飞行器控制方法的步骤示意图。

图4是根据本发明一个实施例的实施基于手掌识别的无人飞行器控制方法的控制装置的结构示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

以下详细描述实际上仅是示例性的而并不意欲限制应用和使用。此外，并不意欲受以上技术领域、背景、简要概述或以下详细描述中呈现的任何明确或暗示的理论约束。如本文使用，术语“模块”或“单元”是指任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器设备单独地或者以任何组合，包括而不限于：专用集成电路ASIC、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器共享、专用或成组的和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能性的其他适合的部件。此外，除非明确地具有相反的描述，否则词语“包括”及其不同的变型应被理解为隐含包括所述的部件但不排除任意其他部件。

无人飞行器简称“无人飞行器”，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。

本发明实施例中优选的无人飞行器为多旋翼无人飞行器(或称为多旋翼飞行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六的无人飞行器。优选的，机身由碳纤维材料制成，在满足较高使用强度和刚度的前提下，可大幅减轻机身的重量，从而降低多旋翼无人飞行器的动力需求以及提高多旋翼无人飞行器的机动性。当然，在本发明的其他实施例中，机身还可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。机身上设有多个相对于所述机身中的对称平面呈对称分布的浆臂，每一个浆臂远离所述机身的一端设有桨叶组件，所述桨叶组件包括安装在所述浆臂上的电机和连接在所述电机的输出轴上的桨叶，每一片桨叶的旋转轴线均位于同一圆柱面上。

当然，所述多旋翼无人飞行器的说明只是一个简单说明，具体还包括许多其他的组成构件，也还有其他许多种无人飞行器类型，均可以用于实现本发明的目的，在此不再赘述。

但是，从消费级市场的需求以及用户对于飞行拍摄的操纵便利性的发展趋势来看，本发明技术方案的飞行拍摄设备主要是指小、微型多旋翼无人飞行器，这种无人机体积小、成本低、飞行稳定性较好，飞行拍摄成本低等。本发明使用的飞行器，典型的以四轴多旋翼飞行器为代表。并且，这种飞行器已经开始广泛用于航拍、空中作业、物流等领域。

图1是根据本发明一个实施例的基于手掌识别的无人飞行器控制方法的步骤示意图，一种基于手掌识别的无人飞行器控制方法包括以下步骤：

无人飞行器采集并存储具有不同优选级的至少一个授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征，所述手掌特征包括掌纹特征、掌指比和/或手掌佩戴物品的外形。

在无人飞行器降落阶段，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备1采集手掌图像，当所述第一拍摄设备1采集的手掌图像被识别符合手掌特征时，无人飞行器降落在所述手掌。

本发明的无人飞行器控制方法通过识别存储的授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征，避免了非授权用户手掌的干扰，显著提高了无人飞行器的安全性，本发明同时可以授权多个用户，并且具有不同的优先级。

图2是根据本发明一个实施例的基于手掌识别的无人飞行器控制方法的步骤示意图，如图2所示，在无人飞行器起飞阶段，手掌平托无人飞行器，所述第一拍摄设备1采集手掌图像，识别所述手掌图像符合所述手掌特征时，无人飞行器起飞。图3是根据本发明一个实施例的基于手掌识别的无人飞行器控制方法的步骤示意图，如图3所示，在所述的无人飞行器控制方法的优选实施例中，在无人飞行器飞行阶段，布置在无人飞行器前方的第二拍摄设备2采集手掌图像，当识别所述手掌图像符合手掌轮廓外形和/或手掌特征时，无人飞行器进入掌控模式，其中，第二拍摄设备2保持始终朝向所述手掌，所述第二拍摄设备2采集所述手掌的运动轨迹，所述无人飞行器基于所述运动轨迹相应地跟随运动。

本发明的无人飞行器控制方法可以进行基于手掌运动的无人飞行器的飞行控制。

在所述的无人飞行器控制方法的优选实施例中，在无人飞行器降落阶段，所述第一拍摄设备1采集手掌图像，当识别所述手掌图像符合手掌轮廓外形时，无人飞行器飞向用户，当所述第一拍摄设备1采集的手掌图像被识别符合手掌特征时，无人飞行器降落在所述手掌。

本发明的无人飞行器控制方法通过识别手掌轮廓外形使得无人飞行器飞向授权用户，进一步通过识别符合手掌特征，无人飞行器降落在所述手掌，避免了降落在非法用户掌上的可能性，如杜绝了降落在儿童掌上，提高了安全性，避免了发生伤害事故。

在所述的无人飞行器控制方法的优选实施例中，无人飞行器采集并存储至少一个授权用户的带有手掌特征的手掌平托无人飞行器的起飞图像，在无人飞行器起飞阶段，手掌平托无人飞行器，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备1采集手掌图像，识别所述手掌图像是否符合所述起飞图像以判断所述手掌是否属于授权用户，识别通过后无人飞行器起飞。

在所述的无人飞行器控制方法的优选实施例中，在无人飞行器飞行阶段，布置在无人飞行器前方的第二拍摄设备2采集手掌图像，首先，识别手掌轮廓特征，识别通过后，第二拍摄设备2保持始终朝向所述手掌，然后识别手掌特征，识别通过后，所述第二拍摄设备2采集所述手掌的运动参数且所述无人飞行器基于所述运动参数而相应运动。

在所述的无人飞行器控制方法的优选实施例中，在无人飞行器降落阶段，当识别所述手掌图像符合手掌轮廓外形时，调整无人飞行器使得第二拍摄设备2朝向用户，第二拍摄设备2对用户进行面部采集，面部识别通过后，无人飞行器降落在所述手掌。

在所述的无人飞行器控制方法的优选实施例中，所述运动轨迹包括三维方向上的平移、以三维坐标轴为轴线的旋转、以用户为轴线的旋转及其任意组合，所述无人飞行器始终保持与用户的相对距离不变的情况下执行所述运动轨迹。

在所述的无人飞行器控制方法的优选实施例中，在无人飞行器飞行阶段，所述第二拍摄设备2采集所述手掌的运动轨迹时，当所述手掌展示预先设定的代表预定飞行动作的手势时，无人飞行器基于所述手势执行预定飞行动作。

为了进一步说明本发明的飞行控制方法，下面举例说明。下面首先以多旋翼无人飞行器为例来说明本发明的方法。

现有技术中，掌上无人飞行器起飞，并不涉及对无人飞行器的起飞场所的判断，只需要用户手托无人飞行器平置，当无人飞行器接收到一个起飞指令的时候，无人飞行器自动按照垂直起飞，并获得一定高度，脱离承载平面的方式完成对应飞行动作即可。这种情况下，无人飞行器是置于手掌上，还是置于某个平面上，其实技术上并没有本质区别，不过对于消费者而言，能够手持无人飞行器起飞，显得更有意思。

掌上无人飞行器降落，则是需要涉及到对降落点下方的图形识别与判断了，通常掌上无人飞行器降落是通过飞行器上设置的下视摄像头来判断下方是否存在一个外形轮廓可判断为手掌形状的承载面，能够让无人飞行器降落的。当判断下方确实存在一个符合上述外形轮廓特征的承载面的时候，则允许飞行器执行接近该承载面，并且降低飞行动力直至停机，从而降落的飞行动作。

在现有技术中，已经做到了对人脸外形轮廓的识别，这样能够避免无人飞行器在静置于某个普通表面上，因为偶然因素而自行起飞。然而对于在掌上降落无人飞行器的场景而言，现有技术尚未考虑到，可能存在非法用户实施掌上降落的可能性。

上述非法用户，比如可能是其他陌生人实施的掌上降落操作，这种降落的结果，将可能导致财物的损失；再如也可能是不具备行为能力的儿童实施的掌上降落操作，这种降落的结果，将增大了发生伤害事故的几率。

所以对于掌上降落，甚至掌上起飞，增加更多的安全检验步骤，是存在需求的。

就本发明而言，利用无人飞行器上下置的摄像头来在无人飞行器的掌上起降阶段进行对手掌特征的识别，是本发明的贡献所在。

起飞阶段，由于手掌通常处于自然握持、平托无人飞行器的状态，可自然根据此时无人飞行器下视摄像头拍摄到的照片内容来判断是否为合法用户。由于该过程中，根据无人飞行器尺寸不同、导致握持无人飞行器的手掌的被拍摄部分相对确定，所以，只需要根据事先在授权图片采集阶段，采用同样起飞握持姿势进行采样确定的参考图片，来作为起飞阶段的参考比对图片即可。对于降落阶段，手掌去承接无人飞行器降落时，往往处于一个距离无人飞行器大概10厘米左右的垂直距离，位于无人飞行器下方。此时实施下置摄像头的视觉识别与判断是较为合适的。此时的识别至少分为三个步骤：

首先，根据下置摄像头拍摄到的下方位置的图片，来判断其中是否存在符合手掌轮廓外形的特征对象；

其次，当第一步中识别出存在手掌轮廓外形的对象时，根据所拍摄到的下方位置的图片中的手掌轮廓外形的对象的朝向，调整无人飞行器的方向，使得无人飞行器沿着自身Z轴旋转，从而让下方的手掌轮廓外形在视野中的朝向与预设的方向一致通常是让飞行器自身旋转，直至下方的手臂手掌延长线方向与飞行器的长轴方向一致，并且让飞行器的前置摄像头朝向与用户手掌相连的手臂根部，也就是用户身体方向。

最后，在该方向下识别手掌特征，确定该手掌所代表的用户是否为系统认可的合法用户，如果是合法用户，则允许实施后续的掌上降落步骤。具体的手掌特征的相关内容以及与合法用户判断、合法用户权限级别判断相关的内容可参见后述实施例。

本发明的另一个重要实施例如下：

当前无人飞行器的降落亦可以结合成熟的面部识别技术来实施，但是面部识别技术的前提是需要让被识别的脸出现在无人飞行器的前置摄像头的识别范围内。如果要求用户主动跑过去，刻意进入到无人飞行器的前置摄像头拍摄范围，这种使用体验是不佳的，所以本发明中，关于利用下置摄像头采集到的手掌轮廓特征，来判断用户方向，从而使得无人飞行器自转，并且让无人飞行器的前置摄像头朝向用户的解决方案，很好的解决了面部识别的前置问题。

采用上述方案，对于一个无人飞行器的前置摄像头朝向任意方向的情形而言，想要回收飞行器的用户只需要在飞行器的下置摄像头下方伸出自己的手掌，则该飞行器会根据下置摄像头所拍摄到的下方手掌的轮廓，实施自转，从而调整前置摄像头的朝向为正好对着飞行器回收者，此时可选择通过面部识别、手掌特征识别等方式来进一步判断该回收者是否为合法用户及其权限如何。

对于自拍实施者来说，由于无人飞行器始终朝向自身方向，所以上述解决方案的意义不大，但是对于进行过未知拍摄任务的无人飞行器来说，回收者不用考虑无人飞行器朝向问题，只要将手掌伸到下置摄像头下方，则可以通过全自动的控制体验来回收飞行器，这种体验是极其智能的。

另外，这种根据下方手掌朝向来自动调整无人飞行器朝向的技术手段，也不限于无人飞行器的掌上降落，还可以用于傻瓜型无人飞行器的自拍控制。

比如：用户甲通过掌上起飞释放了无人飞行器并完成自拍拍摄，此时采用掌控方式的情况下，无人飞行器始终是朝向该用户甲的。如果站在用户甲对面的用户乙想要被拍摄，当前的操作方式是很麻烦的，用户甲需要掌控无人飞行器，然后在保持无人飞行器与自身朝向关系的情况下，通过自身位置的移动，走到用户乙身边去。然而，利用本发明的上述下置摄像头掌控方向调整的技术手段，用户乙只需要将自己的手掌伸到无人飞行器的下置摄像头的取景范围内，则无人飞行器将根据下置摄像头中出现的手掌的轮廓与朝向，完成自转，调整其前置摄像头的拍摄方向朝向用户乙。整个控制过程中，用户甲不需要做任何复杂干涉，用户乙也只需要将手掌伸到飞行器下方，并且保持不动即可。这种智能化体验，极大提升了用户的使用感受。

在飞行中，利用手掌作为参照物来执行对应的飞行动作。无人飞行器起飞后，保持对前方大范围的图像识别，当某用户在前方伸出手掌，该手掌进入无人飞行器的图像识别范围并被识别到时，则自动调整当前位置，进入掌控模式，此时，一般是无人飞行器保持在距离该手掌1米-2米之间的一个相对固定的距离，并且保持正对该手掌的飞行姿态，且将该手掌置于航拍范围的正中央。此时，如果用户的手掌发生移动，则飞行器也改变其位置。用户自身左右平移手掌，则飞行器也相对发生平移；用户自转并带动手掌移动，则飞行器环绕用户运动；用户将手掌上举，则飞行器向上运动，并且调整摄像头朝下俯拍，但是始终保持与用户的相对距离不变。用手掌的移动控制无人飞行器上下左右飞行，让复杂的飞行变得随心所欲，由你掌控。

基于掌控飞行的无人飞行器，当前可以基于普通摄像头，也可以基于景深摄像头、红外摄像头来实施，因为此类摄像头均能很好的获得手掌轮廓图片，并进行识别与判断，只要能够准确识别出手掌轮廓，则可以根据该手掌轮廓的动向作为指令，来控制无人飞行器运动。上述这些摄像头在不同的光学环境和外界环境下，性能表现各有不同，所以可以根据实际环境光照条件或者其他自然环境状况来适当的选用。

然而，掌控飞行本身是要解决一个便捷操控，甚至无需遥控器就能实施操控的技术问题。

对于上述这样的小白用户而言，存在一个问题，就是小白用户并不会对这种操控的原理和实现方式有更多考虑。很可能，在掌控者操控自拍无人机完成群体自拍的时候，被拍摄群体中，其他个人因为看到掌控者直观的控制方式，产生好奇，从而也伸出自己的手掌来试图完成控制。此时，在无人机识别范围内出现了两个甚至多个轮廓接近手掌外形的对象时，将可能导致掌控过程出现不可预料的不希望的影响。

除了上述善意的、因为无知而形成的干扰；甚至有时候还可能出现恶意的干扰，比如有第三人试图掌控无人机脱离合法拥有者的控制范围；亦或是不具备行为能力的幼童模仿成人动作，导致的其他可能发生的事故。

此时，一种能够对掌控者的手掌特征进行额外识别与判断的方案，变得格外重要。

本发明的所述掌控者手掌特征识别发生在首次出现的手掌对象、同时出现的手掌对象、定时区间等三种不同时机。

本发明所述的手掌特征，典型的包括掌纹、指掌比等特征。

对于摄像头能够正常工作的情况下，由于掌控操控方式中，无人机距离手掌的距离相对较近，并且过程相对可控，所以无人飞行器的前置摄像头能够轻易的取得手掌的高清照片，并且通过照片中获得掌纹特征来判断，该手掌是否为合法用户的手掌。该掌纹特征既可以包括以人类手掌掌纹的主要呈现方式，“三纹”为主的手掌主纹路，也可以进一步扩展为包括分支子纹路在内所有掌纹。该掌纹特征还可以进一步包括更多手掌面上，并不仅以“纹路”为特征的其他特征，比如痣、疤痕等特征。

通过将实施获得的掌纹特征与事先采集得到的合法用户的掌纹特征进行比对，就能够判断出，当前想要实施掌控的用户，是否为系统的合法用户。

并且，对于所述掌纹代表的用户而言，还可以赋予不同的权限级别，代表这些用户的优先控制顺序。如此，对于识别范围内同时出现多个合法用户的手掌的情况下，亦可根据权限级别来判断，由谁来控制无人飞行器的动作，如此避免了产生混乱。

上述虽然典型的以掌纹为特征，介绍了利用手掌特征来识别无人飞行器控制模式的技术方案，但是实际上，这种控制亦可基于指掌比来实现。

所谓指掌比是指，不同人的手指长度与手掌面积之间的比例，由于每个人的指掌比都不同，所以也可以根据指掌比特征来判断和识别用户。譬如，一个手指修长的用户和一个手指粗短的用户，能够很容易的根据该手掌的外轮廓特征进行区分。

另一个典型的应用实例在于，还可以基于某些佩戴物来确定特殊的权限级别。比如，用户甲和用户乙同样具有掌控无人飞行器进行操作的类似权限，只是用户甲的权限级别比用户乙优先，此种环境下，虽然用户甲乙均能控制无人机，但是用户甲和用户乙同时进行控制的时候，用户甲将获得优先权。

然而，系统中事先设定，在用户食指上佩戴有银色戒指的用户将获得高于用户甲和用户乙的优先权限时，此时如果用户乙在食指上佩戴了银色戒指，那么用户乙将在与用户甲同时实施掌控无人机操作时，取得优于用户甲的权限。

上述权限的实施，将能让掌控无人机的具体使用场景变得更加清晰，不会产生应用混乱。

图4是根据本发明一个实施例的实施所述无人飞行器控制方法的控制装置的结构示意图，所述控制装置包括第一拍摄设备1、第二拍摄设备2、图像识别器3、存储器4和处理器5，所述第一拍摄设备1和第二拍摄设备2分别可转动地布置在无人飞行器本体下方和前方，所述存储器4存储授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征的数据库，图像识别器3基于所述数据库识别来自所述第一拍摄设备1和/或第二拍摄设备2采集的手掌图像，在无人飞行器起飞阶段，当识别通过后，处理器5发出起飞信号到无人飞行器；在无人飞行器飞行阶段，当识别通过后，处理器5控制第二拍摄设备2保持始终朝向所述手掌以及发出跟随运动信号到无人飞行器使得无人飞行器基于手掌的运动轨迹相应地跟随运动；在无人飞行器降落阶段，当识别通过后，处理器5发出降落信号到无人飞行器使得无人飞行器降落在所述手掌。

在一个实施例中，所述第一拍摄设备1和/或第二拍摄设备2包括高清晰摄像头、景深摄像头和/或红外摄像头。

在一个实施例中，存储器4包括一个或多个只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、快闪存储器、电子可擦除可编程只读存储器EEPROM或其它类型的存储器。

在一个实施例中，处理器包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC，现场可编程门阵列FPGA、模拟电路、数字电路、及其组合、或其他已知或以后开发的处理器。

本发明还提供了一种无人飞行器，所述无人飞行器包括集成在无人飞行器本体上的所述的控制装置。

优选地，无人飞行器为多旋翼无人飞行器。

在一个实施例中，所述无人飞行器的旋翼上设有防护罩。

在一个实施例中，无人飞行器包括控制装置、输入输出界面、功能设备、定位设备、动力单元以及其他。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。本发明实施例任一实施例揭示的无人飞行器所执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。

其中，所述存储器用于存储所述无人飞行器的识别数据。所述存储器可以是所述无人飞行器的内部存储器，也可为可移除的存储器，存储器可以是，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-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器可用于存储程序。

处理器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103(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。

输入输出界面用于接收无人飞行器的控制终端通过有线或者无线发送的数据，或者，输入输出界面通过有线或者无线发送无人飞行器的数据到所述无人飞行器的控制终端，实现控制终端与该无人飞行器的交互。

定位设备包括导航装置例如，GPS、激光雷达及气压计等，用于对无人飞行器的当前位置进行定位。

动力单元包括电子调速器，电机，旋翼等，其中，所述电子调速器与电机电性连接，旋翼安装在电机上，该电子调速器接收处理器发送的控制信号，控制电机旋转，从而带动旋翼的旋转，电子调速器获取电机的转速，并将该电机的转速等反馈给单手起飞控制装置。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (10)

1.一种基于手掌识别的无人飞行器控制方法，其包括以下步骤：

无人飞行器采集并存储至少一个授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征，所述手掌特征包括掌纹特征、掌指比和/或手掌佩戴物品的外形；

在无人飞行器降落阶段，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备(1)采集手掌图像，当所述第一拍摄设备(1)采集的手掌图像被识别符合手掌特征时，无人飞行器降落在所述手掌。

2.一种如权利要求1所述的无人飞行器控制方法，其特征在于：

在无人飞行器降落阶段，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备(1)采集手掌图像，当识别所述手掌图像符合手掌轮廓外形时，无人飞行器朝向所识别的手掌的方向调整位置，所述第一拍摄设备(1)采集的手掌图像被识别符合手掌特征时，无人飞行器降落在所述手掌。

3.一种如权利要求1所述的无人飞行器控制方法，其特征在于：

在无人飞行器起飞阶段，手掌平托无人飞行器，所述第一拍摄设备(1)采集手掌图像，识别所述手掌图像符合所述手掌特征时，无人飞行器起飞。

4.一种如权利要求1所述的无人飞行器控制方法，其特征在于：

无人飞行器采集并存储至少一个授权用户的带有手掌特征的手掌平托无人飞行器的起飞图像，在无人飞行器起飞阶段，手掌平托无人飞行器，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备(1)采集手掌图像，识别所述手掌图像是否符合所述起飞图像以判断所述手掌是否属于授权用户，识别通过后无人飞行器起飞。

5.一种如权利要求1所述的无人飞行器控制方法，其特征在于：

在无人飞行器飞行阶段，布置在无人飞行器前方的第二拍摄设备(2)采集手掌图像，当识别所述手掌图像符合手掌轮廓外形和/或手掌特征时，无人飞行器进入掌控模式，其中，第二拍摄设备(2)保持始终朝向所述手掌，所述第二拍摄设备(2)采集所述手掌的运动轨迹，所述无人飞行器基于所述运动轨迹相应地跟随运动。

6.一种如权利要求1所述的无人飞行器控制方法，其特征在于：

在无人飞行器降落阶段，当识别所述手掌图像符合手掌轮廓外形时，调整无人飞行器使得第二拍摄设备(2)朝向用户，第二拍摄设备(2)对用户进行面部采集，面部识别通过后，无人飞行器降落在所述手掌。

7.一种如权利要求5所述的无人飞行器控制方法，其特征在于：

所述运动轨迹包括三维方向上的平移、以三维坐标轴为轴线的旋转、以用户为轴线的旋转及其任意组合，所述无人飞行器始终保持与用户的相对距离不变的情况下执行所述运动轨迹。

8.一种如权利要求1所述的无人飞行器控制方法，其特征在于：

在无人飞行器飞行阶段，布置在无人飞行器前方的第二拍摄设备(2)采集手掌图像，首先，识别手掌轮廓特征，识别通过后，第二拍摄设备(2)保持始终朝向所述手掌，然后识别手掌特征，识别通过后，所述第二拍摄设备(2)采集所述手掌的运动参数且所述无人飞行器基于所述运动参数而相应运动。

9.一种基于手掌识别的无人飞行器控制方法，其包括以下步骤：

无人飞行器采集并存储至少一个授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征，所述手掌特征包括掌纹特征、掌指比和/或手掌佩戴物品的外形；

当手掌伸到无人飞行器下方时，布置在无人飞行器下方的第一拍摄设备(1)采集手掌图像，所述第一拍摄设备(1)采集的手掌图像被识别符合手掌轮廓外形或手掌特征时，无人飞行器调整方向。

10.一种实施如权利要求1-8中任一项所述无人飞行器控制方法的控制装置，所述控制装置包括第一拍摄设备(1)、第二拍摄设备(2)、图像识别器(3)、存储器(4)和处理器(5)，其特征在于：所述第一拍摄设备(1)和第二拍摄设备(2)分别布置在无人飞行器本体下方和前方，所述存储器(4)存储授权用户的手掌轮廓外形以及手掌特征的数据库，图像识别器(3)基于所述数据库识别来自所述第一拍摄设备(1)和/或第二拍摄设备(2)采集的手掌图像，其中，在无人飞行器飞行阶段，当识别通过后，处理器(5)控制第二拍摄设备(2)保持始终朝向所述手掌以及发出跟随运动信号到无人飞行器使得无人飞行器基于手掌的运动轨迹相应地跟随运动；或者在无人飞行器降落阶段，当识别通过后，处理器(5)发出降落信号到无人飞行器使得无人飞行器降落在所述手掌。