CN107985544A - 一种飞艇 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种飞艇，包括：飞艇本体、风能发电装置和底座，所述飞艇本体通过线缆与所述风能发电装置连接，所述飞艇本体的顶部呈扁平状，其上设置有太阳能板，所述底座下方设置有空中摄像平台。本发明飞艇设置有风能发电装置和太阳能板，为清洁能源，有效利用了高空的太阳能和风能资源，提高了摄像平台的续航能力。

Description

一种飞艇
技术领域
本发明涉及一种飞行器，特别涉及一种飞艇。
背景技术
在大气层内飞行的飞行器称为航空器，如气球、飞艇、飞机等。它们靠空气的静浮力或空气相对运动产生的空气动力升空飞行。其中，作为飞行器的气球是利用静浮力托升，有部分还利用推进力驱使其自身移动，气球包括热气球、轻气球等不同类型。目前应用在航拍、农业、植保、微型自拍、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，大大的拓展了热气球和氢气球本身的用途，氢气球更多用于科学研究。
飞艇是一种轻于空气的航空器，它与气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。在飞行中主要依靠内部充满氢气或氦气的气囊提供的浮力，将飞艇及其载荷支持在空中，发动机为其提供前进的动力，通过操纵尾翼上的升降舵和方向舵控制飞艇的俯仰和方向运动。吊舱供人员乘坐和装载货物。飞艇可以垂直起降、空中悬停，不需要有专用设备的起降场。飞艇可以应用于拍摄、广告推广等方面，但摄影装备受自身电池的影响，续航能力差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种通过风能和太阳能为摄像平台供电的、使摄像平台续航能力好的飞艇。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种飞艇，包括：飞艇本体、风能发电装置和底座，所述飞艇本体通过线缆与所述风能发电装置连接，所述飞艇本体的顶部呈扁平状，其上设置有太阳能板，所述底座下方设置有空中摄像平台。所述风能发电装置和所述太阳能板分别为所述空中摄像平台供电；所述空中摄像平台用于在地面摄像人员的遥控操纵下，在空中选择不同飞行速度以及不同飞行方向以实现对地面场景的实时摄像。
进一步的，还包括：
无线遥控设备，与所述空中摄像平台的无线通信接口建立双向的无线通信链路连接，用于在地面摄像人员的遥控操纵下，接收地面摄像人员发送的各种飞行控制指令；其中，所述空中摄像平台在接收到地面摄像人员通过所述无线遥控设备发送的下降控制指令时，启动下降飞行模式，所述空中摄像平台在接收到地面摄像人员通过所述无线遥控设备发送的上升控制指令时，启动上升飞行模式；
监控摄像头，位于所述空中摄像平台的底部，用于面向地面场景进行监控图像数据采集，以获得并输出地面监控图像；
光量测量设备，设置在所述空中摄像平台上，位于所述监控摄像头的周围，用于检测监控摄像头周围光量以获得并输出实时周围亮度。
进一步的，还包括：
复杂滤波设备，与所述光量测量设备连接，用于在所述实时周围亮度过暗或过亮时，从休眠状态进入工作状态，在所述实时周围亮度非过暗且非过亮时，从工作状态进入休眠状态，在工作状态中，基于所述实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对监控摄像头输出的地面监控图像选择对应滤波窗口的中值滤波处理以获得并输出中值滤波图像，还基于所述实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对中值滤波图像选择对应次数的维纳滤波处理以获得并输出自适应滤波图像；
简单滤波设备，与所述光量测量设备连接，用于在所述实时周围亮度过暗或过亮时，从工作状态进入休眠状态，在所述实时周围亮度非过暗且非过亮时，从休眠状态进入工作状态，在工作状态中，对监控摄像头输出的地面监控图像依次执行预设滤波窗口的中值滤波处理和预设次数的维纳滤波处理以获得并输出整体滤波图像；
图像均衡设备，分别与所述复杂滤波设备和所述简单滤波设备连接，用于接收所述自适应滤波图像或所述整体滤波图像，并基于所述自适应滤波图像或所述整体滤波图像中目标的数量确定对所述自适应滤波图像或所述整体滤波图像执行直方图均衡的强度，以输出均衡图像，其中，所述自适应滤波图像或所述整体滤波图像中目标的数量越多，执行的直方图均衡的强度越大；
模式控制设备，设置在所述空中摄像平台上，与所述无线通信接口连接，用于接收地面摄像人员发送的各种飞行控制指令，并基于地面摄像人员发送的各种飞行控制指令将所述空中摄像平台切换到对应的飞行模式中；
其中，所述模式控制设备还与所述图像均衡设备连接，用于接收所述均衡图像，对所述均衡图像进行拍摄主角识别以获得拍摄主角子图像，基于所述拍摄主角子图像在所述均衡图像中的相对位置以及所述拍摄主角子图像的尺寸判断距离拍摄主角的实时距离，并在所述实时距离达到预设距离阈值时，将所述空中摄像平台切换到悬停飞行模式；
其中，所述空中摄像平台在所述悬停飞行模式中，根据所述实时距离改变下降速度，所述实时距离越小，下降速度越慢；
其中，所述监控摄像头还与所述模式控制设备连接，用于在所述模式控制设备将所述空中摄像平台切换下降飞行模式时，从省电状态进入工作状态，启动监控图像数据采集操作。
进一步的，所述监控摄像头在所述模式控制设备将所述空中摄像平台切换非下降飞行模式的其他飞行模式时，从工作状态进入省电状态，停止监控图像数据采集操作。
进一步的，所述简单滤波设备还包括内置存储单元，用于存储所述预设滤波窗口的尺寸以及所述预设次数。
进一步的，所述复杂滤波设备基于所述实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对监控摄像头输出的地面监控图像选择对应滤波窗口的中值滤波处理以获得并输出中值滤波图像包括：所述实时周围亮度越过暗或越过亮，选择的滤波窗口的尺寸越大；所述复杂滤波设备基于所述实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对中值滤波图像选择对应次数的维纳滤波处理以获得并输出自适应滤波图像包括：所述实时周围亮度越过暗或越过亮，选择的维纳滤波处理的次数越多。
进一步的，还包括：高度测量仪和导航定位设备，所述高度测量仪设置在所述空中摄像平台上，采用气压检测原理对所述空中摄像平台的当前高度进行实时测量，以输出所述空中摄像平台的当前高度；所述导航定位设备设置在所述空中摄像平台上，用于基于伽利略导航卫星发送的导航数据确定所述空中摄像平台的当前经度和当前纬度。
(三)有益效果
本发明飞艇设置有风能发电装置和太阳能板，为清洁能源，有效利用了高空的太阳能和风能资源，提高了摄像平台的续航能力。
附图说明
图1为本发明飞艇的结构示意图；
图2为本发明飞艇模式控制设备的外围连接示意图；
图3为本发明飞艇设备之间的结构方框图；
其中：1为飞艇本体、2为风能发电装置、3为底座、4为线缆、5为太阳能板。
具体实施方式
参阅图1～图3，本发明提供一种飞艇，包括：飞艇本体1、风能发电装置2和底座3，飞艇本体1通过线缆4与风能发电装置2连接，飞艇本体1的顶部呈扁平状，其上设置有太阳能板5，底座3下方设置有空中摄像平台。风能发电装置2和太阳能板5分别为空中摄像平台供电；空中摄像平台用于在地面摄像人员的遥控操纵下，在空中选择不同飞行速度以及不同飞行方向以实现对地面场景的实时摄像。
本实施例飞艇设置有风能发电装置和太阳能板，为清洁能源，有效利用了高空的太阳能和风能资源，提高了摄像平台的续航能力。
随着各种飞行器的研发和制造成功，氢气球、飞艇等飞行器也开始与摄影相结合，拓展了摄像镜头的拍摄范围。然而，实际操作过程中，特别是在由无人操作模式切换到地面人工操作模式的过程中，采用的人工替换的方式，很容易使得拍摄画面出现抖动现象。因此，参阅图3，本实施例还包括：
无线遥控设备，与空中摄像平台的无线通信接口建立双向的无线通信链路连接，用于在地面摄像人员的遥控操纵下，接收地面摄像人员发送的各种飞行控制指令；其中，空中摄像平台在接收到地面摄像人员通过无线遥控设备发送的下降控制指令时，启动下降飞行模式，空中摄像平台在接收到地面摄像人员通过无线遥控设备发送的上升控制指令时，启动上升飞行模式；
监控摄像头，位于空中摄像平台的底部，用于面向地面场景进行监控图像数据采集，以获得并输出地面监控图像；
光量测量设备，设置在空中摄像平台上，位于监控摄像头的周围，用于检测监控摄像头周围光量以获得并输出实时周围亮度。
本实施例还包括：
复杂滤波设备，与光量测量设备连接，用于在实时周围亮度过暗或过亮时，从休眠状态进入工作状态，在实时周围亮度非过暗且非过亮时，从工作状态进入休眠状态，在工作状态中，基于实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对监控摄像头输出的地面监控图像选择对应滤波窗口的中值滤波处理以获得并输出中值滤波图像，还基于实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对中值滤波图像选择对应次数的维纳滤波处理以获得并输出自适应滤波图像；
简单滤波设备，与光量测量设备连接，用于在实时周围亮度过暗或过亮时，从工作状态进入休眠状态，在实时周围亮度非过暗且非过亮时，从休眠状态进入工作状态，在工作状态中，对监控摄像头输出的地面监控图像依次执行预设滤波窗口的中值滤波处理和预设次数的维纳滤波处理以获得并输出整体滤波图像；
图像均衡设备，分别与复杂滤波设备和简单滤波设备连接，用于接收自适应滤波图像或整体滤波图像，并基于自适应滤波图像或整体滤波图像中目标的数量确定对自适应滤波图像或整体滤波图像执行直方图均衡的强度，以输出均衡图像，其中，自适应滤波图像或整体滤波图像中目标的数量越多，执行的直方图均衡的强度越大；
模式控制设备，设置在空中摄像平台上，与无线通信接口连接，用于接收地面摄像人员发送的各种飞行控制指令，并基于地面摄像人员发送的各种飞行控制指令将空中摄像平台切换到对应的飞行模式中；
其中，模式控制设备还与图像均衡设备连接，用于接收均衡图像，对均衡图像进行拍摄主角识别以获得拍摄主角子图像，基于拍摄主角子图像在均衡图像中的相对位置以及拍摄主角子图像的尺寸判断距离拍摄主角的实时距离，并在实时距离达到预设距离阈值时，将空中摄像平台切换到悬停飞行模式；其中，空中摄像平台在悬停飞行模式中，根据实时距离改变下降速度，实时距离越小，下降速度越慢；监控摄像头还与模式控制设备连接，用于在模式控制设备将空中摄像平台切换下降飞行模式时，从省电状态进入工作状态，启动监控图像数据采集操作。
监控摄像头在模式控制设备将空中摄像平台切换非下降飞行模式的其他飞行模式时，从工作状态进入省电状态，停止监控图像数据采集操作。
简单滤波设备还包括内置存储单元，用于存储预设滤波窗口的尺寸以及预设次数。
其中，复杂滤波设备基于实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对监控摄像头输出的地面监控图像选择对应滤波窗口的中值滤波处理以获得并输出中值滤波图像包括：实时周围亮度越过暗或越过亮，选择的滤波窗口的尺寸越大；复杂滤波设备基于实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对中值滤波图像选择对应次数的维纳滤波处理以获得并输出自适应滤波图像包括：实时周围亮度越过暗或越过亮，选择的维纳滤波处理的次数越多。
本实施例还包括：高度测量仪和导航定位设备，高度测量仪设置在空中摄像平台上，采用气压检测原理对空中摄像平台的当前高度进行实时测量，以输出空中摄像平台的当前高度；导航定位设备设置在空中摄像平台上，用于基于伽利略导航卫星发送的导航数据确定空中摄像平台的当前经度和当前纬度。
图像滤波是图像预处理中不可缺少的操作，即在尽量保留图像细节特征的条件下对目标图像的噪声进行抑制，其处理效果的好坏将直接影响到后续图像处理和分析的有效性和可靠性。
由于成像系统、传输介质和记录设备等的不完善，数字图像在其形成、传输记录过程中往往会受到多种噪声的污染。另外，在图像处理的某些环节当输入的像对象并不如预想时也会在结果图像中引入噪声。这些噪声在图像上常表现为一引起较强视觉效果的孤立像素点或像素块。一般，噪声信号与要研究的对象不相关，它以无用的信息形式出现，扰乱图像的可观测信息。对于数字图像信号，噪声表为或大或小的极值，这些极值通过加减作用于图像像素的真实灰度值上，对图像造成亮、暗点干扰，极大降低了图像质量，影响图像复原、分割、特征提取、图像识别等后继工作的进行。要构造一种有效抑制噪声的滤波器必须考虑两个基本问题：能有效地去除目标和背景中的噪声；同时，能很好地保护图像目标的形状、大小及特定的几何和拓扑结构特征。
常用的图像滤波模式中的一种是非线性滤波器，一般说来，当信号频谱与噪声频谱混叠时或者当信号中含有非叠加性噪声时如由系统非线性引起的噪声或存在非高斯噪声等)，传统的线性滤波技术，如傅立变换，在滤除噪声的同时，总会以某种方式模糊图像细节(如边缘等)进而导致像线性特征的定位精度及特征的可抽取性降低。而非线性滤波器是基于对输入信号的一种非线性映射关系，常可以把某一特定的噪声近似地映射为零而保留信号的要特征，因而其在一定程度上能克服线性滤波器的不足之处。
本实施例通过对实时周围亮度的分析，在复杂滤波设备或简单滤波设备之间选择适合实时周围亮度的图像滤波方案，从而保证了图像的滤波效果；对滤波处理后的图像采取基于图像中目标数量的可控强度的直方图均衡处理，提高了处理后的图像的质量；在拍摄设备在下降飞行模式对拍摄主角进行录影时，基于图像识别方式在判断到距离拍摄主角预设距离时，切换到悬停飞行模式，从而减少人工操作，缓慢实现飞行模式切换，降低了拍摄模式切换过程中的录影画面的抖动现象。
本实施例针对现有技术中模式切换带来的画面质量下降的技术问题，拍摄设备在下降飞行模式对拍摄主角进行录影时，基于图像识别方式在判断到距离拍摄主角预设距离时，切换到悬停飞行模式，从而减少人工操作，缓慢实现飞行模式切换，降低了拍摄模式切换过程中的录影画面的抖动现象，从而解决了上述技术问题。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种飞艇，其特征在于，包括：飞艇本体(1)、风能发电装置(2)和底座(3)，所述飞艇本体(1)通过线缆(4)与所述风能发电装置(2)连接，所述飞艇本体(1)的顶部呈扁平状，其上设置有太阳能板(5)，所述底座(3)下方设置有空中摄像平台。
2.如权利要求1所述的飞艇，其特征在于，还包括：
无线遥控设备，与所述空中摄像平台的无线通信接口建立双向的无线通信链路连接，用于在地面摄像人员的遥控操纵下，接收地面摄像人员发送的各种飞行控制指令；其中，所述空中摄像平台在接收到地面摄像人员通过所述无线遥控设备发送的下降控制指令时，启动下降飞行模式，所述空中摄像平台在接收到地面摄像人员通过所述无线遥控设备发送的上升控制指令时，启动上升飞行模式；
监控摄像头，位于所述空中摄像平台的底部，用于面向地面场景进行监控图像数据采集，以获得并输出地面监控图像；
光量测量设备，设置在所述空中摄像平台上，位于所述监控摄像头的周围，用于检测监控摄像头周围光量以获得并输出实时周围亮度。
3.如权利要求2所述的飞艇，其特征在于，还包括：
复杂滤波设备，与所述光量测量设备连接，用于在所述实时周围亮度过暗或过亮时，从休眠状态进入工作状态，在所述实时周围亮度非过暗且非过亮时，从工作状态进入休眠状态，在工作状态中，基于所述实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对监控摄像头输出的地面监控图像选择对应滤波窗口的中值滤波处理以获得并输出中值滤波图像，还基于所述实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对中值滤波图像选择对应次数的维纳滤波处理以获得并输出自适应滤波图像；
简单滤波设备，与所述光量测量设备连接，用于在所述实时周围亮度过暗或过亮时，从工作状态进入休眠状态，在所述实时周围亮度非过暗且非过亮时，从休眠状态进入工作状态，在工作状态中，对监控摄像头输出的地面监控图像依次执行预设滤波窗口的中值滤波处理和预设次数的维纳滤波处理以获得并输出整体滤波图像；
图像均衡设备，分别与所述复杂滤波设备和所述简单滤波设备连接，用于接收所述自适应滤波图像或所述整体滤波图像，并基于所述自适应滤波图像或所述整体滤波图像中目标的数量确定对所述自适应滤波图像或所述整体滤波图像执行直方图均衡的强度，以输出均衡图像，其中，所述自适应滤波图像或所述整体滤波图像中目标的数量越多，执行的直方图均衡的强度越大；
模式控制设备，设置在所述空中摄像平台上，与所述无线通信接口连接，用于接收地面摄像人员发送的各种飞行控制指令，并基于地面摄像人员发送的各种飞行控制指令将所述空中摄像平台切换到对应的飞行模式中；
其中，所述模式控制设备还与所述图像均衡设备连接，用于接收所述均衡图像，对所述均衡图像进行拍摄主角识别以获得拍摄主角子图像，基于所述拍摄主角子图像在所述均衡图像中的相对位置以及所述拍摄主角子图像的尺寸判断距离拍摄主角的实时距离，并在所述实时距离达到预设距离阈值时，将所述空中摄像平台切换到悬停飞行模式；
其中，所述空中摄像平台在所述悬停飞行模式中，根据所述实时距离改变下降速度，所述实时距离越小，下降速度越慢；
其中，所述监控摄像头还与所述模式控制设备连接，用于在所述模式控制设备将所述空中摄像平台切换下降飞行模式时，从省电状态进入工作状态，启动监控图像数据采集操作。
4.如权利要求3所述的飞艇，其特征在于，所述监控摄像头在所述模式控制设备将所述空中摄像平台切换非下降飞行模式的其他飞行模式时，从工作状态进入省电状态，停止监控图像数据采集操作。
5.如权利要求4所述的飞艇，其特征在于，所述简单滤波设备还包括内置存储单元，用于存储所述预设滤波窗口的尺寸以及所述预设次数。
6.如权利要求5所述的飞艇，其特征在于，所述复杂滤波设备基于所述实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对监控摄像头输出的地面监控图像选择对应滤波窗口的中值滤波处理以获得并输出中值滤波图像包括：所述实时周围亮度越过暗或越过亮，选择的滤波窗口的尺寸越大；所述复杂滤波设备基于所述实时周围亮度过暗程度或过亮程度，对中值滤波图像选择对应次数的维纳滤波处理以获得并输出自适应滤波图像包括：所述实时周围亮度越过暗或越过亮，选择的维纳滤波处理的次数越多。
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