CN108668092B - 一种无人机及局部跟随拍摄方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及航拍技术领域，提供一种无人机及局部跟随拍摄方法，其能够通过红外摄像装置获取待拍摄目标的红外图像，然后根据红外图像确定待拍摄目标的待拍摄局部，进而控制图像摄像装置对待拍摄局部进行拍摄。这样，实现了对待拍摄目标的待拍摄局部进行直接跟随拍摄，进而能够直接得到待拍摄目标的待拍摄局部的特写镜头，且能够保证特写镜头的画面的清晰度。

Description

一种无人机及局部跟随拍摄方法
技术领域
本发明涉及航拍技术领域，尤其涉及一种无人机及局部跟随拍摄方法。
背景技术
随着无人机技术的发展，无人机在电影、电视剧、MV（音乐短片、Music Video）以及短视频的拍摄中得到了越来越广泛的运用。在拍摄过程中，大多数无人机都能够实现对拍摄目标的跟随拍摄。然而，当前无人机在进行跟随拍摄时，是对拍摄目标整体进行跟随。也即是说，在跟随拍摄过程中，拍摄目标整体都要位于镜头内。这使得拍摄下来的画面中，拍摄目标整体位于画面内。然而在电影、电视剧、MV（音乐短片、Music Video）以及短视频的创作过程中，时常需要获取对拍摄目标的局部进行特写的镜头（例如对演员头部进行特写）。为了在跟随拍摄得到的画面中获取对拍摄目标的局部进行特写的镜头，只能对拍摄下来的画面进行剪裁放大。这样的处理过程不但较为繁琐，而且得到的特写镜头，其画面的清晰度较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无人机，其能够对待拍摄目标的待拍摄局部进行跟随拍摄，进而能够直接得到待拍摄目标的待拍摄局部的特写镜头，且能够保证特写镜头的画面的清晰度。
本发明的另一个目的在于提供一种局部跟随拍摄方法，其能够对待拍摄目标的待拍摄局部进行跟随拍摄，进而能够直接得到待拍摄目标的待拍摄局部的特写镜头，且能够保证特写镜头的画面的清晰度。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
一种无人机，用于对待拍摄目标进行跟随拍摄，包括：机体；设置在机体内的驱动电机；与驱动电机传动连接的螺旋桨；固定在机体上的云台；与云台连接的图像摄像装置；与云台连接的红外摄像装置，用于获取待拍摄目标的红外图像；以及分别与云台、图像摄像装置以及红外摄像装置电连接的控制器；其中，控制器用于根据红外图像各个部分的温度确定待拍摄目标的待拍摄局部，并控制图像摄像装置对待拍摄局部进行拍摄。
进一步的，控制器包括：分割模块，用于根据红外图像各个部位的温度将红外图像分割为至少两个图像块；确定模块，用于在各个图像块中确定待拍摄局部；以及摄像控制模块，摄像控制模块用于控制图像摄像装置对待拍摄局部进行拍摄。
进一步的，分割模块包括：网格划分模块，用于在红外图像上绘制网格，以将红外图像划分为若干个小格图像；温度获取模块，用于获取各个小格图像中各个像素点的平均温度；第一比较模块，用于对相邻的小格图像的平均温度进行比较；图像块生成模块，用于当相邻的小格图像的平均温度的差的绝对值小于或等于预设阈值时，将相邻的小格图像进行合并，以生成图像块。
进一步的，分割模块还包括合并模块，合并模块用于在一个图像块被另一个图像块包围时，将两个图像块合并。
进一步的，确定模块包括：第二比较模块，用于对各个图像块的温度进行比较，得到比较结果；判定模块，用于根据比较结果确定待拍摄局部。
进一步的，摄像控制模块包括：轮廓标记模块，用于对待拍摄局部的边界轮廓进行标记；中心标记模块，用于对待拍摄局部的几何中心进行标记；云台控制模块，用于控制云台运动，以使待拍摄局部的几何中心位于图像摄像装置的拍摄范围的中心区域内；焦距控制模块，用于控制图像摄像装置的焦距，以使待拍摄局部的边界轮廓均位于图像摄像装置的拍摄范围内，且使待拍摄局部的面积与图像摄像装置的拍摄范围的面积之比位于预设范围值内。
一种局部跟随拍摄方法，用于控制无人机对待拍摄目标进行跟随拍摄，无人机包括机体、设置在机体内的驱动电机、与驱动电机传动连接的螺旋桨、固定在机体上的云台、与云台连接的图像摄像装置以及与云台连接的红外摄像装置，方法包括：控制红外摄像装置获取待拍摄目标的红外图像；根据红外图像各个部分的温度确定待拍摄目标的待拍摄局部；控制图像摄像装置对待拍摄局部进行拍摄。
进一步的，根据红外图像确定待拍摄目标的待拍摄局部，具体包括：根据红外图像各个部位的温度将红外图像分割为至少两个图像块；在各个图像块中确定待拍摄局部。
进一步的，根据红外图像各个部位的温度将红外图像分割为至少两个图像块，具体包括：在红外图像上绘制网格，以将红外图像划分为若干个小格图像；获取各个小格图像中各个像素点的平均温度；对相邻的小格图像的平均温度进行比较；当相邻的小格图像的平均温度的差的绝对值小于或等于预设阈值时，将相邻的小格图像进行合并，以生成图像块。
进一步的，根据红外图像各个部位的温度将红外图像分割为至少两个图像块，还包括：在一个图像块被另一个图像块包围时，将两个图像块合并。
进一步的，在各个图像块中确定待拍摄局部，具体包括：对各个图像块的温度进行比较，得到比较结果；根据比较结果确定待拍摄局部。
进一步的，控制图像摄像装置对待拍摄局部进行拍摄，具体包括对待拍摄局部的边界轮廓进行标记；对待拍摄局部的几何中心进行标记；控制云台运动，以使待拍摄局部的几何中心位于图像摄像装置的拍摄范围的中心区域内；控制图像摄像装置的焦距，以使待拍摄局部的边界轮廓均位于图像摄像装置的拍摄范围内，且使待拍摄局部的面积与图像摄像装置的拍摄范围的面积之比位于预设范围值内。
本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本发明实施例提供的无人机及局部跟随拍摄方法，能够通过红外摄像装置获取待拍摄目标的红外图像，然后根据红外图像确定待拍摄目标的待拍摄局部，进而控制图像摄像装置对待拍摄局部进行拍摄。这样，实现了对待拍摄目标的待拍摄局部进行直接跟随拍摄，进而能够直接得到待拍摄目标的待拍摄局部的特写镜头，且能够保证特写镜头的画面的清晰度。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例中需要使用的附图作简单介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施方式，不应被看作是对本发明范围的限制。对于本领域技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，能够根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1提供的无人机的俯视结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的无人机的侧面结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的无人机的控制原理框图；
图4为本发明实施例1中待拍摄目标的示意图；
图5为本发明实施例1中，在红外图像上绘制网格的示意图；
图6为本发明实施例1中，红外图像上绘制网格后的局部示意图；
图7为本发明实施例2提供的局部跟随拍摄方法的流程框图。
图中：010-无人机，111-主机体，112-支臂，120-云台，130-驱动电机，140-螺旋桨，150-图像摄像装置，160-红外摄像装置，170-控制器，171-分割模块，171a-网格划分模块，171b-温度获取模块，171c-第一比较模块，171d-图像块生成模块，171e-合并模块，172-确定模块，172a-第二比较模块，172b-判定模块，173-摄像控制模块，173a-轮廓标记模块，173b-中心标记模块，173c-云台控制模块，173d-焦距控制模块，020-演员，020a-头部，020b-手臂，201-小格图像，202-小格图像，203-小格图像，204-小格图像。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对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部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，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。
实施例1：
请参照图1，图1为本实施例提供的无人机010的俯视结构示意图。从图1中可以看出，无人机010包括主机体111、支臂112、驱动电机130和螺旋桨140。其中，四个支臂112连接在主机体111四周。四个支臂112和主机体111共同构成无人机010的机体。驱动电机130容纳在支臂112远离主机体111的一端。螺旋桨140与驱动电机130的输出轴连接。驱动电机130带动螺旋桨140转动，从而驱动无人机010飞行。
图2为本实施例提供的无人机010的侧面结构示意图。从图2中可以看出，无人机010还包括云台120、图像摄像装置150和红外摄像装置160。云台120连接在主机体111的底部，图像摄像装置150以及红外摄像装置160均与云台120连接。云台120控制图像摄像装置150和红外摄像装置160的拍摄角度，同时对图像摄像装置150和红外摄像装置160起增稳作用。图像摄像装置150和红外摄像装置160相互靠近，且两者的拍摄方向相同。其中，图像摄像装置150为光学摄像装置，用于拍摄视频图像。在本实施例中，图像摄像装置150为数码摄像机。红外摄像装置160（也可称为热成像摄像装置）用于接受物体发出的红外线，并通过有颜色的图像（即红外图像）来显示被拍摄物体表面的温度分布。
图3为本实施例提供的无人机010的控制原理框图。从图3中可以看出，无人机010还包括控制器170。控制器170分别与云台120、图像摄像装置150以及红外摄像装置160电连接。
本实施例提供的无人机010用于对待拍摄目标进行跟随拍摄。请参照图4，为了便于说明，在本实施例中，待拍摄目标为演员020，演员020穿着有鞋、长裤和短袖衬衣（图未示出）。演员020的身体中仅有头部020a和手臂020b裸露在外。演员020的头部020a为待拍摄目标的待拍摄局部。无人机010需要对演员020的头部020a进行跟踪拍摄。
在工作过程中，云台120带动红外摄像装置160运动，使红外摄像装置160对准演员020。红外摄像装置160获取演员020全身的红外图像。由于演员020身着的衣物表面温度较低，而演员020的身体中裸露在外的部位（头部020a和手臂020b）表面温度较高，因此在红外图像中，演员020的头部020a和手臂020b呈现出较浅的颜色，而演员020的其它部位呈现出较深的颜色。同时，由于人体头部的表面温度通常是高于手臂的表面温度的，因此在红外图像中，演员020的头部020a相较于演员020的手臂020b呈现出更浅的颜色。控制器170根据红外图像各部分的温度即可确定演员020的头部020a。需要说明的是，在本实施例中，红外图像各部分的温度即可等同于红外图像各部分的颜色。颜色越浅，即表示温度越高。
这样一来，在确定演员020的头部020a后，控制器170即可控制图像摄像装置150对演员020的头部020a进行特写。如此，实现了对演员020的头部020a进行直接跟随拍摄，进而能够直接得到演员020的头部020a的特写镜头，无需对画面进行裁剪放大，能够保证特写镜头的画面的清晰度。
进一步的，请继续参照图3，在本实施例中，控制器170包括分割模块171、确定模块172以及摄像控制模块173。其中，分割模块171用于根据红外图像各个部位的温度将红外图像分割为至少两个图像块。确定模块172用于在各个图像块中确定待拍摄局部。摄像控制模块173用于控制图像摄像装置150对待拍摄局部进行拍摄。
进一步的，分割模块171根据演员020全身的红外图像中各个部位的温度将红外图像分割为四个图像块。四个图像块分别对应头部020a、两个手臂020b以及着有衣物的部位。确定模块172在四个图像块中确定头部020a。然后摄像控制模块173控制图像摄像装置150对演员020的头部020a进行拍摄。
下面对分割模块171如何将红外图像分割为至少两个图像块进行具体说明。分割模块171包括网格划分模块171a、温度获取模块171b、第一比较模块171c以及图像块生成模块171d。请参照图5，网格划分模块171a在红外图像上绘制网格，以将红外图像划分为若干个小格图像。图6为红外图像上绘制网格后的局部示意图，取四个小格图像为例进行说明。请参照图6，温度获取模块171b获取各个小格图像中各个像素点的平均温度。例如小格图像201中各个像素点的平均温度为35℃，小格图像202中各个像素点的平均温度为36℃，小格图像203中各个像素点的平均温度为30℃，小格图像204中各个像素点的平均温度为29℃。第一比较模块171c对相邻的小格图像的平均温度进行比较。当相邻的小格图像的平均温度的差的绝对值小于或等于预设阈值时，图像块生成模块171d将相邻的小格图像进行合并，以生成图像块。当相邻的小格图像的平均温度的差的绝对值大于预设阈值时，则不对相邻的小格图像进行合并。在本实施例中，预设阈值为4℃。则相邻的小格图像201和小格图像202合并，相邻的小格图像203和小格图像204合并。相邻的小格图像201和小格图像204不合并，相邻的小格图像202和小格图像203不合并。对所有小格图像均进行如上处理，直至无小格图像需要进行合并为止。多个小格图像合并在一起即构成图像块。由于演员020身着的衣物表面温度较低，而演员020的身体中裸露在外的部位（头部020a和手臂020b）表面温度较高，因此在红外图像中演员020的身体中裸露在外的部位与演员020身着的衣物之间的温度差较大，进行能够形成明显的温度差，使得演员020的身体中裸露在外的部位的小格图像不会与演员020身着衣物处的小格图像合并，进而将演员020的身体中裸露在外的部位与演员020身着的衣物区分开，形成不同的图像块。
进一步的，在本实施例中，分割模块171还包括合并模块171e，合并模块171e用于在一个图像块被另一个图像块包围时，将两个图像块合并。这样能够降低最终获得的图像块的数量，进而降低后续处理难度。在本实施例中，最终分割模块171将演员020全身的红外图像分割为四个图像块。四个图像块分别对应头部020a、两个手臂020b以及着有衣物的部位。
下面对确定模块172如何在各个图像块中确定待拍摄局部进行具体说明。确定模块172包括第二比较模块172a和判定模块172b。第二比较模块172a对各个图像块的温度进行比较，得到比较结果。判定模块172b根据比较结果确定待拍摄局部。需要说明的是，在本实施例中，对各个图像块的温度进行比较指的是对各个图像块的平均温度进行比较。本实施例中，取平均温度最高的图像块为待拍摄局部。四个图像块中，对应头部020a的图像块的平均温度最高，因此判定模块172b将对应头部020a的图像块判定为待拍摄局部。在其他实施方式中，也可以由用户指定其中一个图像块为待拍摄局部。
下面对摄像控制模块173如何控制图像摄像装置150对待拍摄局部进行拍摄进行具体说明。摄像控制模块173包括轮廓标记模块173a、中心标记模块173b、云台控制模块173c和焦距控制模块173d。轮廓标记模块173a用于对待拍摄局部的边界轮廓进行标记，具体的，轮廓标记模块173a对构成待拍摄局部的边界轮廓的各个像素点进行标记。中心标记模块173b对待拍摄局部的几何中心进行标记，具体的，中心标记模块173b对位于待拍摄局部的几何中心的像素点进行标记。在本实施例中，标记指的是记录像素点的空间坐标。云台控制模块173c控制云台120运动，以使待拍摄局部的几何中心位于图像摄像装置150的拍摄范围的中心区域内。该中心区域是预设的一个区域，其大致位于图像摄像装置150的拍摄范围的中心，其面积大小以及具体位置可以由用户进行具体设置。使待拍摄局部的几何中心位于图像摄像装置150的拍摄范围的中心区域内，具体指的是使位于待拍摄局部的几何中心的像素点的空间坐标位于图像摄像装置150的拍摄范围的中心区域内。焦距控制模块173d控制图像摄像装置150的焦距，以使待拍摄局部的边界轮廓均位于图像摄像装置150的拍摄范围内。具体的，焦距控制模块173d控制图像摄像装置150的焦距，使构成待拍摄局部的边界轮廓的各个像素点的空间坐标均位于图像摄像装置150的拍摄范围内。同时，还使待拍摄局部的面积与图像摄像装置150的拍摄范围的面积之比位于预设范围值内。如此，即可实现对演员020的头部020a的特写。
通过本实施例提供的无人机010，实现了对待拍摄目标的待拍摄局部进行直接跟随拍摄，进而能够直接得到待拍摄目标的待拍摄局部的特写镜头，相较于现有技术，无需对画面进行剪裁放大，进而能够保证特写镜头的画面的清晰度。
实施例2：
本实施例提供一种局部跟随拍摄方法。该方法基于实施例1提供的无人机010实现。图7为本实施例提供的局部跟随拍摄方法的流程框图。请参照图7，局部跟随拍摄方法包括：
S01：控制红外摄像装置160获取待拍摄目标的红外图像。
S02：根据红外图像确定待拍摄目标的待拍摄局部。
具体的，根据红外图像各个部位的温度将红外图像分割为至少两个图像块。在各个图像块中确定待拍摄局部。
进一步的，根据红外图像各个部位的温度将红外图像分割为至少两个图像块，具体包括：在红外图像上绘制网格，以将红外图像划分为若干个小格图像；获取各个小格图像中各个像素点的平均温度；对相邻的小格图像的平均温度进行比较；当相邻的小格图像的平均温度的差的绝对值小于或等于预设阈值时，将相邻的小格图像进行合并，以生成图像块。
在本实施例中，根据红外图像各个部位的温度将红外图像分割为至少两个图像块，还包括：在一个图像块被另一个图像块包围时，将两个图像块合并。
进一步的，在各个图像块中确定待拍摄局部，具体包括：对各个图像块的温度进行比较，得到比较结果；根据比较结果确定待拍摄局部。
S03：控制图像摄像装置150对待拍摄局部进行拍摄。
控制图像摄像装置150对待拍摄局部进行拍摄，具体包括对待拍摄局部的边界轮廓进行标记；对待拍摄局部的几何中心进行标记；控制云台120运动，以使待拍摄局部的几何中心位于图像摄像装置150的拍摄范围的中心区域内；控制图像摄像装置150的焦距，以使待拍摄局部的边界轮廓均位于图像摄像装置150的拍摄范围内，且使待拍摄局部的面积与图像摄像装置150的拍摄范围的面积之比位于预设范围值内。
通过本实施例提供的局部跟随拍摄方法，实现了对待拍摄目标的待拍摄局部进行直接跟随拍摄，进而能够直接得到待拍摄目标的待拍摄局部的特写镜头，相较于现有技术，无需对画面进行剪裁放大，进而能够保证特写镜头的画面的清晰度。
以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，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。

Claims (4)

1.一种无人机，用于对待拍摄目标进行跟随拍摄，其特征在于，包括：
机体；
设置在所述机体内的驱动电机；
与所述驱动电机传动连接的螺旋桨；
固定在所述机体上的云台；
与所述云台连接的图像摄像装置；
与所述云台连接的红外摄像装置，用于获取所述待拍摄目标的红外图像；以及
分别与所述云台、所述图像摄像装置以及所述红外摄像装置电连接的控制器；
其中，所述控制器用于根据所述红外图像各个部分的温度确定所述待拍摄目标的待拍摄局部，并控制所述图像摄像装置对所述待拍摄局部进行拍摄；
所述控制器包括：分割模块，用于根据所述红外图像各个部位的温度将所述红外图像分割为至少两个图像块；确定模块，用于在各个所述图像块中确定所述待拍摄局部；以及摄像控制模块，所述摄像控制模块用于控制所述图像摄像装置对所述待拍摄局部进行拍摄；
所述分割模块包括：网格划分模块，用于在所述红外图像上绘制网格，以将所述红外图像划分为若干个小格图像；温度获取模块，用于获取各个所述小格图像中各个像素点的平均温度；第一比较模块，用于对相邻的所述小格图像的平均温度进行比较；图像块生成模块，用于当相邻的所述小格图像的平均温度的差的绝对值小于或等于预设阈值时，将相邻的所述小格图像进行合并，以生成所述图像块；
所述分割模块还包括合并模块，所述合并模块用于在一个所述图像块被另一个所述图像块包围时，将两个所述图像块合并；
所述确定模块包括：第二比较模块，用于对各个图像块的平均温度进行比较，得到比较结果；判定模块，用于将平均温度最高的图像块确定为待拍摄局部；
所述待拍摄目标为演员，所述演员穿着有鞋、长裤和短袖衬衣，所述演员的头部和手臂裸露在外。
2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述摄像控制模块包括：
轮廓标记模块，用于对所述待拍摄局部的边界轮廓进行标记；
中心标记模块，用于对所述待拍摄局部的几何中心进行标记；
云台控制模块，用于控制所述云台运动，以使所述待拍摄局部的几何中心位于所述图像摄像装置的拍摄范围的中心区域内；
焦距控制模块，用于控制所述图像摄像装置的焦距，以使所述待拍摄局部的边界轮廓均位于所述图像摄像装置的拍摄范围内，且使所述待拍摄局部的面积与所述图像摄像装置的拍摄范围的面积之比位于预设范围值内。
3.一种局部跟随拍摄方法，用于控制无人机对待拍摄目标进行跟随拍摄，其特征在于，所述无人机包括机体、设置在所述机体内的驱动电机、与所述驱动电机传动连接的螺旋桨、固定在所述机体上的云台、与所述云台连接的图像摄像装置以及与所述云台连接的红外摄像装置，所述方法包括：
控制所述红外摄像装置获取所述待拍摄目标的红外图像；
根据所述红外图像各个部分的温度确定所述待拍摄目标的待拍摄局部；
控制所述图像摄像装置对所述待拍摄局部进行拍摄；
根据所述红外图像确定所述待拍摄目标的待拍摄局部，具体包括：根据所述红外图像各个部位的温度将所述红外图像分割为至少两个图像块；在各个所述图像块中确定所述待拍摄局部；
根据所述红外图像各个部位的温度将所述红外图像分割为至少两个图像块，具体包括：在所述红外图像上绘制网格，以将所述红外图像划分为若干个小格图像；获取各个所述小格图像中各个像素点的平均温度；对相邻的所述小格图像的平均温度进行比较；当相邻的所述小格图像的平均温度的差的绝对值小于或等于预设阈值时，将相邻的所述小格图像进行合并，以生成所述图像块；
根据所述红外图像各个部位的温度将所述红外图像分割为至少两个图像块，还包括：在一个所述图像块被另一个所述图像块包围时，将两个所述图像块合并；
在各个图像块中确定待拍摄局部，具体包括：对各个图像块的平均温度进行比较，得到比较结果；将平均温度最高的图像块确定为待拍摄局部；
所述待拍摄目标为演员，所述演员穿着有鞋、长裤和短袖衬衣，所述演员的头部和手臂裸露在外。
4.根据权利要求3所述的局部跟随拍摄方法，其特征在于，控制所述图像摄像装置对所述待拍摄局部进行拍摄，具体包括
对所述待拍摄局部的边界轮廓进行标记；
对所述待拍摄局部的几何中心进行标记；
控制所述云台运动，以使所述待拍摄局部的几何中心位于所述图像摄像装置的拍摄范围的中心区域内；
控制所述图像摄像装置的焦距，以使所述待拍摄局部的边界轮廓均位于所述图像摄像装置的拍摄范围内，且使所述待拍摄局部的面积与所述图像摄像装置的拍摄范围的面积之比位于预设范围值内。
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