CN111510684A - 一种vr辅助航拍的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VR辅助航拍的方法,具体包括以下步骤:S1、在飞行前,通过阅读无人机参数了解无人机摄像头的横向视角θ,另外通过无人机系统的辅助模块中GPS定位模块对拍摄场景尺寸进行标定和测量,本发明涉及无人机航拍技术领域。该VR辅助航拍的方法,通过利用SURF算法配准较快的优点,在其基础上提出一种基于飞行状态参数的局部配准算法,利用无人机飞行状态参数来确定无人机帧之间的重叠区域,仅在重叠区域内进行图像配准,将减少特征提取的个数和时间,此无人机航拍序列抽取算法具有通用性和普适性,不同无人机配置参数不同,但将实际参数代人即可达到无人机影像抽取的目标,提高了在重叠区域内寻找特征点以及拼接效率。
Description
技术领域
本发明涉及无人机航拍技术领域,具体为一种VR辅助航拍的方法。
背景技术
无人机航拍摄影是以无人驾驶飞机作为空中平台,以机载遥感设备,如高分辨率CCD数码相机、轻型光学相机、红外扫描仪,激光扫描仪、磁测仪等获取信息,用计算机对图像信息进行处理,并按照一定精度要求制作成图像,全系统在设计和最优化组合方面具有突出的特点,是集成了高空拍摄、遥控、遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术。
利用无人机航拍采集数据可用于交通事故现场模拟、森林火灾检测、灾害的应急保障口等,虽然无人机航拍影像有对地分辨率高、实时性强、成本较低的优点,但在获得高清图像的要求下,单张无人机图像往往无法覆盖整个兴趣区域,另外在无人机进行航拍的过程中对于空中的气流等信息需要进行实时监测与信息反馈,以保证无人机航拍的稳定性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种VR辅助航拍的方法,解决了现有无人机航拍影像在获得高清图像的要求下,单张无人机图像往往无法覆盖整个兴趣区域,另外在无人机进行航拍的过程中对于空中的气流等信息需要进行实时监测与信息反馈,以保证无人机航拍稳定性的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种VR辅助航拍的方法,具体包括以下步骤:
S1、在飞行前,通过阅读无人机参数了解无人机摄像头的横向视角θ,另外通过无人机系统的辅助模块中GPS定位模块对拍摄场景尺寸进行标定和测量,精度较高,飞行中,通过动航行模式使无人机保持对地高度和飞行速度的一致,在飞行后,保证视频拍摄到拍摄场景的每一处,做好路线规划;
S2、利用无人航拍器上设置的高分辨率CCD数码相机的摄像头对拍摄场景进行影响采集,然后通过影像采集模块将影像信息传输到中央系统处理中心中,此时中央系统处理中心将影像信息传输到影像处理模块中,影像处理模块内部的影像接收模块对影像信息进行接收,并且同时将信息输出到影像排序模块中,对影像特定帧抽取后,然后对帧图像进行拼接,通过改进后的SURF算法进行局部配准,实现对影像拼接效率的提高;
S3、利用SURF算法配准较快的优点,在其基础上提出一种基于飞行状态参数的局部配准算法,利用无人机飞行状态参数来确定无人机帧之间的重叠区域,仅在重叠区域内进行图像配准,将减少特征提取的个数和时间,为方便计算重叠区域,结合飞行参数设计出影像帧抽取算法,使相邻帧间有固定重叠度,为满足图像高清度的要求,由于摄像头参数一定,图像目标对地分辨率大小即决定飞行高度,结合目标区域进行路线规划;
S4、在无人机航拍过程中通过辅助模块中的雷达监测模块与气流监测模块实时的对无人机周围方圆500米的物体进行扫描,通过红外扫描模块对物体的轮廓进行扫描并反馈到中央系统处理中心,通过对于气流的方向与流速进行监测,有效地避免因为外物与气流因素影响无人机的正常拍摄,在每一次的航拍行程中均对航行路线、时间以及影像信息进行总结和记录;
S5、使用者可以通过控制器与移动终端对无人航拍器进行方便的控制以及对无人航拍器的信息进行及时了解,在无人航拍器出现故障的时候可以及时的通过应急处理模块对无人航拍器进行收回处理,保证无人航拍器的使用。
优选的,所述影像采集模块和中央系统处理中心,所述影像采集模块的输出端与中央系统处理中心的输入端连接,所述中央系统处理中心分别与存储模块和辅助模块实现双向连接,所述中央系统处理中心与影像处理模块实现双向连接,并且中央系统处理中心与应急处理模块实现双向连接,所述中央系统处理中心与无线收发模块实现双向连接,并且无线收发模块分别与移动终端和控制器实现双向连接。
优选的,所述影像处理模块包括影像接收模块、影像排序模块、影像抽取模块、影像配准模块、影像拼接模块与影像输出模块,所述影像接收模块的输入端与中央系统处理中心的输出端连接,并且中央系统处理中心的输入端与影像输出模块的输出端连接。
优选的,所述影像接收模块的输出端与影像排序模块的输入端连接,并且影像排序模块的输出端与影像抽取模块的输入端连接,所述影像抽取模块的输出端与影像配准模块的输入端连接,并且影像配准模块的输出端与影像拼接模块的输入端连接,所述影像拼接模块的输出端与影像输出模块的输入端连接。
优选的,所述辅助模块包括雷达监测模块、气流监测模块、红外扫描模块与GPS定位模块。
优选的,所述存储模块包括数据接口模块、信息接收模块、信息总结模块与信息记录模块,并且数据接口模块与中央系统处理中心实现双向连接。
优选的,所述数据接口模块与信息接收模块实现双向连接,并且信息接收模块与信息总结模块实现双向连接,所述信息总结模块与信息记录模块实现双向连接。
优选的,所述影像抽取模块的抽取原理:因为无人机飞行匀速,所以设置一个抽取帧周期,将一段视频看成固定帧总数的图片的集合,在其中每隔固定帧数取一帧,那么抽取出的相邻每帧具有固定重叠度,其中,抽取帧周期PERIOD和抽取出的帧数m满足关系式:PERIOD=VROVRALFRAMES/m。
(三)有益效果
本发明提供了一种VR辅助航拍的方法。与现有技术相比具备以下有益效果:
(1)、该VR辅助航拍的方法,通过利用SURF算法配准较快的优点,在其基础上提出一种基于飞行状态参数的局部配准算法,利用无人机飞行状态参数来确定无人机帧之间的重叠区域,仅在重叠区域内进行图像配准,将减少特征提取的个数和时间,为方便计算重叠区域,结合飞行参数设计出影像帧抽取算法,使相邻帧间有固定重叠度,为满足图像高清度的要求,由于摄像头参数一定,图像目标对地分辨率大小即决定飞行高度,结合目标区域进行路线规划,综上所述:此无人机航拍序列抽取算法具有通用性和普适性,不同无人机配置参数不同,但将实际参数代人即可达到无人机影像抽取的目标,提高了在重叠区域内寻找特征点以及拼接效率。
(2)、该VR辅助航拍的方法,通过在无人机航拍过程中通过辅助模块中的雷达监测模块与气流监测模块实时的对无人机周围方圆500米的物体进行扫描,通过红外扫描模块对物体的轮廓进行扫描并反馈到中央系统处理中心,通过对于气流的方向与流速进行监测,有效地避免因为外物与气流因素影响无人机的正常拍摄,在每一次的航拍行程中均对航行路线、时间以及影像信息进行总结和记录,可以方便的对无人机在航拍过程中的信息进行记录。
(3)、该VR辅助航拍的方法,通过影像接收模块的输出端与影像排序模块的输入端连接,并且影像排序模块的输出端与影像抽取模块的输入端连接,所述影像抽取模块的输出端与影像配准模块的输入端连接,并且影像配准模块的输出端与影像拼接模块的输入端连接,所述影像拼接模块的输出端与影像输出模块的输入端连接,可以实现对影像的高度拼接,使无人机航拍的效率更高。
附图说明
图1为本发明系统的结构原理框图;
图2为本发明影像处理模块的结构原理框图;
图3为本发明高清影像快速拼接方法的流程图;
图4为本发明辅助模块的结构原理框图;
图5为本发明存储模块的结构原理框图。
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,所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-5,本发明实施例提供一种技术方案:一种VR辅助航拍的方法,具体包括以下步骤:
S1、在飞行前,通过阅读无人机参数了解无人机摄像头的横向视角θ,另外通过无人机系统的辅助模块中GPS定位模块对拍摄场景尺寸进行标定和测量,精度较高,飞行中,通过动航行模式使无人机保持对地高度和飞行速度的一致,在飞行后,保证视频拍摄到拍摄场景的每一处,做好路线规划;
S2、利用无人航拍器上设置的高分辨率CCD数码相机的摄像头对拍摄场景进行影响采集,然后通过影像采集模块将影像信息传输到中央系统处理中心中,此时中央系统处理中心将影像信息传输到影像处理模块中,影像处理模块内部的影像接收模块对影像信息进行接收,并且同时将信息输出到影像排序模块中,对影像特定帧抽取后,然后对帧图像进行拼接,通过改进后的SURF算法进行局部配准,实现对影像拼接效率的提高;
S3、利用SURF算法配准较快的优点,在其基础上提出一种基于飞行状态参数的局部配准算法,利用无人机飞行状态参数来确定无人机帧之间的重叠区域,仅在重叠区域内进行图像配准,将减少特征提取的个数和时间,为方便计算重叠区域,结合飞行参数设计出影像帧抽取算法,使相邻帧间有固定重叠度,为满足图像高清度的要求,由于摄像头参数一定,图像目标对地分辨率大小即决定飞行高度,结合目标区域进行路线规划;
S4、在无人机航拍过程中通过辅助模块中的雷达监测模块与气流监测模块实时的对无人机周围方圆500米的物体进行扫描,通过红外扫描模块对物体的轮廓进行扫描并反馈到中央系统处理中心,通过对于气流的方向与流速进行监测,有效地避免因为外物与气流因素影响无人机的正常拍摄,在每一次的航拍行程中均对航行路线、时间以及影像信息进行总结和记录;
S5、使用者可以通过控制器与移动终端对无人航拍器进行方便的控制以及对无人航拍器的信息进行及时了解,在无人航拍器出现故障的时候可以及时的通过应急处理模块对无人航拍器进行收回处理,保证无人航拍器的使用。
本发明中,包括:影像采集模块和中央系统处理中心,所述影像采集模块的输出端与中央系统处理中心的输入端连接,所述中央系统处理中心分别与存储模块和辅助模块实现双向连接,所述中央系统处理中心与影像处理模块实现双向连接,并且中央系统处理中心与应急处理模块实现双向连接,所述中央系统处理中心与无线收发模块实现双向连接,并且无线收发模块分别与移动终端和控制器实现双向连接。
本发明中,影像处理模块包括影像接收模块、影像排序模块、影像抽取模块、影像配准模块、影像拼接模块与影像输出模块,所述影像接收模块的输入端与中央系统处理中心的输出端连接,并且中央系统处理中心的输入端与影像输出模块的输出端连接。
本发明中,影像接收模块的输出端与影像排序模块的输入端连接,并且影像排序模块的输出端与影像抽取模块的输入端连接,所述影像抽取模块的输出端与影像配准模块的输入端连接,并且影像配准模块的输出端与影像拼接模块的输入端连接,所述影像拼接模块的输出端与影像输出模块的输入端连接。
本发明中,辅助模块包括雷达监测模块、气流监测模块、红外扫描模块与GPS定位模块。
本发明中,存储模块包括数据接口模块、信息接收模块、信息总结模块与信息记录模块,并且数据接口模块与中央系统处理中心实现双向连接。
本发明中,数据接口模块与信息接收模块实现双向连接,并且信息接收模块与信息总结模块实现双向连接,所述信息总结模块与信息记录模块实现双向连接。
本发明,影像抽取模块的抽取原理:因为无人机飞行匀速,所以设置一个抽取帧周期(PERIOD),将一段视频看成固定帧总数的图片的集合,在其中每隔固定帧数取一帧,那么抽取出的相邻每帧具有固定重叠度,其中,抽取帧周期PERIOD和抽取出的帧数m满足关系式:PERIOD=VROVRALFRAMES/m,同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种VR辅助航拍的方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
S1、在飞行前,通过阅读无人机参数了解无人机摄像头的横向视角θ,另外通过无人机系统的辅助模块中GPS定位模块对拍摄场景尺寸进行标定和测量,精度较高,飞行中,通过动航行模式使无人机保持对地高度和飞行速度的一致,在飞行后,保证视频拍摄到拍摄场景的每一处,做好路线规划;
S2、利用无人航拍器上设置的高分辨率CCD数码相机的摄像头对拍摄场景进行影响采集,然后通过影像采集模块将影像信息传输到中央系统处理中心中,此时中央系统处理中心将影像信息传输到影像处理模块中,影像处理模块内部的影像接收模块对影像信息进行接收,并且同时将信息输出到影像排序模块中,对影像特定帧抽取后,然后对帧图像进行拼接,通过改进后的SURF算法进行局部配准,实现对影像拼接效率的提高;
S3、利用SURF算法配准较快的优点,在其基础上提出一种基于飞行状态参数的局部配准算法,利用无人机飞行状态参数来确定无人机帧之间的重叠区域,仅在重叠区域内进行图像配准,将减少特征提取的个数和时间,为方便计算重叠区域,结合飞行参数设计出影像帧抽取算法,使相邻帧间有固定重叠度,为满足图像高清度的要求,由于摄像头参数一定,图像目标对地分辨率大小即决定飞行高度,结合目标区域进行路线规划;
S4、在无人机航拍过程中通过辅助模块中的雷达监测模块与气流监测模块实时的对无人机周围方圆500米的物体进行扫描,通过红外扫描模块对物体的轮廓进行扫描并反馈到中央系统处理中心,通过对于气流的方向与流速进行监测,有效地避免因为外物与气流因素影响无人机的正常拍摄,在每一次的航拍行程中均对航行路线、时间以及影像信息进行总结和记录;
S5、使用者可以通过控制器与移动终端对无人航拍器进行方便的控制以及对无人航拍器的信息进行及时了解,在无人航拍器出现故障的时候可以及时的通过应急处理模块对无人航拍器进行收回处理,保证无人航拍器的使用。
2.根据权利要求1所述的一种VR辅助航拍的方法,包括:影像采集模块和中央系统处理中心,所述影像采集模块的输出端与中央系统处理中心的输入端连接,其特征在于:所述中央系统处理中心分别与存储模块和辅助模块实现双向连接,所述中央系统处理中心与影像处理模块实现双向连接,并且中央系统处理中心与应急处理模块实现双向连接,所述中央系统处理中心与无线收发模块实现双向连接,并且无线收发模块分别与移动终端和控制器实现双向连接。
3.根据权利要求2所述的一种VR辅助航拍的方法,其特征在于:所述影像处理模块包括影像接收模块、影像排序模块、影像抽取模块、影像配准模块、影像拼接模块与影像输出模块,所述影像接收模块的输入端与中央系统处理中心的输出端连接,并且中央系统处理中心的输入端与影像输出模块的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的一种VR辅助航拍的方法,其特征在于:所述影像接收模块的输出端与影像排序模块的输入端连接,并且影像排序模块的输出端与影像抽取模块的输入端连接,所述影像抽取模块的输出端与影像配准模块的输入端连接,并且影像配准模块的输出端与影像拼接模块的输入端连接,所述影像拼接模块的输出端与影像输出模块的输入端连接。
5.根据权利要求2所述的一种VR辅助航拍的方法,其特征在于:所述辅助模块包括雷达监测模块、气流监测模块、红外扫描模块与GPS定位模块。
6.根据权利要求2所述的一种VR辅助航拍的方法,其特征在于:所述存储模块包括数据接口模块、信息接收模块、信息总结模块与信息记录模块,并且数据接口模块与中央系统处理中心实现双向连接。
7.根据权利要求6所述的一种VR辅助航拍的方法,其特征在于:所述数据接口模块与信息接收模块实现双向连接,并且信息接收模块与信息总结模块实现双向连接,所述信息总结模块与信息记录模块实现双向连接。
8.根据权利要求3所述的一种VR辅助航拍的方法,其特征在于:所述影像抽取模块的抽取原理:因为无人机飞行匀速,所以设置一个抽取帧周期,将一段视频看成固定帧总数的图片的集合,在其中每隔固定帧数取一帧,那么抽取出的相邻每帧具有固定重叠度,其中抽取帧周期PERIOD和抽取出的帧数m满足关系式:PERIOD=VROVRALFRAMES/m。
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