CN109661631A - 无人机的控制方法、装置和无人机 - Google Patents
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Abstract
一种无人机的控制方法、装置和无人机，无人机的控制方法包括：获取包含目标图案的图像(S101)；根据所述图像获得所述目标图案在三维坐标系中的位姿信息(S102)；根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案(S103)。利用特定的图案可以实现无人机跟随效果，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机的控制方法、装置和无人机。
背景技术
随着技术的进步和成本的降低，越来越多的用户开始使用无人机进行航拍活动。
目前，对于无人机的控制，可以采用遥控器摇杆的方式实现精准控制。操作者通过操控遥控器摇杆，可以精细的调整无人机的航向或者云台的角度，控制无人机跟随目标拍摄。也可以采用智能手机实现精准控制。操作者通过智能手机的触屏模拟摇杆实现操作，或者通过智能手机的姿态来映射飞行器的姿态。
但是，上述无人机的控制方式，要求操作者有着丰富的经验以及技术。对于普通用户来说，尤其是对于小型航拍器，由于上述控制方式过于复杂，使得无人机的控制变得复杂，用户交互体验很差。
发明内容
本发明提供一种无人机的控制方法、装置和无人机，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
第一方面，本发明实施例提供一种无人机的控制方法，包括：
获取包含目标图案的图像；
根据所述图像获得所述目标图案在三维坐标系中的位姿信息；
根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案。
第二方面，本发明实施例提供一种无人机的控制装置，包括：
获取模块，用于获取包含目标图案的图像，根据图像获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
控制模块，用于根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案。
第三方面，本发明实施例提供一种无人机的控制装置，包括：存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序代码；
所述处理器，调用所述程序代码，当所述程序代码被执行时，用于执行以下操作：
获取包含目标图案的图像；
根据所述图像获得所述目标图案在三维坐标系中的位姿信息；
根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案。
第四方面，本发明实施例提供一种无人机，包括本发明实施例提供的无人机的控制装置。
本发明提供了一种无人机的控制方法、装置和无人机，通过获取包含目标图案的图像，可以根据图像获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息，进而根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案。利用特定的图案就可以简单的实现无人机跟随效果，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明的实施例的无人飞行系统的示意性架构图；
图2为本发明一实施例提供的无人机的控制方法的流程图；
图3为本发明一实施例提供的目标图案和图像的一个示意图；
图4为本发明一实施例提供的目标图案和图像的另一个示意图；
图5为本发明一实施例提供的控制无人机调整高度的一个示意图；
图6为本发明一实施例提供的控制无人机调整高度的另一个示意图；
图7为本发明一实施例提供的通过两个目标图案控制无人机的一个示意图；
图8为本发明一实施例提供的通过两个目标图案控制无人机的另一个示意图；
图9为本发明另一实施例提供的无人机的控制方法的流程图；
图10为本发明又一实施例提供的无人机的控制方法的流程图；
图11为本发明一实施例提供的无人机的控制装置的结构示意图；
图12为本发明另一实施例提供的无人机的控制装置的结构示意图。
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。
本发明实施例提供了无人机的控制方法、装置和无人机。需要说明，本发明实施例提供的无人机的控制方法，不仅适用于无人机，还可以适用于其他带有摄像头的设备。例如，无人驾驶的汽车。以下对本发明的描述以无人机为示例进行说明。
图1为根据本发明的实施例的无人飞行系统的示意性架构图。本实施例以旋翼无人飞行器为例进行说明。
无人飞行系统100可以包括无人飞行器110。无人飞行器110可以包括动力系统150、飞行控制系统160和机架。可选的，无人飞行系统100还可以包括云台120。可选的，无人飞行系统100还可以包括显示设备130。无人飞行器110可以与显示设备130进行无线通信。
机架可以包括机身和脚架(也称为起落架)。机身可以包括中心架以及与中心架连接的一个或多个机臂，一个或多个机臂呈辐射状从中心架延伸出。脚架与机身连接，用于在无人飞行器110着陆时起支撑作用。
动力系统150可以包括一个或多个电子调速器(简称为电调)151、一个或多个螺旋桨153以及与一个或多个螺旋桨153相对应的一个或多个电机152，其中电机152连接在电子调速器151与螺旋桨153之间，电机152和螺旋桨153设置在无人飞行器110的机臂上；电子调速器151用于接收飞行控制系统160产生的驱动信号，并根据驱动信号提供驱动电流给电机152，以控制电机152的转速。电机152用于驱动螺旋桨旋转，从而为无人飞行器110的飞行提供动力，该动力使得无人飞行器110能够实现一个或多个自由度的运动。在某些实施例中，无人飞行器110可以围绕一个或多个旋转轴旋转。例如，上述旋转轴可以包括横滚轴(Roll)、偏航轴(Yaw)和俯仰轴(pitch)。应理解，电机152可以是直流电机，也可以交流电机。另外，电机152可以是无刷电机，也可以是有刷电机。
飞行控制系统160可以包括飞行控制器161和传感系统162。传感系统162用于测量无人飞行器的姿态信息，即无人飞行器110在空间的位置信息和状态信息，例如，三维位置、三维角度、三维速度、三维加速度和三维角速度等。传感系统162例如可以包括陀螺仪、超声传感器、电子罗盘、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)、视觉传感器、全球导航卫星系统和气压计等传感器中的至少一种。例如，全球导航卫星系统可以是全球定位系统(Global Positioning System，GPS)。飞行控制器161用于控制无人飞行器110的飞行，例如，可以根据传感系统162测量的姿态信息控制无人飞行器110的飞行。应理解，飞行控制器161可以按照预先编好的程序指令对无人飞行器110进行控制，也可以通过拍摄画面对无人飞行器110进行控制。
云台120可以包括电机122。云台用于携带拍摄装置123。飞行控制器161可以通过电机122控制云台120的运动。可选地，作为另一实施例，云台120还可以包括控制器，用于通过控制电机122来控制云台120的运动。应理解，云台120可以独立于无人飞行器110，也可以为无人飞行器110的一部分。应理解，电机122可以是直流电机，也可以是交流电机。另外，电机122可以是无刷电机，也可以是有刷电机。还应理解，云台可以位于无人飞行器的顶部，也可以位于无人飞行器的底部。
拍摄装置123例如可以是照相机或摄像机等用于捕获图像的设备，拍摄装置123可以与飞行控制器通信，并在飞行控制器的控制下进行拍摄，飞行控制器也可以根据拍摄装置123拍摄的图像控制无人飞行器110。本实施例的拍摄装置123至少包括感光元件，该感光元件例如为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器或电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)传感器。可以理解，拍摄装置123也可直接固定于无人飞行器110上，从而云台120可以省略。
显示设备130位于无人飞行系统100的地面端，可以通过无线方式与无人飞行器110进行通信，并且可以用于显示无人飞行器110的姿态信息。另外，还可以在显示设备130上显示拍摄装置拍摄的图像。应理解，显示设备130可以是独立于无人飞行器110的设备。
应理解，上述对于无人飞行系统各组成部分的命名仅是出于标识的目的，并不应理解为对本发明的实施例的限制。
下面对本发明实施例涉及的相关概念进行介绍。
1)图像坐标系
图像坐标系是一个二维平面，又称为像平面，可以理解为摄像装置中传感器的表面。每个传感器都有一定的尺寸，也有一定的分辨率，这就确定了毫米与像素点之间的转换关系。图像坐标系中一个点的坐标可以以像素为单位表示为(u,v)，也可以为毫米为单位表示为(x,y)。或者说，图像坐标系可以分为图像像素坐标系和图像物理坐标系。图像像素坐标系的单位可以为像素，两个坐标轴可以分别称为U轴和V轴。图像物理坐标系的单位可以为毫米，两个坐标轴可以分别称为X轴和Y轴。
2)相机坐标系
相机坐标系为三维坐标系。相机坐标系的原点为相机(透镜)的光心，相机坐标系的X轴(也称为U轴)与Y轴(也称为V轴)分别与图像坐标系的X轴(U轴)与Y轴(V轴)平行，Z轴为相机的光轴。
3)大地坐标系(ground坐标系)
大地坐标系为三维坐标系，也可以称为导航坐标系、当地水平坐标系或者“北东地”坐标系(North-East-DownCoordinateSystem，NED)，通常用于导航计算时使用。
在大地坐标系中，X轴指向北方(North)，Y轴指向东方(East)，Z轴指向地心(Down)。X轴与Y轴与地球表面相切。
4)机体坐标系(BodyFrame)
机体坐标系(也称为Body坐标系或者Body系)为三维坐标系，是固连在无人机机体上的坐标系。机体坐标系的原点在飞行器的重心处。机体坐标系的X轴沿机体纵轴指向前，或者说指向飞行器机头的前进方向。Y轴沿机体横轴指向右，或者说由原点指向飞行器的右侧。Z轴的方向根据X轴和Y轴由右手法则确定。
5)机体水平坐标系
机体水平坐标系为三维坐标系。机体水平坐标系的原点在飞行器的重心处。机体水平坐标系的X轴沿机体纵轴指向前，或者说指向飞行器机头的前进方向。Z轴的正方向朝向地心。Y轴的方向根据X轴和Z轴由右手法则确定。
图2为本发明实施例一提供的无人机的控制方法的流程图。本实施例提供的无人机的控制方法，执行主体可以为无人机的控制装置，该无人机的控制装置可以设置在无人机中。如图2所示，本实施例提供的无人机的控制方法，可以包括：
S101、获取包含目标图案的图像。
具体的，无人机进入图案跟随模式后，可以通过无人机上的图像获取装置拍摄无人机周围环境，获取包含目标图案的图像。本实施例对于图像获取装置的类型不做限定。例如，可以为图1中示出的拍摄装置123，或者为无人机上的图像传感器。
其中，目标图案(Marker)可以用于控制无人机，以使无人机在图案跟随模式下可以跟随该目标图案。本实施例对于目标图案的形状和大小不做限定。可选的，目标图案可以为预设的图案。例如，圆形、正方形等容易识别的规则图案，或者为二维码等特定图案。可选的，目标图案可以为人的手。本发明对于目标图案的个数不做限定。在具体的应用场景中，目标图案的个数不同，可以实现对无人机的不同控制。
下面通过示例进行说明。
图3为本发明实施例一提供的目标图案和图像的一个示意图。如图3所示，无人机进入图案跟随模式后，获取了图像11。图像11中包括目标图案12。该目标图案12具体为1个圆形点。该圆形点可以固定在人的手上，通过手的移动带动该圆形点移动。
S102、根据图像获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
其中，本实施例对于三维坐标系的类型不做限定。可选的，三维坐标系可以包括相机坐标系、大地坐标系和机体水平坐标系中的至少一种。需要说明的是，相机坐标系、大地坐标系和机体水平坐标系之间具有一定的转换关系，本实施例对于该转换关系不做限定，可以采用现有的转换关系。也就是说，如果获得了目标图案在上述任意一种三维坐标系中的位姿信息，则可以根据该转换关系获得目标图案在上述其他三维坐标系中的位姿信息。
可选的，若目标图案在三维坐标系中的位姿信息为目标图案在相机坐标系中的位姿信息，还可以包括：
将目标图案在相机坐标系中的位姿信息转换为目标图案在大地坐标系中的位姿信息。
具体的，获得目标图案在相机坐标系中的位姿信息后，可以根据无人机自身在大地坐标系下的位姿位置、图像获取装置与无人机之间的位置姿态关系，将目标图案在相机坐标系中的位姿信息转换到大地坐标系下，获得目标图案在相机坐标系中的位姿信息。
示例性的，以获取目标图案在大地坐标系中的Z轴分量为例进行说明。目标图案在大地坐标系中的Z轴分量指示了目标图案的对地高度。无人机可以获取自身在大地坐标系下的对地高度。根据目标图案在相机坐标系中的位姿信息、图像获取装置与无人机之间的位置姿态关系和无人机自身在大地坐标系下的对地高度，可以获得目标图案的对地高度，即目标图案在大地坐标系中的Z轴分量。
其中，目标图案在三维坐标系中的位姿信息包括目标图案在三维坐标系中的位置(Translation)信息(可以用T标识)和/或目标图案在三维坐标系中的姿态(Rotation)信息(可以用R标识)。所述目标图案在三维坐标系中的位置信息可以用三维坐标中的坐标值来表示。所述目标图案在三维坐标系中的姿态信息指示了目标图案在三维坐标系中的倾斜(Tilt)程度和/或扭转(Torsion)程度。
下面通过具体示例进行说明。
图4为本发明实施例一提供的目标图案和图像的另一个示意图。请同时参见图3和图4。目标图案均为圆形点。在图3所示场景中，无人机的图像获取装置的光轴可能与图像11所在平面垂直。目标图案12在相机坐标系中的位置信息可以表示为(x1,y1,z1)，姿态信息可以表示为R1。在图4所示场景中，无人机的图像获取装置的光轴与图像21所在平面之间可能存在一定的夹角。目标图案22在相机坐标系中的位置信息可以表示为(x2,y2,z2)，姿态信息可以表示为R2。
可选的，根据图像获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息，可以包括：
根据图像获得目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值。
根据像素坐标值获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
在该种实现方式中，直接对图像进行处理，识别出图像中的目标图案，获得目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值。根据像素坐标值获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。由于直接对图像进行处理，而原始图像的分辨率通常较高，因此，提升了识别目标图案的准确率以及获取目标图案的位姿信息的准确性。
本实施例对图像进行处理从而识别目标图案的方法不做限定。例如，可以采用检测算法、模板匹配算法，卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)算法等。
本实施例对根据像素坐标值获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息的方法不做限定，可以采用现有的算法。例如，通过N点透视(Perspective-n-Point，PNP)算法获得目标图案在相机坐标系下的位置信息T和姿态信息R。PNP求解算法是指通过多对3D与2D的匹配点，在已知或者未知相机内参的情况下，利用最小化重投影误差来求解相机外参的算法。PNP求解算法是位姿跟踪中常用的算法。
可选的，根据图像获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息，可以包括：
对图像进行降采样获得低分辨率图片。
在低分辨率图片中确定感兴趣区域，感兴趣区域包括目标图案。
在与低分辨率图片对应的高分辨率图片中确定与感兴趣区域对应的待处理区域，高分辨率图片的分辨率高于低分辨图片的分辨率。
根据待处理区域获得目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值。
根据像素坐标值获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
具体的，对图像进行降采样(Downsample)处理后获得低分辨率图片。低分辨率图片的分辨率小于图像的分辨率。本实施例对于低分辨率图片的分辨率的具体数值不做限定，例如可以为640*480。在低分辨率图片中识别出目标图案并确定感兴趣区域(Region ofinterest，ROI)。其中，目标图案可以位于ROI的中心。然后，在与低分辨率图片对应的高分辨率图片中确定与感兴趣区域对应的待处理区域。其中，高分辨率图片的分辨率高于低分辨图片的分辨率。可选的，高分辨率图片可以是图像，或者是对图像进行降采样获得的。根据待处理区域可以获得目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值，进而可以获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
通过对原始图像进行降采样，可以在低分辨率图片中确定包括目标图案的ROI，在识别目标图案过程中降低了数据运算量，提升了运算速度。
可选的，若图像的分辨率不是标准分辨率，对图像进行降采样获得低分辨率图片之前，还可以包括：
根据标准分辨率对图像进行剪裁。
通过对原始图像进行剪裁，确保了原始图像的分辨率为标准分辨率，提升了数据处理效果。其中，标准分辨率是指根据图像显示大小通常设置的分辨率。本实施例对于标准分辨率的具体数值不做限定，根据需要进行设置。
S103、根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案。
具体的，在获取目标图案在三维坐标系中的位姿信息后，可以根据该位姿信息控制无人机跟踪目标图案，从而实现对无人机的控制。例如，通过目标图案可以控制无人机的飞行高度，或者，控制无人机靠近或者远离目标图案飞行时的移动距离或者移动速度，或者，控制无人机环绕目标图案飞行时的旋转角度或者旋转角速度，等等。
可见，本实施例提供的无人机的控制方法，通过获取包含目标图案的图像，可以根据图像获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息，进而根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案。由于利用特定的图案就可以简单的实现无人机跟随效果，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
可选的，本实施例提供的无人机的控制方法，获取包含目标图案的图像之前，还可以包括：
在预设的多个曝光参数中确定采用第一曝光参数进行拍摄。
具体的，该步骤可以应用于无人机进入图案跟随模式后的初始化阶段。初始化时，可以根据预设的多个曝光参数轮询曝光。也就是说，采用不同的曝光参数进行拍摄得到不同的包含目标图案的图片。分别对不同的图片进行检测，可以确定出能够识别目标图案且曝光时间最短的图片对应的第一曝光参数。之后，可以根据第一曝光参数获取包含目标图案的图像。
需要说明的是，本实施例对于预设的多个曝光参数不做限定。
在一些实施例中，三维坐标系可以包括相机坐标系。目标图案在三维坐标系中的位姿信息可以包括目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量、V轴分量和Z轴分量。
其中，U轴分量也可以称为X轴分量，V轴分量也可以称为Y轴分量。
可选的，在一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据目标图案的中心点在相机坐标系中的V轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
具体的，根据目标图案的中心点在相机坐标系中的V轴分量可以确定无人机的期望高度，从而可以控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度，调整无人机的高度。其中，无人机的期望高度可以与目标图案处于同一高度。或者，无人机可以位于目标图案上方，无人机的期望高度与目标图案之间的距离为第一预设值。或者，无人机可以位于目标图案下方，无人机的期望高度与目标图案之间的距离为第二预设值。本实施例对于第一预设值和第二预设值的具体取值不做限定。
需要说明的是，在本实施例中，根据无人机的期望高度控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度，可以采用现有的实现方式，本实施例不做限定，根据无人机运动模型的不同而有所不同。例如，无人机可以匀速运动、加速运动等。
下面通过具体示例详细说明。
图5为本发明一实施例提供的控制无人机调整高度的一个示意图。如图5所示，图5中左侧示出了包含目标图案32的图像31以及相机坐标系的坐标轴(u,v,z)。图5中右侧示出了无人机33的当前高度以及机体坐标系的坐标轴(X,Y,Z)。目标图案32的中心点在相机坐标系中的U轴分量、V轴分量和Z轴分量分别为u1，v1和z1。如果无人机33的期望高度与目标图案32处于同一高度，则无人机33的期望高度可以为高度A(v1)。如果无人机33位于目标图案32的上方，且无人机33的期望高度与目标图案32相差第一预设值(d1)，则无人机33的期望高度可以为高度B(v1+d1)。从而，根据目标图案的中心点在相机坐标系中的Y轴分量可以控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度v。
通过目标图案的中心点在相机坐标系中的V轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的飞行高度，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
可选的，在另一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据目标图案的中心点在相机坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
具体的，根据目标图案的中心点在相机坐标系中的Z轴分量可以确定无人机前后移动的期望位置，从而可以控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度，调整无人机与目标图案之间的远近。其中，无人机与目标图案之间的期望距离可以为第三预设值。本实施例对于第三预设值的具体取值不做限定。
需要说明的是，在本实施例中，根据无人机前后移动的期望位置控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度，可以采用现有的实现方式，本实施例不做限定。根据无人机运动模型的不同而有所不同。例如，无人机可以匀速运动、加速运动等。
下面通过具体示例详细说明。
目标图案在相机坐标系中的位姿信息可以参见图5。目标图案32的中心点在相机坐标系中的Z轴分量为z1。若无人机33与目标图案32之间的期望距离为P(P>0)，则无人机33的期望移动位置可以为z1+P，从而可以控制无人机33在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
通过目标图案的中心点在相机坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的远近，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
可选的，在又一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
具体的，根据目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量可以确定无人机左右移动的期望位置，从而可以控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度，调整无人机的左右移动。其中，无人机可以正对目标图案，即通过控制无人机左右移动使得目标图案位于机体坐标系的X轴上。或者，无人机相对于目标图案位于目标图案的左侧，无人机与目标图案之间的距离为第四预设值。或者，无人机相对于目标图案位于目标图案的右侧，无人机与目标图案之间的距离为第五预设值。本实施例对于第四预设值和第五预设值的具体取值不做限定。
需要说明的是，在本实施例中，根据无人机左右移动的期望位置控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度，可以采用现有的实现方式，本实施例不做限定。根据无人机运动模型的不同而有所不同。例如，无人机可以匀速运动、加速运动等。
下面通过具体示例详细说明。
目标图案在相机坐标系中的位姿信息可以参见图5。目标图案32的中心点在相机坐标系中的X轴分量为u1。如果无人机33正对目标图案32，则无人机33的期望移动位置为u1。如果无人机33相对于目标图案32位于目标图案32的左侧，且无人机33与目标图案32之间的期望距离为Q(Q>0)，则无人机33的期望移动位置为u1-Q。如果无人机33相对于目标图案32位于目标图案32的右侧，且无人机33与目标图案32之间的期望距离为Q，则无人机33的期望移动位置为u1+Q。从而，根据目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量可以控制无人机33在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
通过目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的左右移动，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
在一些实施例中，三维坐标系可以包括大地坐标系。目标图案在三维坐标系中的位姿信息可以包括目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量，以及目标图案在大地坐标系中的姿态信息。
可选的，在又一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据目标图案的中心点在大地坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
具体的，目标图案的中心点在大地坐标系中的Z轴分量指示了目标图案的对地高度。根据目标图案的中心点在大地坐标系中的Z轴分量可以确定无人机的期望高度，从而可以控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度，调整无人机的高度。其中，无人机的期望高度可以与目标图案处于同一高度。或者，无人机可以位于目标图案上方，无人机的期望高度与目标图案之间的距离为第一预设值。或者，无人机可以位于目标图案下方，无人机的期望高度与目标图案之间的距离为第二预设值。第一预设值和第二预设值可以参加上述描述，此处不再赘述。
需要说明的是，在本实施例中，根据无人机的期望高度控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度，可以采用现有的实现方式。可以参加上述描述，此处不再赘述。
下面通过具体示例详细说明。
图6为本发明一实施例提供的控制无人机调整高度的另一个示意图。如图6所示，图6中左侧示出了目标图案42以及大地坐标系的坐标轴(x,y,z)。图6中右侧示出了无人机43的当前高度以及机体坐标系的坐标轴(X,Y,Z)。目标图案42的中心点在大地坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量分别为x3，y3和z3。如果无人机43的期望高度与目标图案42处于同一高度，则无人机43的期望高度可以为高度C(y3)。如果无人机43位于目标图案42的上方，且无人机43的期望高度与目标图案42相差第一预设值(d3)，则无人机43的期望高度可以为高度D(y3+d3)。从而，根据目标图案的中心点在大地坐标系中的Z轴分量可以控制无人机43在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度v。
通过目标图案的中心点在大地坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的飞行高度，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
可选的，在又一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定无人机与目标图案之间的距离。
根据距离控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
具体的，根据目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量和Y轴分量可以确定无人机与目标图案之间的期望位置，从而可以控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度，调整无人机与目标图案之间的远近。
通过目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定无人机与目标图案之间的距离，根据距离控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的远近，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
可选的，在又一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据目标图案在大地坐标系中的姿态信息确定航向偏移角，航向偏移角为无人机分别在机体水平坐标系与当地水平坐标系中的航向夹角。
根据航向偏移角控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
具体的，可以将目标图案在大地坐标系中的姿态信息分解为倾斜信息(Tilt)和扭转信息(Torsion)，进而可以确定航向偏移角和无人机左右移动的期望距离，控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度，调整无人机的左右移动。
通过目标图案在大地坐标系中的姿态信息确定航向偏移角，根据航向偏移角控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的左右移动，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
在一些实施例中，三维坐标系可以包括机体水平坐标系。目标图案在三维坐标系中的位姿信息可以包括目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量。
可选的，在又一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角。
根据夹角控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
在该种实现方式中，可以控制无人机围绕目标图案旋转，从而实现无人机跟踪目标图案。具体的，可以根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角以及无人机的期望移动位置，根据夹角控制无人机在机体坐标系中偏航轴(yaw轴)上的角速度。
通过目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角，根据夹角控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的移动，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
可选的，在又一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定在规划的航线中目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角。
根据夹角确定无人机围绕目标图案旋转时的圆环切向线速度。
根据圆环切向线速度控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
在该种实现方式中，可以控制无人机围绕目标图案旋转，从而实现无人机跟踪目标图案。具体的，根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量可以确定目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角。根据夹角可以确定无人机围绕目标图案旋转时的圆环切向线速度。根据圆环切向线速度和圆弧半径可以控制yaw角角速度。
通过确定无人机围绕目标图案旋转时的圆环切向线速度，根据圆环切向线速度控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的移动，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
在一些实施例中，目标图案的个数可以为两个。三维坐标系可以包括相机坐标系，目标图案在三维坐标系中的位姿信息可以包括两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量。
可选的，在又一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量和Y轴分量控制无人机或者无人机上的云台在机体坐标系中旋转的偏航角。
下面通过具体示例进行说明。
图7为本发明一实施例提供的通过两个目标图案控制无人机的一个示意图。如图7所示，图7中左侧示出了包括两个目标图案的图像51。两个目标图案分别为目标图案52和目标图案53。图7中中部为当前场景的俯视图，示出了目标图案52、目标图案53以及无人机54之间的位置关系。其中，目标图案52的中心点在相机坐标系中的位置标记为P1，坐标值可以标记为P1＝[x1y1z1]T。x1为目标图案52在相机坐标系中的X轴分量，y1为目标图案52在相机坐标系中的Y轴分量、z1为目标图案52在相机坐标系中的Z轴分量。目标图案53的中心点在相机坐标系中的位置标记为P2，坐标值可以标记为P2＝[x2y2z2]T。x2为目标图案53在相机坐标系中的X轴分量，y2为目标图案53在相机坐标系中的Y轴分量、z2为目标图案53在相机坐标系中的Z轴分量。根据目标图案52和目标图案53可以控制无人机54或者无人机54上的云台55在水平方向上旋转，使得无人机54或者无人机54上的云台55垂直于P1与P2的连线。示例性的，图7中右侧为无人机旋转后的场景俯视图，示出了目标图案52、目标图案53以及无人机54之间的位置关系。
其中，可以通过下面的公式确定无人机或者无人机上的云台需要转动的角度θ。该角度θ映射到大地坐标系下即为无人机的航向变化量(偏航角)，或者是无人机的云台在大地坐标系下的朝向变化量。
需要说明的是，本实施例不限定上述公式中减法的执行顺序。即，上述公式也可以表示为：
通过两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量和Y轴分量控制无人机或者无人机上的云台在机体坐标系中旋转的偏航角，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的旋转，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
可选的，在又一种实现方式中，上述S103中，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案，可以包括：
根据两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量和Z轴分量控制无人机上的云台在机体坐标系中旋转的俯仰角。
下面通过具体示例进行说明。
图8为本发明一实施例提供的通过两个目标图案控制无人机的另一个示意图。如图8所示，图8中左侧示出了包括两个目标图案的图像61。两个目标图案分别为目标图案62和目标图案63。图8中中部为当前场景的俯视图，示出了目标图案62、目标图案63以及无人机64之间的位置关系。其中，目标图案62的中心点在相机坐标系中的位置标记为Q1，坐标值可以标记为Q1＝[x1y1z1]T。x1为目标图案62在相机坐标系中的X轴分量，y1为目标图案62在相机坐标系中的Y轴分量、z1为目标图案62在相机坐标系中的Z轴分量。目标图案63的中心点在相机坐标系中的位置标记为Q2，坐标值可以标记为Q2＝[x2y2z2]T。x2为目标图案63在相机坐标系中的X轴分量，y2为目标图案63在相机坐标系中的Y轴分量、z2为目标图案63在相机坐标系中的Z轴分量。根据目标图案62和目标图案63可以控制无人机64上的云台65在垂直方向上旋转，使得无人机64上的云台65垂直于Q1与Q2的连线。图8中右侧为无人机上的云台旋转后的场景俯视图，示出了目标图案52、目标图案53、无人机54和云台65之间的位置关系。
其中，可以通过下面的公式确定无人机上的云台需要转动的角度α。该角度α映射到大地坐标系下即为无人机上的云台在机体坐标系中旋转的俯仰角。
需要说明的是，本实施例不限定上述公式中减法的执行顺序。即，上述公式也可以表示为：
需要说明的是，在上述实现方式中，通过两个目标图案控制无人机或者无人机的云台在机体坐标系中旋转的偏航角，以及控制无人机上的云台在机体坐标系中旋转的俯仰角，可以相互结合，同时执行。
通过两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量和Z轴分量控制无人机上的云台在机体坐标系中旋转的俯仰角，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机的旋转，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
本实施例提供了一种无人机的控制方法，包括：获取包含目标图案的图像，根据图像获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息，根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案。本实施例提供的无人机的控制方法，利用特定的图案就可以简单的实现无人机跟随效果，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
图9为本发明另一实施例提供的无人机的控制方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，提供了无人机的控制方法的一种具体实现方式。如图9所示，本实施例提供的无人机的控制方法，可以包括：
S201、获取包含目标图案的图像。
S202、对图像进行降采样获得低分辨率图片。
S203、在低分辨率图片中确定ROI。
其中，ROI包括目标图案。
S204、在与低分辨率图片对应的高分辨率图片中确定与感兴趣区域对应的待处理区域。
其中，高分辨率图片的分辨率高于低分辨图片的分辨率。
S205、根据待处理图片获得目标图案在相机坐标系中的位姿信息。
具体的，根据待处理图片获得目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值，根据像素坐标值获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
其中，目标图案在相机坐标系中的位姿信息可以包括目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量、V轴分量和Z轴分量。
S206、根据目标图案的中心点在相机坐标系中的V轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
S207、根据目标图案的中心点在相机坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
S208、根据目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
其中，S201～S208可以参见上述实施例中的说明，原理相似，此处不再赘述。
本实施例提供了一种无人机的控制方法，利用特定的图案就可以简单的实现无人机跟随效果，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
在另一个实施例中，还提供了无人机的控制方法的另一种具体实现方式。参见图9，本实施例提供的无人机的控制方法，可以包括S201～S207，可以参见上述实施例中的描述，此处不再赘述。本实施例提供的无人机的控制方法，还可以包括：
S209、根据待处理图片获得目标图案在机体水平坐标系的位姿信息。
其中，目标图案在机体水平坐标系的位姿信息可以包括目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量。
S210、根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角。
S211、根据夹角控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
其中，S209～S211可以参见上述实施例中的说明，原理相似，此处不再赘述。
其中，本实施例不限定S205～S207与S209～S211之间的执行顺序。
本实施例提供了一种无人机的控制方法，利用特定的图案就可以简单的实现无人机跟随效果，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
图10为本发明又一实施例提供的无人机的控制方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，提供了无人机的控制方法的又一种具体实现方式。如图10所示，本实施例提供的无人机的控制方法，可以包括：
S301、获取包含目标图案的图像。
S302、对图像进行降采样获得低分辨率图片。
S303、在低分辨率图片中确定ROI。
其中，ROI包括目标图案。
S304、在与低分辨率图片对应的高分辨率图片中确定与感兴趣区域对应的待处理区域。
其中，高分辨率图片的分辨率高于低分辨图片的分辨率。
S305、根据待处理图片获得目标图案在相机坐标系中的位姿信息。
具体的，根据待处理图片获得目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值，根据像素坐标值获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
S306、将目标图案在相机坐标系中的位姿信息转换为目标图案在大地坐标系中的位姿信息。
其中，目标图案在大地坐标系中的位姿信息可以包括目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量，以及目标图案在大地坐标系中的姿态信息。
S307、根据目标图案的中心点在大地坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
S308、根据目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量和Y轴分量控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
具体的，根据目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定无人机与目标图案之间的距离，根据距离控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
S309、根据目标图案在大地坐标系中的姿态信息控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
具体的，根据目标图案在大地坐标系中的姿态信息确定航向偏移角，航向偏移角为无人机分别在机体水平坐标系与当地水平坐标系中的航向夹角。根据航向偏移角控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
其中，S301～S309可以参见上述实施例中的说明，原理相似，此处不再赘述。
本实施例提供了一种无人机的控制方法，利用特定的图案就可以简单的实现无人机跟随效果，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
在又一个实施例中，还提供了无人机的控制方法的另一种具体实现方式。参见图10，本实施例提供的无人机的控制方法，可以包括S301～S308，可以参见上述实施例中的描述，此处不再赘述。本实施例提供的无人机的控制方法，还可以包括：
S310、根据待处理图片获得目标图案在机体水平坐标系的位姿信息。
其中，目标图案在机体水平坐标系的位姿信息可以包括目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量。
S311、根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角。
S312、根据夹角控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
其中，S209～S211可以参见上述实施例中的说明，原理相似，此处不再赘述。
其中，本实施例不限定S305～S308与S310～S312之间的执行顺序。
本实施例提供了一种无人机的控制方法，利用特定的图案就可以简单的实现无人机跟随效果，避免了操作者利用遥控器摇杆等专业的控制设备通过复杂的控制操作控制无人机，降低了无人机的控制难度和操作者的学习成本，提升了用户交互体验。
图11为本发明一实施例提供的无人机的控制装置的结构示意图。本实施例提供的无人机的控制装置，用于执行本发明方法实施例提供的无人机的控制方法。如图11所示，本实施例提供的无人机的控制装置，可以包括：
获取模块71，用于获取包含目标图案的图像，根据图像获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
控制模块72，用于根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案。
可选的，三维坐标系包括相机坐标系，位姿信息包括目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量、V轴分量和Z轴分量。
可选的，控制模块72具体用于：
根据目标图案的中心点在相机坐标系中的V轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
可选的，控制模块72具体用于：
根据目标图案的中心点在相机坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
可选的，控制模块72具体用于：
根据目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
可选的，三维坐标系包括大地坐标系，位姿信息包括目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量，以及目标图案在大地坐标系中的姿态信息。
可选的，控制模块72具体用于：
根据目标图案的中心点在大地坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
可选的，控制模块72具体用于：
根据目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定无人机与目标图案之间的距离。
根据距离控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
可选的，控制模块72具体用于：
根据目标图案在大地坐标系中的姿态信息确定航向偏移角，航向偏移角为无人机分别在机体水平坐标系与当地水平坐标系中的航向夹角。
根据航向偏移角控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
可选的，三维坐标系还包括机体水平坐标系，位姿信息包括目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量。
可选的，控制模块72具体用于：
根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角。
根据夹角控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
可选的，控制模块72具体用于：
根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定在规划的航线中目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角。
根据夹角确定无人机围绕目标图案旋转时的圆环切向线速度。
根据圆环切向线速度控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
可选的，目标图案为两个，三维坐标系为相机坐标系，位姿信息包括两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量。
可选的，控制模块72具体用于：
根据两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量和Y轴分量控制无人机或者无人机上的云台在机体坐标系中旋转的偏航角。
可选的，偏航角θ为
其中，两个目标图案包括第一目标图案和第二目标图案，x1为第一目标图案在相机坐标系中的X轴分量，y1为第一目标图案在相机坐标系中的Y轴分量，x2为第二目标图案在相机坐标系中的X轴分量，y2为第二目标图案在相机坐标系中的Y轴分量。
可选的，控制模块72具体用于：
根据两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量和Z轴分量控制无人机上的云台在机体坐标系中旋转的俯仰角。
可选的，俯仰角α为
其中，两个目标图案包括第一目标图案和第二目标图案，x1为第一目标图案在相机坐标系中的X轴分量，z1为第一目标图案在相机坐标系中的Z轴分量，x2为第二目标图案在相机坐标系中的X轴分量，z2为第二目标图案在相机坐标系中的Z轴分量。
可选的，控制模块72还用于：
在预设的多个曝光参数中确定采用第一曝光参数进行拍摄。
可选的，获取模块71具体用于：
对图像进行降采样获得低分辨率图片。
在低分辨率图片中确定感兴趣区域，感兴趣区域包括目标图案。
在与低分辨率图片对应的高分辨率图片中确定与感兴趣区域对应的待处理区域，高分辨率图片的分辨率高于低分辨图片的分辨率。
根据待处理区域获得目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值。
根据像素坐标值获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
本实施例提供的无人机的控制装置，用于执行本发明方法实施例提供的无人机的控制方法，原理相似，此处不再赘述。
图12为本发明另一实施例提供的无人机的控制装置的结构示意图。本实施例提供的无人机的控制装置，用于执行本发明方法实施例提供的无人机的控制方法。如图12所示，本实施例提供的无人机的控制装置，可以包括：存储器81和处理器82。
所述存储器81，用于存储程序代码。
所述处理器82，调用所述程序代码，当所述程序代码被执行时，用于执行以下操作：
获取包含目标图案的图像。
根据图像获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
根据位姿信息控制无人机跟踪目标图案。
可选的，三维坐标系包括相机坐标系，位姿信息包括目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量、V轴分量和Z轴分量。
可选的，处理器82具体用于：
根据目标图案的中心点在相机坐标系中的V轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
可选的，处理器82具体用于：
根据目标图案的中心点在相机坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
可选的，处理器82具体用于：
根据目标图案的中心点在相机坐标系中的U轴分量控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
可选的，三维坐标系包括大地坐标系，位姿信息包括目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量，以及目标图案在大地坐标系中的姿态信息。
可选的，处理器82具体用于：
根据目标图案的中心点在大地坐标系中的Z轴分量控制无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
可选的，处理器82具体用于：
根据目标图案的中心点在大地坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定无人机与目标图案之间的距离。
根据距离控制无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
可选的，处理器82具体用于：
根据目标图案在大地坐标系中的姿态信息确定航向偏移角，航向偏移角为无人机分别在机体水平坐标系与当地水平坐标系中的航向夹角。
根据航向偏移角控制无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
可选的，三维坐标系还包括机体水平坐标系，位姿信息包括目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量。
可选的，处理器82具体用于：
根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角。
根据夹角控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
可选的，处理器82具体用于：
根据目标图案的中心点在机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定在规划的航线中目标图案与无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角。
根据夹角确定无人机围绕目标图案旋转时的圆环切向线速度。
根据圆环切向线速度控制无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
可选的，目标图案为两个，三维坐标系为相机坐标系，位姿信息包括两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量。
可选的，处理器82具体用于：
根据两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量和Y轴分量控制无人机或者无人机上的云台在机体坐标系中旋转的偏航角。
可选的，偏航角θ为
其中，两个目标图案包括第一目标图案和第二目标图案，x1为第一目标图案在相机坐标系中的X轴分量，y1为第一目标图案在相机坐标系中的Y轴分量，x2为第二目标图案在相机坐标系中的X轴分量，y2为第二目标图案在相机坐标系中的Y轴分量。
可选的，处理器82具体用于：
根据两个目标图案的中心点分别在相机坐标系中的X轴分量和Z轴分量控制无人机上的云台在机体坐标系中旋转的俯仰角。
可选的，俯仰角α为
其中，两个目标图案包括第一目标图案和第二目标图案，x1为第一目标图案在相机坐标系中的X轴分量，z1为第一目标图案在相机坐标系中的Z轴分量，x2为第二目标图案在相机坐标系中的X轴分量，z2为第二目标图案在相机坐标系中的Z轴分量。
可选的，处理器82还用于：
在预设的多个曝光参数中确定采用第一曝光参数进行拍摄。
可选的，处理器82具体用于：
对图像进行降采样获得低分辨率图片。
在低分辨率图片中确定感兴趣区域，感兴趣区域包括目标图案。
在与低分辨率图片对应的高分辨率图片中确定与感兴趣区域对应的待处理区域，高分辨率图片的分辨率高于低分辨率图片的分辨率。
根据待处理区域获得目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值。
根据像素坐标值获得目标图案在三维坐标系中的位姿信息。
本实施例提供的无人机的控制装置，用于执行本发明方法实施例提供的无人机的控制方法，原理相似，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种无人机，包括图11或图12所示实施例提供的无人机的控制装置。
本实施例提供的无人机，包括的无人机的控制装置用于执行本发明方法实施例提供的无人机的控制方法，原理相似，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (39)
1.一种无人机的控制方法，其特征在于，包括：
获取包含目标图案的图像；
根据所述图像获得所述目标图案在三维坐标系中的位姿信息；
根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维坐标系包括相机坐标系，所述位姿信息包括所述目标图案的中心点在所述相机坐标系中的U轴分量、V轴分量和Z轴分量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述目标图案的中心点在所述相机坐标系中的V轴分量控制所述无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述目标图案的中心点在所述相机坐标系中的Z轴分量控制所述无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述目标图案的中心点在所述相机坐标系中的U轴分量控制所述无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维坐标系包括大地坐标系，所述位姿信息包括所述目标图案的中心点在所述大地坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量，以及所述目标图案在所述大地坐标系中的姿态信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述目标图案的中心点在所述大地坐标系中的Z轴分量控制所述无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述目标图案的中心点在所述大地坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定所述无人机与所述目标图案之间的距离；
根据所述距离控制所述无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述目标图案在所述大地坐标系中的姿态信息确定航向偏移角，所述航向偏移角为所述无人机分别在机体水平坐标系与当地水平坐标系中的航向夹角；
根据所述航向偏移角控制所述无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
10.根据权利要求1-4、6-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述三维坐标系还包括机体水平坐标系，所述位姿信息包括所述目标图案的中心点在所述机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述目标图案的中心点在所述机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定所述目标图案与所述无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角；
根据所述夹角控制所述无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述目标图案的中心点在所述机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定在规划的航线中所述目标图案与所述无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角；
根据所述夹角确定所述无人机围绕所述目标图案旋转时的圆环切向线速度；
根据所述圆环切向线速度控制所述无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标图案为两个，所述三维坐标系为相机坐标系，所述位姿信息包括两个目标图案的中心点分别在所述相机坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述两个目标图案的中心点分别在所述相机坐标系中的X轴分量和Y轴分量控制所述无人机或者所述无人机上的云台在机体坐标系中旋转的偏航角。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述偏航角θ为
其中，所述两个目标图案包括第一目标图案和第二目标图案，x1为所述第一目标图案在所述相机坐标系中的X轴分量，y1为所述第一目标图案在所述相机坐标系中的Y轴分量，x2为所述第二目标图案在所述相机坐标系中的X轴分量，y2为所述第二目标图案在所述相机坐标系中的Y轴分量。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案，包括：
根据所述两个目标图案的中心点分别在所述相机坐标系中的X轴分量和Z轴分量控制所述无人机上的云台在机体坐标系中旋转的俯仰角。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述俯仰角α为
其中，所述两个目标图案包括第一目标图案和第二目标图案，x1为所述第一目标图案在所述相机坐标系中的X轴分量，z1为所述第一目标图案在所述相机坐标系中的Z轴分量，x2为所述第二目标图案在所述相机坐标系中的X轴分量，z2为所述第二目标图案在所述相机坐标系中的Z轴分量。
18.根据权利要求1至17任一项所述的方法，其特征在于，所述获取包含目标图案的图像之前，还包括：
在预设的多个曝光参数中确定采用第一曝光参数进行拍摄。
19.根据权利要求1至17任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述图像获得所述目标图案在三维坐标系中的位姿信息，包括：
对所述图像进行降采样获得低分辨率图片；
在所述低分辨率图片中确定感兴趣区域，所述感兴趣区域包括所述目标图案；
在与所述低分辨率图片对应的高分辨率图片中确定与所述感兴趣区域对应的待处理区域，所述高分辨率图片的分辨率高于低分辨率图片的分辨率；
根据所述待处理区域获得所述目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值；
根据所述像素坐标值获得所述目标图案在所述三维坐标系中的位姿信息。
20.一种无人机的控制装置，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器，用于存储程序代码；
所述处理器，调用所述程序代码，当所述程序代码被执行时，用于执行以下操作：
获取包含目标图案的图像；
根据所述图像获得所述目标图案在三维坐标系中的位姿信息；
根据所述位姿信息控制无人机跟踪所述目标图案。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述三维坐标系包括相机坐标系，所述位姿信息包括所述目标图案的中心点在所述相机坐标系中的U轴分量、V轴分量和Z轴分量。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述目标图案的中心点在所述相机坐标系中的V轴分量控制所述无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
23.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述目标图案的中心点在所述相机坐标系中的Z轴分量控制所述无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
24.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述目标图案的中心点在所述相机坐标系中的U轴分量控制所述无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
25.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述三维坐标系包括大地坐标系，所述位姿信息包括所述目标图案的中心点在所述大地坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量，以及所述目标图案在所述大地坐标系中的姿态信息。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述目标图案的中心点在所述大地坐标系中的Z轴分量控制所述无人机在机体坐标系中Z轴方向上的移动速度。
27.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述目标图案的中心点在所述大地坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定所述无人机与所述目标图案之间的距离；
根据所述距离控制所述无人机在机体坐标系中X轴方向上的移动速度。
28.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述目标图案在所述大地坐标系中的姿态信息确定航向偏移角，所述航向偏移角为所述无人机分别在机体水平坐标系与当地水平坐标系中的航向夹角；
根据所述航向偏移角控制所述无人机在机体坐标系中Y轴方向上的移动速度。
29.根据权利要求20-23、25-27中任一项所述的装置，其特征在于，所述三维坐标系还包括机体水平坐标系，所述位姿信息包括所述目标图案的中心点在所述机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量。
30.根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述目标图案的中心点在所述机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定所述目标图案与所述无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角；
根据所述夹角控制所述无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
31.根据权利要求29所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述目标图案的中心点在所述机体水平坐标系中的X轴分量和Y轴分量确定在规划的航线中所述目标图案与所述无人机在机体坐标系中偏航方向之间的夹角；
根据所述夹角确定所述无人机围绕所述目标图案旋转时的圆环切向线速度；
根据所述圆环切向线速度控制所述无人机在机体坐标系中偏航轴上的角速度。
32.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述目标图案为两个，所述三维坐标系为相机坐标系，所述位姿信息包括两个目标图案的中心点分别在所述相机坐标系中的X轴分量、Y轴分量和Z轴分量。
33.根据权利要求32所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述两个目标图案的中心点分别在所述相机坐标系中的X轴分量和Y轴分量控制所述无人机或者所述无人机上的云台在机体坐标系中旋转的偏航角。
34.根据权利要求33所述的装置，其特征在于，所述偏航角θ为
其中，所述两个目标图案包括第一目标图案和第二目标图案，x1为所述第一目标图案在所述相机坐标系中的X轴分量，y1为所述第一目标图案在所述相机坐标系中的Y轴分量，x2为所述第二目标图案在所述相机坐标系中的X轴分量，y2为所述第二目标图案在所述相机坐标系中的Y轴分量。
35.根据权利要求32所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
根据所述两个目标图案的中心点分别在所述相机坐标系中的X轴分量和Z轴分量控制所述无人机上的云台在机体坐标系中旋转的俯仰角。
36.根据权利要求35所述的装置，其特征在于，所述俯仰角α为
其中，所述两个目标图案包括第一目标图案和第二目标图案，x1为所述第一目标图案在所述相机坐标系中的X轴分量，z1为所述第一目标图案在所述相机坐标系中的Z轴分量，x2为所述第二目标图案在所述相机坐标系中的X轴分量，z2为所述第二目标图案在所述相机坐标系中的Z轴分量。
37.根据权利要求20-36任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：
在预设的多个曝光参数中确定采用第一曝光参数进行拍摄。
38.根据权利要求20-36任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器具体用于：
对所述图像进行降采样获得低分辨率图片；
在所述低分辨率图片中确定感兴趣区域，所述感兴趣区域包括所述目标图案；
在与所述低分辨率图片对应的高分辨率图片中确定与所述感兴趣区域对应的待处理区域，所述高分辨率图片的分辨率高于低分辨率图片的分辨率；
根据所述待处理区域获得所述目标图案的中心点在图像坐标系中的像素坐标值；
根据所述像素坐标值获得所述目标图案在所述三维坐标系中的位姿信息。
39.一种无人机，其特征在于，包括：如权利要求20-38任一项所述的无人机的控制装置。
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