CN109068098A - 一种用于增强画面显示的无人机视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于视频监控技术领域，具体涉及一种用于增强画面显示的无人机视频监控系统，包括无人机、机载摄像头、数据采集软件、视频数据接收设备、终端软件和地理坐标数据库，通过在无人机拍摄的视频画面上叠加标签或其他类似信息，所述信息与画面上出现的物体相关联，用户可以通过这些信息获取视频画面内显示的物体的更多资料和数据，本方案一方面可以帮助使用者快速确认无人机所处位置，另一方面，在将无人机监控系统用于指挥时，明确的地理名称也能降低沟通时的歧义和不确定性，提高了指挥效率。

Description

一种用于增强画面显示的无人机视频监控系统

技术领域

本发明属于视频监控领域，具体涉及一种用于增强画面显示的无人机视频监控系统。

背景技术

视频监控系统是一个由视频拍摄、视频传输、视频存储、视频显示终端和中心控制系统等诸多模块组成的软硬结合的安全防护系统。在这个系统中，中心控制系统通过网络接收部署在各地的摄像头拍摄的实时视频，并将其交由存储系统进行存储和备份。用户在视频显示终端向中心控制系统发送视频点播或回放等指令，中心控制系统根据用户操作，返回相应的视频码流地址，显示终端打开该码流，在播放界面上将视频画面呈现给用户。用户除了可以观看视频，还可以通过中心控制系统向摄像头发送控制指令，如上、下、左、右动作，调整焦距或改变放大倍数。

无人机视频监控系统与传统的视频监控系统在本质上没有太大的区别，不同点只在于，传统的视频监控系统大多使用安装在固定位置的摄像头，而无人机视频监控系统通过将摄像头挂载在无人机上，获得了更好的视野和灵活、机动性。无人机视频监控系统通常由无人机、地面站、视频显示终端组成。地面站主要负责无人机飞行控制和飞行过程中视频数据的接收和解析。视频显示终端从地面站获取视频数据和无人机飞行参数，并将这些信息显示给客户。视频显示终端可以是独立的计算机，也可以与地面站共用同一台计算机。

在视频画面的呈现方式上，无人机视频监控系统依然沿用了传统视频监控系统的思路，只是简单将获取的视频画面显示在屏幕上。用户可以从屏幕上看到高空视角拍摄下的监控区域画面，但需要自己去分辨画面中的内容，例如各种建筑、交通线路、车站地铁站等。

使用无人机进行拍摄和监控可以获得非常大的视野，这既有利也有弊。弊端在于，高空拍摄视频画面时，其视角与平常观察周围环境时很不相同。使用者如果对监控区域的环境不是非常熟悉，很容易陷入迷失方位的境地。尤其是在一些陌生区域执行监控任务时，这种情况出现的几率大幅增加。如果想将无人机视频监控系统应用于指挥系统，那该系统的这种缺陷将会严重降低指挥的效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于增强画面显示的无人机视频监控系统，以克服现有技术中无人机监控系统过度依赖使用者个人经验的弊端。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于增强画面显示的无人机视频监控系统，包括无人机和地面站，其中，所述的无人机包括飞行器主体、机载摄像头和数据采集软件，所述的地面站包括视频数据接收设备、视频显示终端和地理坐标数据库；其中，机载摄像头用于实时拍摄视频画面，数据采集软件安装在飞行器主体上，用于定期获取无人机飞行参数和摄像头姿态信息，并将这两部分数据与实时视频画面一起编码成内部格式的视频码流，再通过无人机与地面站之间的无线链路传输给地面的视频数据接收设备；通过在无人机拍摄的实时视频画面上叠加标签或其他类似信息，所述信息与画面上出现的物体相关联，用户可以通过这些信息获取实时视频画面内显示的物体的更多资料和数据。

优选的，所述的飞行器主体上设置有传感器，用于实时采集无人机当前的飞行参数，包括经纬度、海拔高度、飞行姿态和飞行速度。

优选的，所述的飞行姿态包括俯仰角、偏航角和滚转角。

优选的，所述的机载摄像头上安装有传感器，用于实时获取摄像头当前的姿态信息，包括摄像头的俯仰角、偏转角以及视场角。

优选的，所述的视频数据接收设备用于接收无人机发送的视频码流，并通过解码，将获得的数据还原为原始的无人机飞行参数、摄像头姿态信息和实时视频画面。

优选的，所述的视频显示终端上安装有终端软件和显示屏，用于从所述的视频数据接收设备获取无人机飞行参数、摄像头姿态信息和实时视频画面。

优选的，所述的地理坐标数据库用于记录当前监控区域重要地点地理信息，其中，记录在数据库中的地理信息包括：GPS坐标、地点名称、地点描述、地点详细地址以及地点类别。

优选的，所述的地面站还包括地理坐标筛选，通过无人机飞行参数和摄像头姿态信息来筛选存储在地理坐标数据库中的地理信息。

优选的，所述的地面站还包括地理标签显示，终端软件在呈现实时视频画面时，首先将实时视频帧渲染到显示屏上，然后通过地理坐标筛选，将可以显示在显示屏范围内的地点挑选出来；对于挑选出来的每一个地点，终端软件在显示屏对应位置放置一个带文本内容的半透明按钮，将其称为标签。

优选的，标签的文本内容显示的是地点的名称，当用户在显示屏上点击该标签时，终端软件会弹出新的对话框，显示该地点的详细信息。

与现有技术相比，本发明至少具有下述的有益效果或优点：

本发明提供的用于增强画面显示的无人机视频监控系统，通过在视频画面上叠加标签，使用者可以清楚地看到当前视野区域内重要建筑物和地点的类别、名称等信息；这些数据一方面可以帮助使用者快速确认无人机所处位置，对无人机飞行线路的规划和控制具有积极意义；另一方面，在将无人机监控系统用于指挥时，明确的地理名称也能降低沟通时的歧义和不确定性，提高了指挥效率。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明；

图1是本发明的无人机视频监控系统示意图。

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。

本发明提供了一种用于增强画面显示的无人机视频监控系统，如图1所示，该系统由无人机、机载摄像头、数据采集软件、视频数据接收设备、终端软件和地理坐标数据库组成。各部分功能描述如下：

1.无人机

无人机在飞行过程中，机上的传感器会实时采集飞行器当前的飞行参数，包括经纬度、海拔高度、飞行姿态(俯仰角、偏航角、滚转角)和飞行速度等。

2.机载摄像头

机载摄像头可以实时拍摄地面视频。通过摄像头上安装的传感器，还可以随时获取摄像头当前的姿态信息，这包括镜头的俯仰角、偏转角，以及视场角。

3.数据采集软件

该软件安装在无人机上，其作用是定期采集无人机飞行参数和摄像头姿态信息，并将这两部分数据与实时视频画面一起编码成内部格式的视频码流，再通过无人机与地面站之间的无线链路传输给地面的视频数据接收设备。

4.视频数据接收设备

视频数据接收设备是地面站的一个子模块，其功能是接收无人机发送的视频码流，并通过解码，将获得的数据还原为原始的无人机参数、摄像头姿态和视频帧。

5.终端软件

终端软件安装在视频显示终端上。其作用是从视频数据接收设备获取实时视频数据、无人机与摄像头的实时参数。实时视频数据直接呈现在终端界面上。无人机和摄像头参数则用来筛选存储在地理坐标数据库中的地理信息。

6.地理坐标数据库

记录当前监控区域重要地点地理信息的数据库。记录在数据库中的地理信息包括：GPS坐标、地点名称、地点描述、地点详细地址、地点类别等。

7.地理坐标筛选过程

无人机在飞行过程中，终端软件通过视频数据接收设备实时获取无人机飞行参数和摄像头姿态信息。通过叠加无人机飞行偏航角与摄像头偏转角，可以计算出摄像头朝向相对于正北方向的角度(按顺时针方向旋转)；通过叠加无人机飞行俯仰角与摄像头镜头俯仰角度，可以计算出摄像头朝向与水平面的夹角。这一对参数以(p0,t0)来表示。

对于地理坐标数据库中存储的每一个地点，将其GPS坐标与无人机当前GPS进行对比，可以确定该地点相对于无人机的方位，此方位可以用一组数据(p1,t1)来描述。其中，p1表示该地点与无人机的连线相对于正北方向的角度(按顺时针方向旋转)，t1表示该地点与无人机的连线与水平面的夹角。

通过(p0,t0)和(p1,t1)这两组参数，可以通过数学方法计算出该地点是否在摄像头视野范围内，以及当其可以显示在视野中时，其在视频帧上的坐标(x,y)。

8.地理标签显示

终端软件在呈现视频画面时，首先将实时视频帧渲染到屏幕上，然后通过地理坐标筛选，将可以显示在屏幕范围内的地点挑选出来。对于挑选出来的每一个地点，终端软件在屏幕对应位置放置一个带文本内容的半透明按钮，本方案将其称为标签。标签的文本内容显示的是地点的名称，当用户在屏幕上点击这个标签时，终端软件会弹出新的对话框，显示该地点的详细信息。

综上所述，在无人机拍摄的视频画面上叠加标签或其他类似信息，所述信息与画面上出现的物体相关联，用户可以通过这些信息获取视频画面内显示的物体的更多资料和数据。

本方案通过在视频画面上叠加标签，使用者可以清楚地看到当前视野区域内重要建筑物和地点的类别、名称等信息。这些数据一方面可以帮助使用者快速确认无人机所处位置，对无人机飞行线路的规划和控制具有积极意义；另一方面，在将无人机监控系统用于指挥时，明确的地理名称也能降低沟通时的歧义和不确定性，提高了指挥效率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，同样属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于增强画面显示的无人机视频监控系统，包括无人机和地面站，其特征在于，所述的无人机包括飞行器主体、机载摄像头和数据采集软件，所述的地面站包括视频数据接收设备、视频显示终端和地理坐标数据库；其中，机载摄像头用于实时拍摄视频画面，数据采集软件安装在飞行器主体上，用于定期获取无人机飞行参数和摄像头姿态信息，并将这两部分数据与实时视频画面一起编码成内部格式的视频码流，再通过无人机与地面站之间的无线链路传输给地面的视频数据接收设备；通过在无人机拍摄的实时视频画面上叠加标签或其他类似信息，所述信息与画面上出现的物体相关联，用户可以通过这些信息获取实时视频画面内显示的物体的更多资料和数据。

2.根据权利要求1所述的无人机视频监控系统，其特征在于，所述的飞行器主体上设置有传感器，用于实时采集无人机当前的飞行参数，包括经纬度、海拔高度、飞行姿态和飞行速度。

3.根据权利要求2所述的无人机视频监控系统，其特征在于，所述的飞行姿态包括俯仰角、偏航角和滚转角。

4.根据权利要求1所述的无人机视频监控系统，其特征在于，所述的机载摄像头上安装有传感器，用于实时获取摄像头当前的姿态信息，包括摄像头的俯仰角、偏转角以及视场角。

5.根据权利要求3或4所述的无人机视频监控系统，其特征在于，所述的视频数据接收设备用于接收无人机发送的视频码流，并通过解码，将获得的数据还原为原始的无人机飞行参数、摄像头姿态信息和实时视频画面。

6.根据权利要求5所述的无人机视频监控系统，其特征在于，所述的视频显示终端上安装有终端软件和显示屏，用于从所述的视频数据接收设备获取无人机飞行参数、摄像头姿态信息和实时视频画面。

7.根据权利要求6所述的无人机视频监控系统，其特征在于，所述的地理坐标数据库用于记录当前监控区域重要地点地理信息，其中，记录在数据库中的地理信息包括：GPS坐标、地点名称、地点描述、地点详细地址以及地点类别。

8.根据权利要求7所述的无人机视频监控系统，其特征在于，所述的地面站还包括地理坐标筛选，通过无人机飞行参数和摄像头姿态信息来筛选存储在地理坐标数据库中的地理信息。

9.根据权利要求7所述的无人机视频监控系统，其特征在于，所述的地面站还包括地理标签显示，终端软件在呈现实时视频画面时，首先将实时视频帧渲染到显示屏上，然后通过地理坐标筛选，将可以显示在显示屏范围内的地点挑选出来；对于挑选出来的每一个地点，终端软件在显示屏对应位置放置一个带文本内容的半透明按钮，将其称为标签。

10.根据权利要求9所述的无人机视频监控系统，其特征在于，标签的文本内容显示的是地点的名称，当用户在显示屏上点击该标签时，终端软件会弹出新的对话框，显示该地点的详细信息。