CN109660721A

CN109660721A - 无人机飞行拍摄质量优化方法、系统、设备及存储介质

Info

Publication number: CN109660721A
Application number: CN201811532090.3A
Authority: CN
Inventors: 陈小明; 柯严
Original assignee: Shanghai Expand Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Expand Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2019-04-19
Anticipated expiration: 2038-12-14
Also published as: CN109660721B

Abstract

本发明提供了一种无人机飞行拍摄质量优化方法、系统、设备及存储介质，用于通过无人机飞行检测系统的对待拍摄目标进行飞行拍摄，无人机飞行检测系统包括无人机、机载电脑、位置传感器、摄像头以及云台，包括：通过云台控制摄像头，使得摄像头朝向待拍摄目标；随着无人机飞行，通过云台控制摄像头的朝向，使得摄像头的朝向保持朝向待拍摄目标；当无人机飞行至图像采集位置时，控制摄像头对待拍摄目标进行图像采集。本发明通过云台的运动消除了无人机和待拍摄目标之间产生的相对运动，避免了由于无人机和待拍摄目标之间存在相对运动导致摄像头采集的图像存在模糊的情形，提高了无人机飞行时采集到的图像的质量。

Description

无人机飞行拍摄质量优化方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及无人机，具体地，涉及一种无人机飞行拍摄质量优化方法及系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，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。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。可反复使用多次。广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。

装载摄像头的无人机现已广泛部署多种应用场景中进行工业检查。一个典型的无人机飞行检测系统包括无人机、机载电脑、摄像头和云台。其在，云台安装在所述无人机上，控制所述摄像头的拍摄角度，所述机载电脑用于对所述无人机、摄像头和云台进行控制。

在无人机进行自动飞行期间拍摄高分辨率图像存储在SD卡上，便可对无人机返航后取出SD卡，对拍摄的图像进行检查。由于无人机的电池容量限制，无人机的飞行时间较短。为了在有限的时间内采集更多的照片，在很多情况下无人机都进行连续的飞行，在飞行过程中不会停下或放慢速度以进行图像的拍摄。因此图像均是在无人机飞行过程中进行采集，因此采集的照片很多时候是模糊的。因此需要提供一种新的解决方法以提高采集图像的质量。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种无人机飞行拍摄质量优化方法、系统、设备及存储介质。

根据本发明提供的无人机飞行拍摄质量优化方法，用于通过无人机飞行检测系统的对待拍摄目标进行飞行拍摄，所述无人机飞行检测系统包括无人机、机载电脑、位置传感器、摄像头以及云台，包括：

步骤S1：通过所述云台控制所述摄像头，使得所述摄像头朝向所述待拍摄目标；

步骤S2：随着所述无人机飞行，通过所述云台控制所述摄像头的朝向，使得所述摄像头的朝向保持朝向所述待拍摄目标；

步骤S3：当所述无人机飞行至图像采集位置时，控制所述摄像头对所述待拍摄目标进行图像采集。

优选地，所述步骤S1包括如下步骤：

步骤S101：当所述无人机从起飞点起飞后，获取所述无人机的实时位置；

步骤S102：通过所述位置传感器获取所述待拍摄目标的位置，当获取到所述待拍摄目标的位置时进而根据所述待拍摄目标的位置和所述无人机的实时位置确定所述摄像头的朝向；

步骤S103：控制所述云台控制所述摄像头的转动，使得所述摄像头的朝向至所述待拍摄目标的位置。

优选地，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S201：控制所述无人机沿一方向从所述待拍摄目标物前飞过并实时获取所述无人机的实时位置；

步骤S202：根据待拍摄目标的位置和所述无人机的实时位置实时计算出所述摄像头的朝向；

步骤S203：实时通过所述云台控制所述摄像头转动，使得所述摄像头的朝向保持朝向至所述待拍摄目标的位置。

优选地，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S301：当所述无人机沿一方向从所述待拍摄目标物前飞过时，根据所述无人机的实时位置和所述待拍摄目标的位置计算所述无人机与所述待拍摄目标的实时距离；

步骤S302：判断所述实时距离是否为所述无人机与所述待拍摄目标之间的最短距离，当所述实时距离为最短距离时，则触发步骤S303，当所述最短距离不是最短距离时，则重复执行步骤S302：

步骤S303：控制所述摄像头对所述待拍摄目标进行图像采集。

优选地，所述步骤S3之后还包括如下步骤：

步骤S4：通过位置传感器获取下一待拍摄目标的位置；

步骤S5：对所述下一待拍摄目标执行步骤S1至步骤S3，进行所述下一待拍摄目标的图像采集。

优选地，当所述待拍摄目标为风机发电机的叶片时，所述步骤S1包括如下步骤：

步骤S101：以无人机的起飞点为原点O建立世界坐标系，所述世界坐标系中，Y轴为竖直向上的方向，Z轴为正南方向，X轴为正东方向；

步骤S102：在所述世界坐标系中，对每一所述叶片的前侧面和/或后侧面上预设置多个依次排列的待拍摄目标且在每一所述叶片的前侧和/或后侧设置多个路径点，根据所述路径点形成飞行路径；

步骤S103：当所述无人机在起飞点起飞沿所述飞行路径飞行时，获取所述无人机的实时位置，根据一所述待拍摄目标的位置和所述无人机的实时位置确定所述摄像头的朝向；

步骤S104：通过所述云台控制所述摄像头的转动，使得所述摄像头的朝向至一所述待拍摄目标的位置。

优选地，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S301：当所述无人机沿所述飞行路径飞行时，根据所述无人机的实时位置和一所述待拍摄目标的位置计算所述无人机与一所述待拍摄目标的实时距离；

步骤S302：判断所述实时距离是否为所述无人机与一所述待拍摄目标之间的最短距离，当所述实时距离为最短距离时，则触发步骤S303，当所述最短距离不是最短距离时，则重复执行步骤S302：

步骤S303：控制所述摄像头对所述待拍摄目标进行图像采集，并根据另一所述待拍摄目标的位置和所述无人机的实时位置确定所述摄像头的朝向。

根据本发明提供的无人机飞行拍摄质量优化系统，用于实现权利要求1至7中任一项所述的无人机飞行拍摄质量优化方法，其特征在于，包括：

云台控制模块，用于通过所述云台控制所述摄像头，使得所述摄像头朝向所述待拍摄目标；

目标锁定模块，用于随着所述无人机飞行，通过所述云台控制摄像头的朝向，使得所述摄像头的朝向保持朝向所述待拍摄目标；

图像采集模块，用于当所述无人机飞行至预设图像采集位置时，控制所述摄像头对所述待拍摄目标进行图像采集。

根据本发明提供的无人机飞行拍摄质量优化设备，包括：

处理器；

存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行所述无人机飞行拍摄质量优化方法的步骤。

根据本发明提供的计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现所述无人机飞行拍摄质量优化方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明中当无人机在飞行中时，通过云台控制摄像头的朝向，使得摄像头的朝向保持朝向待拍摄目标，通过云台的运动消除了无人机和待拍摄目标之间产生的相对运动，避免了由于无人机和待拍摄目标之间存在相对运动导致摄像头采集的图像存在模糊的情形，提高了无人机飞行时采集到的图像的质量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中无人机飞行检测系统的结构示意图；

图2为本发明中无人机飞行拍摄质量优化方法的步骤流程图；

图3为本发明中控制摄像头的朝向至所述待拍摄目标的位置的步骤流程图；

图4为本发明中通过云台控制所述摄像头锁定待拍摄目标的位置的步骤流程图；

图5为本发明中控制摄像头对所述待拍摄目标进行图像采集的步骤流程图；

图6为本发明中对多个待拍摄目标进行无人机飞行拍摄质量优化方法的步骤流程图；

图7为本发明中无人机飞行拍摄风力发电机的叶片的质量优化方法的步骤流程图；

图8为本发明中控制摄像头对叶片上的多个待拍摄目标进行图像采集的步骤流程图；

图9为本发明中控制摄像头对叶片上的多个待拍摄目标进行图像采集的示意图；

图10为本发明中无人机控制摄像头对叶片上的待拍摄目标进行图像采集的俯向示意图；

图11为本发明中无人机控制摄像头对叶片上的待拍摄目标进行图像采集的侧向示意图；

图12为本发明中无人机飞行拍摄质量优化系统的模块示意图；

图13为本发明中无人机飞行拍摄质量优化设备的结构示意图；以及

图14为本发明中计算机可读存储介质的结构示意图。

图中：

1为无人机；

2为位置传感器；

3为机载电脑；

4为摄像头；

5为云台；

6为叶片；

7为前一待拍摄目标；

8为后一待拍摄目标。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明中无人机飞行检测系统的结构示意图，如图1所述，本发明中无人机飞行检测系统包括无人机、机载电脑、位置传感器、摄像头和云台。所述云台安装在所述无人机上，用于控制所述摄像头的拍摄角度和所述位置传感器的探测角度；所述机载电脑用于对所述无人机、摄像头和云台进行控制。

图2为本发明中无人机飞行拍摄质量优化方法的步骤流程图，如图2所示，本发明提供的无人机飞行拍摄质量优化方法，用于通过无人机飞行检测系统的对待拍摄目标进行飞行拍摄，包括：

在本实施例中，所述图像采集位置可以为预先设置的图像采集坐标，也可以是预先设置的距离条件，如在无人机距离所述待拍摄目标最小时进行照片的采集。

在本实施例中，本发明中当无人机在飞行中时，通过云台控制摄像头的朝向，使得摄像头的朝向保持朝向待拍摄目标，通过云台的运动消除了无人机和待拍摄目标之间产生的相对运动，避免了由于无人机和待拍摄目标之间存在相对运动导致摄像头采集的图像存在模糊的情形，提高了无人机飞行时采集到的图像的质量。

图3为本发明中控制摄像头的朝向至所述待拍摄目标的位置的步骤流程图，如图3所示，所述步骤S1包括如下步骤：

步骤S102：通过位置传感器获取所述待拍摄目标的位置，当获取到所述待拍摄目标的位置时进而根据所述待拍摄目标的位置和所述无人机的实时位置确定所述摄像头的朝向；

在本实施例中，所述位置传感器采用北醒CE30-D固态激光雷达,也可以采用电子扫描阵列雷达，也可以通过预设值的图像识别算法对摄像头采集的图像进行识别确定所述待拍摄目标。

在本实施例中，可以无人机的起飞点为原点O，Y轴为竖直向上的方向，Z轴为正南方向，X轴为正东方向建立世界坐标系确定所述待拍摄目标的位置坐标。

图4为本发明中通过云台控制所述摄像头锁定待拍摄目标的位置的步骤流程图，如图4所示，所述步骤S2包括如下步骤：

在本实施例中，所述无人机的实时位置的实时位置通过GPS和高度仪测量获得，并生成所述无人机的实时位置坐标。所述摄像头至少具有两个自由度，俯仰角θ和偏航角ψ，以实现所述摄像头的角度调整。

图5为本发明中控制摄像头对所述待拍摄目标进行图像采集的步骤流程图，如图5所示，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S303：控制所述摄像头对所述待拍摄目标进行图像采集。

在本实施例中，所述无人机沿一方向呈直线飞行，所述最短距离可以为待拍摄目标与无人机的连线垂直于所述无人机的飞行的方向。

在本实施例中，可以连续计算所述待拍摄目标与所述无人机的距离；当所述无人机沿一方向从所述待拍摄目标前飞过时，所述待拍摄目标与所述无人机先逐渐变小再逐渐变大，因此可以在所述待拍摄目标与所述无人机逐渐变小的末端，即开始逐渐变大的起始点算作最短距离

图6为本发明中对多个待拍摄目标进行无人机飞行拍摄质量优化方法的步骤流程图，如图6所示，所述步骤S3之后还包括如下步骤：

步骤S4：通过位置传感器获取下一待拍摄目标的位置；

即在本实施例中，能够实现对多个连续的待拍摄目标进行连续采集。

图7为本发明中无人机飞行拍摄风力发电机的叶片的质量优化方法的步骤流程图，如图7所示，当所述待拍摄目标为风机发电机的叶片时，所述步骤S1包括如下步骤：

在本实施例中，所述飞行路径可以为多个相邻的直线段。所述风机发电机包括风塔和设置在风塔顶端的叶轮、发电机，所述叶轮设置在所述发电机前端以驱动所述发电机，所述叶轮包括连接所述发电机的轮毂和三个沿轮毂周向均匀分布的叶片。

图8为本发明中控制摄像头对叶片上的多个待拍摄目标进行图像采集的步骤流程图，如图8所示，所述步骤S3包括如下步骤：

如图9所示，可以在叶片的一侧面上预设置多个依次排列的待拍摄目标，当所述无人机沿所述飞行路径飞行时，先通过摄像头锁定前一待拍摄目标，当所述无人机飞行至距离前一待拍摄目标最短时，朝向前一待拍摄目标采集周边的叶片图像，然后通过云台调整摄像头锁定后一待拍摄目标。

图10为本发明中无人机控制摄像头对叶片上的待拍摄目标进行图像采集的俯向示意图；图11为本发明中无人机控制摄像头对叶片上的待拍摄目标进行图像采集的侧向示意图；如图10、图11所示，可以看出所述无人机相对于待拍摄目标的位置。在所述世界坐标系中，当无人机飞行通过待拍摄目标的过程中，设无人机的实时位置为向量PD，无人机与待拍摄目标之间的相对向量为Vdt，则待拍摄目标的位置向量为PT＝PD+Vdt。通过云台控制摄像头朝向待拍摄目标后，进而控制所述云台锁定待拍摄目标，其中，控制云台的俯仰角θ和偏航角ψ从Vdt计算出。很多三维数学框架可以提供的LookAt()函数计算出云台的旋转矩阵，然后将该旋转矩阵转换成云台的俯仰角θ和偏航角ψ。如果控制云台云台的指令是基于无人机的上述世界坐标系的，则应将旋转矩阵转换为世界坐标系。

图12为本发明中无人机飞行拍摄质量优化系统的模块示意图，如图12所示，本发明提供的无人机飞行拍摄质量优化系统100，用于实现所述的无人机飞行拍摄质量优化方法，包括：

云台控制模块101，用于通过所述云台控制所述摄像头，使得所述摄像头朝向所述待拍摄目标；

目标锁定模块102，用于随着所述无人机飞行，通过所述云台控制摄像头的朝向，使得所述摄像头的朝向保持朝向所述待拍摄目标；

图像采集模块103，用于当所述无人机飞行至预设图像采集位置时，控制所述摄像头对所述待拍摄目标进行图像采集。

本发明实施例中还提供一种人机飞行拍摄质量优化设备，包括处理器。存储器，其中存储有处理器的可执行指令。其中，处理器配置为经由执行可执行指令来执行人机飞行拍摄质量优化的步骤。

如上，该实施例中本发明中当无人机在飞行中时，通过云台控制摄像头的朝向，使得摄像头的朝向保持朝向待拍摄目标，通过云台的运动消除了无人机和待拍摄目标之间产生的相对运动，避免了由于无人机和待拍摄目标之间存在相对运动导致摄像头采集的图像存在模糊的情形，提高了无人机飞行时采集到的图像的质量。

所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“平台”。

图13是本发明中无人机飞行拍摄质量优化设备的结构示意图。下面参照图13来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图13显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图13所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同平台组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。

其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，处理单元610可以执行如图1中所示的步骤。

存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)6203。

存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图13中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。

本发明实施例中还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，程序被执行时实现的图像拼接方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

如上所示，该实施例的计算机可读存储介质的程序在执行时，本发明中当无人机在飞行中时，通过云台控制摄像头的朝向，使得摄像头的朝向保持朝向待拍摄目标，通过云台的运动消除了无人机和待拍摄目标之间产生的相对运动，避免了由于无人机和待拍摄目标之间存在相对运动导致摄像头采集的图像存在模糊的情形，提高了无人机飞行时采集到的图像的质量。

图14是本发明的计算机可读存储介质的结构示意图。参考图14所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品800，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种无人机飞行拍摄质量优化方法，用于通过无人机飞行检测系统的对待拍摄目标进行飞行拍摄，所述无人机飞行检测系统包括无人机、机载电脑、位置传感器、摄像头以及云台，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的无人机飞行拍摄质量优化方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的无人机飞行拍摄质量优化方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的无人机飞行拍摄质量优化方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：

步骤S303：控制所述摄像头对所述待拍摄目标进行图像采集。

5.根据权利要求1所述的无人机飞行拍摄质量优化方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括如下步骤：

步骤S4：通过位置传感器获取下一待拍摄目标的位置；

6.根据权利要求1所述的无人机飞行拍摄质量优化方法，其特征在于，当所述待拍摄目标为风机发电机的叶片时，所述步骤S1包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的无人机飞行拍摄质量优化方法，其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤：

8.一种无人机飞行拍摄质量优化系统，用于实现权利要求1至7中任一项所述的无人机飞行拍摄质量优化方法，其特征在于，包括：

9.一种无人机飞行拍摄质量优化设备，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1至7中任意一项所述无人机飞行拍摄质量优化方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，用于存储程序，其特征在于，所述程序被执行时实现权利要求1至7中任意一项所述无人机飞行拍摄质量优化方法的步骤。