CN109905609A - 一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，包括以下步骤：获取无人机输出的触发信号；所述触发信号用于控制无人机上的指示灯，显示无人机进行摄像的执行状态；将触发信号转换为脉冲信号；根据脉冲信号控制摄像设备执行采集图像操作。通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法及装置，实现可通过无人机控制改装的摄像设备。

Description

一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法及装置

技术领域

本发明属于航拍的技术领域，具体涉及一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法及装置。

背景技术

随着无人机民用化不断推进，越来越多的无人机应用于环境测绘、地质勘测、地貌信息收集、电力巡检等场合。由于厂商所生产的无人机，其搭载的原装摄像设备并非专用设备、使用局限性高，致使无人机在上述领域中的效率是极为低下的。

为了提高无人机在特殊作业中的效率，需要将原装摄像设备改装为专用摄像设备。其中，专用摄像设备与无人机的机械连接是较为容易实现。难点在于，专用摄像设备与无人机不适配的问题。由于无人机的电气控制系统是无人机厂商自主研发设计的，用户的专用摄像设备无法与无人机进行电气控制连接；使得无人机的遥控设备无法控制专用摄像设备。

因此，需要额外的遥控设备，单独控制专用摄像设备进行作业；但这无疑对改装的硬件要求高，且加大了用户的操作难度。

发明内容

本发明的目的是要解决额外摄像设备难以与无人机电气控制连接的技术问题，提供一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法及装置，实现可通过无人机控制改装的摄像设备。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，包括以下步骤：

获取无人机输出的触发信号；所述触发信号用于控制无人机上的指示灯，显示无人机进行摄像的执行状态；

将触发信号转换为脉冲信号；

根据脉冲信号控制摄像设备执行采集图像操作。

进一步地，在获取无人机输出的触发信号之前，还包括：

基于用户操作遥控设备生成指示无人机采集图像的拍摄指令；

将拍摄指令发送至无人机，无人机根据拍摄指令生成触发信号。

进一步地，获取无人机输出的触发信号之前，还包括：

基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；

将所述航拍参数发送至无人机，无人机根据航拍参数飞行并在飞行过程中生成拍摄指令；

根据拍摄指令生成触发信号。

进一步地，所述无人机上还设置有用于输出触发信号的指示灯控制单元；该指示灯控制单元设置有至少一输出信号引脚；指示灯与输出信号引脚连接。

进一步地，所述摄像设备执行采集图像操作，其具体包括：

获取无人机的飞行状态数据；

根据飞行姿态参数调整摄像设备的拍摄角度。

进一步地，所述根据飞行姿态参数调整摄像设备的拍摄角度，其具体包括：

根据飞行姿态参数，建立的摄像设备拍摄角度的多目标优化模型；求解所述多目标优化模型以确定拍摄角度；

其中，所述多目标优化模型包括n个决策变量参数、k个目标函数和m个约束条件；所述决策变量参数为所述飞行姿态参数；目标函数、约束条件及决策变量参数之间的关系为：

Maxmize/Minimize y＝f(x)＝(f₁(x)，f₂(x)，......f_k(x))

Subject to g(x)＝(g₁(x)，g₂(x)，......g_m(x))

其中，x＝(x₁，x₂，......x_n)∈X；y＝(y₁，y₂，......y_n)∈Y

其中，这里x表示决策向量，y表示目标向量，X表示由x所构成的目标决策空间，Y表示由y所构成的目标空间，g(x)为约束条件；

求解所述多目标优化模型以确定拍摄角度的过程，即寻求使f(X^*)在满足约束条件，且达到最优解。

进一步地，所述摄像设备上设置有采集飞行姿态参数的传感器组件。

本发明还提供了一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的装置，包括：

获取模块，其与无人机连接并获取无人机输出的触发信号；所述触发信号用于控制无人机上的指示灯，显示无人机进行摄像的执行状态；

转换模块，其用于将触发信号转换为脉冲信号；

控制模块，其根据脉冲信号控制摄像设备执行采集图像操作。

进一步地，还包括：

传感器组件，其用于采集无人机的飞行状态数据；

所述控制模块根据飞行姿态参数调整摄像设备的拍摄角度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

无人机或无人机上的负载执行相应的控制指令时，无人机机身上的指示灯会显示相应的执行状态。而通过获取无人机进行摄像时，显示摄像执行状态的指示灯的触发信号；进一步地将触发信号转换为脉冲信号；根据脉冲信号来控制改装摄像设备。进而解决改装摄像设备与无人机不匹配的问题，使得改装摄像设备仍然可通过无人机及其电气控制系统进行控制。不仅简化了对改装摄像设备的操作，还提高了操作便利性，也提高无人机在测绘等领域的高效工作。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法的一示意性流程图；

图2是本发明的多目标优化模型的实例示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法及装置。对于本领域技术人员将会显而易见的是，本发明的实施例可以应用于各种类型的无人机，该无人机能够实现用专用摄像设备的替换原搭载的摄像设备即可。而其中摄像设备与无人机的机械连接，是本领域的技术人员根据实际的无人机、摄像设备和现有技术可实现的。

实施例1

现有的方案中，无人机所搭载的原装摄像设备，用户可通过操控遥控设备，可以对无人机进行相应的拍摄控制。在环境测绘作业中，现有的无人机所搭载的原装摄像设备，由于不是专业摄像设备，导致测绘工作效率极为低下。为此，申请人需要对无人机进行改进，将额外的摄像设备替换无人机的原装摄像设备(为了描述方便，额外的摄像设备在下文统一称为改装摄像设备)。但申请人发现，由于改装摄像设备与无人机不适配，用户是无法通过无人机的电气控制系统、或遥控设备控制拍摄的。

而现有的解决方案：一种是寻求无人机厂商协助，调整改装摄像设备以适配现有无人机；由于不同厂商之间的无人机并不通用，该方案的局限性高。另一种是，改装摄像设备配设有独立的遥控器，以控制改装摄像设备作业；但对改装摄像设备的硬件要求高，且加大了用户的操作难度，成本高。

为此，本发明提供了一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，图1是本方法的一示意性流程图，具体包括如下内容。

步骤100，获取无人机输出的触发信号。其中，所述触发信号用于控制无人机上的指示灯，显示无人机进行摄像的执行状态。

在本实施例中，需要说明的是，现有的无人机，为了使用户可以确定其操作的控制指令是否已发送至无人机、以及是否被无人机或无人机上的负载(如摄像设备、喷洒设备等)正确执行，主要通过无人机机身上的若干指示灯、或者是遥控设备上的指示灯来进行指示。

作为一种实例，在无机人开启时需要初始化，而机身上的指示灯会显示整个初始化过程的执行状态：初始化中，机身上的指示灯闪烁红灯；完成初始化后，机身上的指示灯为绿灯。

在本实施例中，无机人上设置有摄像设备(负载)，指示灯会显示摄像设备显示整个摄像过程的执行状态：开始拍摄时，摄像设备自动调整拍摄参数，机身上的指示灯闪烁绿灯；当完成拍摄时，指示灯常亮后关闭。而拍摄失败时，遥控设备或机身上的指示灯闪烁红灯。

在本实施例中，触发信号是用于控制无人机的指示灯启闭的。而触发信号是无人机的电气控制系统所输出的，这是本领域的公知技术。

作为实例，无人机的电气控制系统包括有指示灯控制单元，如单片机、控制电路等。指示灯控制单元具有多个引脚，不同功能的引脚连接不同的电器，如电压输入的引脚连接电源，而输出信号引脚则可以连接指示灯。指示灯控制单元收到相应指令而生成触发信号，触发信号孔指示灯的启闭。而在无人机的电气控制系统中，找出指示灯控制单元的输出信号引脚，通过引线与输出信号引脚，即可获取相应的触发信号；这是本领域的技术人员可通过本技术方案即可实现的。

在本实施例中，并不限定所述触发信号所指示的进行摄像的执行状态：触发信号可以指示是开始拍摄的状态，触发信号也可以指示是拍摄失败时的状态。优选地，触发信号是开始拍摄的状态：由于无人机所搭载的原装设备被拆除，无人机检测、反馈拍摄失败都需要时间，特别在自动航拍时，容易影响拍摄效果。而触发信号是开始拍摄的状态，能够实现立即响应触发信号进行拍照。

步骤200，将触发信号转换为脉冲信号。

在本实施例中，需要将该触发信号进行提取，为了不增加额外的装置。本发明实施例提供的摄像模块，其设置有一脉冲信号获取组件。脉冲信号获取组件包括相互连接的获取模块和脉冲信号转换模块。获取模块与无人机的电气控制系统连接，用于获取触发信号。脉冲信号转换模块被配置为将触发信号转换为脉冲信号，这是本领域的技术人员可根据本技术方案实现的。

步骤300，根据脉冲信号控制摄像设备执行采集图像操作。

在本实施例中，改装摄像设备可以是相机，也可以是相机与无人机云台的组合设备。当改装摄像设备仅仅是相机时，相机的拍摄角度通过无人机搭载的无人机云台调控，脉冲信号获取组件与相机连接，当相机获取到脉冲信号即进行拍摄。

作为另一种实例：当改装摄像设备为相机和相机云台的组合设备时。改装摄像设备还内置有控制相机、以及相机云台的控制模块。控制模块还与脉冲信号获取组件连接，控制模块获取脉冲信号时，控制相机云台调整合适的拍摄角度，完成后控制相机进行拍摄。本发明并不限定改装摄像设备的实际结构和功能。

本发明所述的一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法工作原理是：

无人机或无人机上的负载执行相应的控制指令时，无人机机身上的指示灯会显示相应的执行状态。而通过获取无人机进行摄像时，显示摄像执行状态的指示灯的触发信号；进一步地将触发信号转换为脉冲信号；根据脉冲信号来控制改装摄像设备。进而解决改装摄像设备与无人机不匹配的问题，使得改装摄像设备仍然可通过无人机及其电气控制系统进行控制。

在本发明中，对于触发信号的生成，其实现方式可以是用户通过遥控设备触发；也可以是无人机执行自动航拍时触发。具体地，当触发信号为用户通过遥控设备触发时，在获取无人机输出的触发信号之前，还包括：

步骤011，基于用户操作遥控设备生成指示无人机采集图像的拍摄指令；

步骤012，将拍摄指令发送至无人机，无人机根据拍摄指令生成触发信号。

在本实施例中，用户通过无人机的遥控器，向无人机发送拍摄指令。无人机的电气控制系统获取拍摄指令后，会生成拍摄信号和触发信号，拍摄信号用于控制原摄像设备作业。而触发信号则是控制相应指示灯启闭的。进而实现改装摄像设备，亦可通过遥控设备控制。

具体地，当触发信号为无人机执行自动航拍时触发时，在获取无人机输出的触发信号之前，还包括：

步骤021，基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；

在本实施例中，用户通过遥控设备或智能终端的显示界面，设定航拍参数，航拍参数包括飞行航线、飞行高度、飞行速度、拍摄距离间隔、拍摄时间间隔等。通过航拍参数实现无人机的自动航拍，是本领域的现有技术，此处不做过多陈述。

步骤022，将所述航拍参数发送至无人机，无人机根据航拍参数飞行并在飞行过程中生成拍摄指令。

在本实施例中，通过遥控设备将航拍参数发送至无人机，以便于无人机可以根据航拍参数进行飞行，并在飞行过程中进行拍摄作业。如上所述的，航拍参数里面包括拍摄距离间隔和拍摄时间间隔，当满足两者阀值时，无人机的电气控制系统会自动生成拍摄指令。

实施例2

本实施例2提供了一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法及装置，本实施例2中的步骤300，摄像设备执行采集图像操作，其具体包括：

步骤310，获取无人机的飞行状态数据；

步骤320，根据飞行姿态参数调整摄像设备的拍摄角度。

在本实施例中，实施例2与实施例1的方法和原理相同，而本实施例2的改装摄像设备是相机与相机云台的组合设备。其中，相机云台相当于无人机云台，相机云台用于调整相机的拍摄角度。

需要说明的是，本实施例2并不限定相机与相机云台的实际结构及连接方式，其中，摄像设备通过相机云台与无人机连接。

在本实施例中，相机云台调控拍摄角度，需要依据无人机当前的飞行姿态参数。由于额外的摄像设备与无人机不适配，无人机的电路控制系统无法控制相机云台，相机云台也无法获取无人机上的飞行姿态参数。为此，所述摄像设备的相机云台上设置有采集飞行姿态参数的传感器组件，以实现相机云台根据飞行姿态参数调控相机的拍摄角度。

需要说明的是，飞行姿态采集传感器是本领域的公知技术，此处不做过多陈述。

进一步地，所述根据飞行姿态参数调整摄像设备的拍摄角度，其具体包括：

根据飞行姿态参数，建立的摄像设备拍摄角度的多目标优化模型；求解所述多目标优化模型以确定拍摄角度；

其中，所述多目标优化模型包括n个决策变量参数、k个目标函数和m个约束条件；所述决策变量参数为所述飞行姿态参数；目标函数、约束条件及决策变量参数之间的关系为：

Maxmize/Minimize y＝f(x)＝(f₁(x)，f₂(x)，......f_k(x))

Subject to g(x)＝(g₁(x)，g₂(x)，......g_m(x))

其中，x＝(x₁，x₂，......x_n)∈X；y＝(y₁，y₂，......y_n)∈Y

其中，这里x表示决策向量，y表示目标向量，X表示由x所构成的目标决策空间，Y表示由y所构成的目标空间，g(x)为约束条件；

求解所述多目标优化模型以确定拍摄角度的过程，即寻求使f(X^*)在满足约束条件，且达到最优解。

作为一种实例，如图2所示，包括飞行器和相机A。相机A与水平面的夹角Ω为45°时，是最佳拍摄角度，如图2中的左侧示意图。而在实际飞行作业中，飞行器会发生一定的倾斜，如图2中的右侧示意图。飞行器的倾斜使得相机A与水平面的夹角Ω发生改变，为此，需要调整飞行器与相机A的夹角θ，以调整相机A与水平面的夹角Ω₁为45°或解决45°。

在上述实例中，可通过采集横滚角(R)，俯仰角(P)，偏航角(L)，用于表示当前无人机的姿态，即x₁＝R、x₂＝P和x₃＝L。建立的调整夹角Ω₁的多目标优化模型；求解所述多目标优化模型以确定当前飞行状态下的最优拍摄角度：夹角Ω₁。

在本实施例中，实际的多目标优化模型，是本领域的技术人员可根据飞行器和相机的实际结构，以及相应的飞行状态参数等进行设计的，为此简略说明。

在本实施例中，可通过加速度计，陀螺仪，磁罗盘，GPS等姿态传感器，采集飞行姿态参数。

本发明还提供了一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的装置，包括：

获取模块，其与无人机连接并获取无人机输出的触发信号；所述触发信号用于控制无人机上的指示灯，显示无人机进行摄像的执行状态；

转换模块，其用于将触发信号转换为脉冲信号；

控制模块，其根据脉冲信号控制摄像设备执行采集图像操作。

进一步地，所述通过获取无人机信号来控制摄像设备的装置还包括：

传感器组件，其用于采集无人机的飞行状态数据；

所述控制模块根据飞行姿态参数调整摄像设备的拍摄角度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取无人机输出的触发信号；所述触发信号用于控制无人机上的指示灯，显示无人机进行摄像的执行状态；

将触发信号转换为脉冲信号；

根据脉冲信号控制摄像设备执行采集图像操作。

2.根据权利要求1所述的通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，其特征在于，在获取无人机输出的触发信号之前，还包括：

基于用户操作遥控设备生成指示无人机采集图像的拍摄指令；

将拍摄指令发送至无人机，无人机根据拍摄指令生成触发信号。

3.根据权利要求1所述的通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，其特征在于，获取无人机输出的触发信号之前，还包括：

基于用户操作确定用于指示无人机航拍状态的航拍参数；

将所述航拍参数发送至无人机，无人机根据航拍参数飞行并在飞行过程中生成拍摄指令；

根据拍摄指令生成触发信号。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，其特征在于：

所述无人机上还设置有用于输出触发信号的指示灯控制单元；该指示灯控制单元设置有至少一输出信号引脚；指示灯与输出信号引脚连接。

5.根据权利要求1所述的通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，其特征在于，所述摄像设备执行采集图像操作，其具体包括：

获取无人机的飞行状态数据；

根据飞行姿态参数调整摄像设备的拍摄角度。

6.根据权利要求5所述的通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，其特征在于，所述根据飞行姿态参数调整摄像设备的拍摄角度，其具体包括：

根据飞行姿态参数，建立的摄像设备拍摄角度的多目标优化模型；求解所述多目标优化模型以确定拍摄角度；

其中，所述多目标优化模型包括n个决策变量参数、k个目标函数和m个约束条件；所述决策变量参数为所述飞行姿态参数；目标函数、约束条件及决策变量参数之间的关系为：

Maxmize/Minimize y＝f(x)＝(f₁(x)，f₂(x)，......f_k(x))

Subject to g(x)＝(g₁(x)，g₂(x)，......g_m(x))

其中，x＝(x₁，x₂，......x_n)∈X；y＝(y₁，y₂，......y_n)∈Y

其中，这里x表示决策向量，y表示目标向量，X表示由x所构成的目标决策空间，Y表示由y所构成的目标空间，g(x)为约束条件；

求解所述多目标优化模型以确定拍摄角度的过程，即寻求使f(X^*)在满足约束条件，且达到最优解。

7.根据权利要求5所述的通过获取无人机信号来控制摄像设备的方法，其特征在于，所述摄像设备上设置有采集飞行姿态参数的传感器组件。

8.一种通过获取无人机信号来控制摄像设备的装置，其特征在于，包括：

获取模块，其与无人机连接并获取无人机输出的触发信号；所述触发信号用于控制无人机上的指示灯，显示无人机进行摄像的执行状态；

转换模块，其用于将触发信号转换为脉冲信号；

控制模块，其根据脉冲信号控制摄像设备执行采集图像操作。

9.根据权利要求8所述的通过获取无人机信号来控制摄像设备的装置，其特征在于，还包括：

传感器组件，其用于采集无人机的飞行状态数据；

所述控制模块根据飞行姿态参数调整摄像设备的拍摄角度。