CN108521558A - 无人机图传方法、系统、无人机和无人机客户端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无人机图传方法、系统、无人机、无人机客户端和计算机可读存储介质，该无人机图传方法，包括：通过光流摄像头获取光流摄像头数据，将所述光流摄像头数据根据定制流媒体协议进行封装以获得光流摄像头封装数据并且将所述光流摄像头数据进行处理以获得光流数据；通过图传摄像头获取图传摄像头数据并根据所述定制流媒体协议进行封装以获得图传摄像头封装数据；根据接收到的不同数据传输指令将所述光流摄像头封装数据、所述图传摄像头封装数据、或者所述光流摄像头封装数据和所述图传摄像头封装数据传输至无人机客户端。本发明的无人机图传方法可以在不增加无人机硬件成本的前提下，提供无人机光流摄像头视角航拍功能。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机图传方法、系统、无人机、无人机客户端和计算机可读存储介质。
背景技术
随着无人机技术的不断发展，无人机的应用方式也越来越丰富，例如应用无人机进行农业灌溉、轻物资运输以及航拍等。
现有技术中，无人机的航拍一般是利用一个图传摄像头来捕捉图像，然后通过网络通讯为用户提供无人机视角的实时航拍画面。为了可以提供更多视角的实时航拍画面，在一些比较高端的无人机产品中，可以为图传摄像头增加一个摄像机云台，利用摄像机云台垂直以及水平的两个转动系统，使图传摄像头可以用其它视角捕捉实时图像，例如俯视视角航拍。但是摄像机云台的实现非常复杂，使用摄像机云台的无人机造价非常高，一般用户难以接受其昂贵的价格，对于只需要俯视航拍功能的用户来说性价比非常低。并且使用摄像机云台将增加无人机电池的负担，缩短飞行航拍的时间。
而一般的无人机除了有图传摄像头，还有一个光流摄像头，在现有技术中，光流摄像头可以用于水平稳定无人机，例如可以在无人机的正下方安装有光流摄像头，用于水平悬停无人机。
总的来说，现有技术中无人机用户需要转换视角航拍功能时，要为图传摄像头增加一个摄像机云台，增加无人机的硬件成本。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种无人机图传方法、系统、无人机、无人机客户端和计算机存储介质，以在不增加无人机硬件成本的前提下，提供无人机光流摄像头视角航拍功能。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种无人机图传方法，包括：
通过光流摄像头获取光流摄像头数据，将所述光流摄像头数据根据定制流媒体协议进行封装以获得光流摄像头封装数据并且将所述光流摄像头数据进行处理以获得光流数据；
通过图传摄像头获取图传摄像头数据并根据所述定制流媒体协议进行封装以获得图传摄像头封装数据；
根据接收到的不同数据传输指令将所述光流摄像头封装数据、所述图传摄像头封装数据、或者所述光流摄像头封装数据和所述图传摄像头封装数据传输至无人机客户端。
优选地，所述定制流媒体协议的协议格式包括摄像头分辨率、帧的分片数、帧的大小、分片的序列号和帧数据。
优选地，所述的无人机图传方法，还获取无人机的高度数据，在所述高度数据大于等于预定阈值时，仅将所述光流摄像头封装数据传输至所述无人机客户端。
本发明还提供了一种无人机，包括光流摄像头、图传摄像头、存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述无人机执行所述的无人机图传方法。
本发明还提供了一种无人机客户端，向无人机发送不同的数据传输指令，所述无人机具有光流摄像头和图传摄像头；
接收光流摄像头封装数据和/或图传摄像头封装数据；
利用定制流媒体协议将所述光流摄像头封装数据和/或所述图传摄像头封装数据进行解码。
优选地，所述定制流媒体协议的协议格式包括摄像头分辨率、帧的分片数、帧的大小、分片的序列号和帧数据。
优选地，所述无人机客户端将所述光流摄像头封装数据和所述图传摄像头封装数据进行分屏显示或画中画显示。
优选地，所述的无人机客户端，所述无人机客户端是移动终端。
本发明还提供了一种无人机图传系统，包括：所述的无人机和所述的无人机客户端。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有所述无人机中所使用的所述计算机程序。
本发明中，无人机图传方法，包括：通过光流摄像头获取光流摄像头数据，将光流摄像头数据根据定制流媒体协议进行封装以获得光流摄像头封装数据并且将光流摄像头数据进行处理以获得光流摄像头封装数据；通过图传摄像头获取图传摄像头数据并根据定制流媒体协议进行封装以获得图传摄像头封装数据；根据接收到的不同数据传输指令将光流摄像头封装数据、图传摄像头封装数据、或者光流摄像头封装数据和图传摄像头封装数据传输至无人机客户端。可见，本发明利用光流摄像头捕捉实时图像，为用户提供光流摄像头的航拍画面，在不增加无人机硬件成本的前提下，提供无人机光流摄像头视角航拍功能。
本发明可以处理两种不同摄像头帧数据，做到无缝切换摄像头数据流，在无人机客户端可同时显示两个摄像头画面，可采用画中画及分屏显示，这是利用云台摄像头无法做到的。
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本发明范围的限定。
图1是本发明实施例一提供的一种无人机图传方法的流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种无人机的结构示意图；
图3是本发明实施例三提供的一种无人机客户端控制无人机方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的移动终端的结构示意图。
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。
实施例1
图1是本发明实施例一提供的一种无人机图传方法的流程示意图，该方法包括：
步骤S11：通过光流摄像头获取光流摄像头数据，将光流摄像头数据根据定制流媒体协议进行封装以获得光流摄像头封装数据并且将光流摄像头数据进行处理以获得光流数据。
本发明实施例中，光流摄像头可以位于无人机的正下方，例如可以在小型航拍无人机正下方设置有40万像素的CMOS摄像头(CMOS，Complementary Metal-OxideSemiconductor，金属氧化物半导体元件)作为光流摄像头，在该无人机启动飞行中，可以采集捕捉无人机正下方的图像，生成光流摄像头数据。
本发明实施例中，可以对光流摄像头数据进行光流算法处理，得到光流数据。光流算法处理可以是提取相邻两帧光流图像的灰度值进行对比，当对比的结果为两帧光流图像的灰度值相同，或在预先设定的可接受误差范围内，则判断两帧图像无相对位移，则该无人机水平稳定，否则无人机调整飞行状态。还可以利用二维离散傅里叶变换提取相邻两帧光流图像的特征，例如边缘特征等来进行无人机水平稳定的判断，这里不做限定。
本发明实施例中，可以对光流摄像头数据进行协议封装，该协议可以为定制流媒体协议，例如该定制流媒体协议可包括有光流摄像头分辨率，传输时图像的压缩编码格式，以及两端通信握手规则，以方便客户端接收无人机图像数据时可以实时解码解压缩。其中，可以先对光流摄像头数据进行封装处理，再进行光流算法处理，得到光流数据来保持无人机的水平稳定，数据封装和光流算法处理还可以并行，这里不做限定。
在利用协议封装生成光流摄像头封装数据的过程中，还可以在光流摄像头封装数据的数据包的头部写入报头标识。其中该报头标识可以包括无人机IPv4(IPv4，InternetProtocol Version 4，网际协议版本4)地址或IPv6(IPv6，Internet Protocol Version 6，网际协议版本6)地址，以及客户端IPv4地址或IPv6地址，用来实现无人机与客户端之间的连接通信。该报头标识还可以包括有光流图像标识，用来区别开图传摄像头封装数据。
步骤S12：通过图传摄像头获取图传摄像头数据并根据定制流媒体协议进行封装以获得图传摄像头封装数据。
上述提及的图传摄像头封装数据，为无人机图传摄像头采集的图像信号，经处理后发送到客户端，因此，利用本发明实施例的方法，客户端是可以接收到无人机上两个摄像头采集的图像的，在传输的过程中，可以利用数据包报头标记的形式，在客户端就可以区别开这两股数据，例如可以在光流摄像头封装数据加上光流图像标识，可以为一个字节的二进制数00000001，同样地，在图传摄像头封装数据上加上图传图像标识，可以为一个字节的二进制数00000010。
步骤S13：根据接收到的不同数据传输指令将光流摄像头封装数据、图传摄像头封装数据、或者光流摄像头封装数据和图传摄像头封装数据传输至无人机客户端。
本发明实施例中，可以在无人机端根据接收的不同数据指令选择发送两种摄像头图像数据中的一种至客户端，然后在客户端上进行解码显示显示。还可以在无人机端同时传输光流摄像头封装数据和图传摄像头封装数据至客户端，客户端可以根据标识区别开两种数据，选择其中一种数据进行解码显示。两种图像显示切换的方法可以均不需要关闭其中一个摄像头或开启一个摄像头，两个摄像头可以一直处于工作状态，使得在切换时客户端的画面不延迟。还可以在客户端中同时显示光流图像和图传图像，例如利用画中画方式显示，在客户端中大画面显示图传图像，嵌入式小画面显示光流图像，这种显示方式就可利用起光流图像来辅助飞行操作。
本申请实施例中，无人机可以利用无线局域网与客户端通信，将光流摄像头封装数据发送至无人机客户端。还可以使用4G通信(the 4th Generation mobilecommunication technology，第四代移动通信技术)等其它通信方式，这里不做限定。
其中，上述定制流媒体协议的协议格式可包括摄像头分辨率、帧的分片数、帧的大小、分片的序列号和帧数据。
本实施例中，对光流摄像头数据进行帧分片的大小根据传输使用的协议而定，例如无人机使用UDP协议(UDP，User Datagram Protocol，用户数据报协议)与客户端进行通信时，UDP协议规定数据包最大只能发64KB(千字节)，因此图像帧超过64KB可以60KB分片，剩余4KB发送容量便于写入协议格式。协议格式，例如可以为：3字节摄像头分辨率+2字节该帧的分片数+2字节该帧大小+1字节该分片序列号+4字节结束标志+4字节校检位。一个字节为一个8位的二进制数。
同样地，通过本发明实施例不难看出，当帧远小于协议规定数据包发送的最大值时，还可以进行合帧处理，例如光流图像帧皆为15KB左右，便可以将时间顺序上相邻的帧数据首尾结合，两帧数据间插入间隔位，例如插入一个4字节的间隔位区分两帧，合并成60KB左右的帧集。
还可以同时使用上述两种帧处理的方法，利用分片和整合，获得固定大小的光流摄像头数据包，这里不做限定。
其中，上述方法还包括：获取无人机的高度数据，在高度数据大于等于预定阈值时，仅将光流摄像头封装数据传输至无人机客户端
本申请实施例中，还可以在无人机中增加高度传感器，使之在特定的高度下开始将光流摄像头数据传输至客户端。例如在无人机中增加气压计，气压随无人机飞行高度增加而下降，预先设定某高度的气压值，当气压计检测到当前气压低于该预先设定的气压值时，将光流摄像头数据传输至客户端。
实施例2
图2是本发明实施例二提供的一种无人机的结构示意图。
该无人机200可包括：射频(Radio Frequency，RF)电路210、存储器220、传感器230、无线保真(wireless fidelity，WiFi)模块240、处理器250、电源260、光流摄像头270、以及图传摄像头280等部件。本领域技术人员可以理解，图2中示出的无人机200结构并不构成对无人机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
该无人机200的存储器220用于存储计算机程序，处理器250运行计算机程序以使无人机执行实施例1中的无人机图传方法。
存储器220可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如定位导航功能、人物跟拍功能等)等；存储数据区可存储根据无人机的使用所创建的数据(比如音频数据、视频数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
具体的无人机图传方法可以参考实施例1，这里不再详述。
实施例3
图3是本发明实施例三提供的一种无人机客户端控制无人机方法的流程示意图，该方法包括：
步骤S31：向无人机发送不同的数据传输指令，无人机具有光流摄像头和图传摄像头。
本申请实施例中，无人机用户可以使用该客户端发送不同的数据指令，命令无人机传输图像数据至客户端，例如可以发送光流摄像头图像传送指令，命令无人机传输光流摄像头封装数据至客户端，还可以发送图传摄像头图像传送指令，命令无人机传输图传摄像头封装数据至客户端。同时，也可以发送指令命令无人机将上述两种数据都传输至该客户端。
步骤S32：接收光流摄像头封装数据和/或图传摄像头封装数据。
步骤S33：利用定制流媒体协议将光流摄像头封装数据和/或所述图传摄像头封装数据进行解码。
其中，无人机客户端是移动终端，例如可以是手机以及平板电脑等。
本发明实施例中，无人机客户端可以对两种封装数据同时进行解码显示，也可以选择其中一种封装数据进行解码显示。两种数据图像显示切换的方法可以均不需要关闭其中一个摄像头或开启一个摄像头，两个摄像头可以一直处于工作状态，使得在切换时客户端的画面不延迟。还可以在客户端中同时显示光流图像和图传图像，例如利用画中画方式显示，在客户端中大画面显示图传图像，嵌入式小画面显示光流图像，这种显示方式就可利用起光流图像来辅助飞行操作。
其中，上述定制流媒体协议的协议格式包括摄像头分辨率、帧的分片数、帧的大小、分片的序列号和帧数据。
其中，无人机客户端将光流摄像头封装数据和图传摄像头封装数据进行分屏显示或画中画显示。
图4示出了该移动终端的结构框图，该移动终端400包括：射频(Radio Frequency，RF)电路410、存储器420、输入单元430、显示单元440、传感器450、音频电路460、无线保真(wireless fidelity，WiFi)模块470、处理器480、以及电源490等部件。输入单元430可以包括触控面板和其他输入设备，显示单元440可以包括显示面板440。本领域技术人员可以理解，图4中示出的移动终端400结构并不构成对移动终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
存储器420可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如定位导航功能、人物跟拍功能等)等；存储数据区可存储根据无人机的使用所创建的数据(比如音频数据、视频数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本实施例还提供了一种无人机图传系统，包括实施例2中的无人机以及实施例3中的无人机客户端。
本实施例还提供了一种计算机存储介质，用于储存上述无人机中使用的计算机程序。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的系统、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，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/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或单元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，也可以两个或更多个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(可以是智能手机、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。
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 (10)
1.一种无人机图传方法，其特征在于，包括：
通过光流摄像头获取光流摄像头数据，将所述光流摄像头数据根据定制流媒体协议进行封装以获得光流摄像头封装数据并且将所述光流摄像头数据进行处理以获得光流数据；
通过图传摄像头获取图传摄像头数据并根据所述定制流媒体协议进行封装以获得图传摄像头封装数据；
根据接收到的不同数据传输指令将所述光流摄像头封装数据、所述图传摄像头封装数据、或者所述光流摄像头封装数据和所述图传摄像头封装数据传输至无人机客户端。
2.根据权利要求1所述的无人机图传方法，其特征在于，所述定制流媒体协议的协议格式包括摄像头分辨率、帧的分片数、帧的大小、分片的序列号和帧数据。
3.根据权利要求1所述的无人机图传方法，其特征在于，还获取无人机的高度数据，在所述高度数据大于等于预定阈值时，仅将所述光流摄像头封装数据传输至所述无人机客户端。
4.一种无人机，其特征在于，包括光流摄像头、图传摄像头、存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述无人机执行根据权利要求1至3中任一项所述的无人机图传方法。
5.一种无人机客户端，其特征在于，向无人机发送不同的数据传输指令，所述无人机具有光流摄像头和图传摄像头；
接收光流摄像头封装数据和/或图传摄像头封装数据；
利用定制流媒体协议将所述光流摄像头封装数据和/或所述图传摄像头封装数据进行解码。
6.根据权利要求5所述的无人机客户端，其特征在于，所述定制流媒体协议的协议格式包括摄像头分辨率、帧的分片数、帧的大小、分片的序列号和帧数据。
7.根据权利要求5所述的无人机客户端，其特征在于，所述无人机客户端将所述光流摄像头封装数据和所述图传摄像头封装数据进行分屏显示或画中画显示。
8.根据权利要求5所述的无人机客户端，其特征在于，所述无人机客户端是移动终端。
9.一种无人机图传系统，其特征在于，包括：权利要求4所述的无人机和权利要求5-8中任一项所述的无人机客户端。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有权利要求4所述无人机中所使用的所述计算机程序。
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