CN112383993B - 无人机编队的渐变色灯效控制方法、系统及无人机编队 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无人机控制技术领域，公开了一种无人机编队的渐变色灯效控制方法、系统及无人机编队，包括读取无人机编队的队形、位置、路径数据；基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置，并计算尺寸、物理边界及其他相关参数，得到并记录整段路径中的边界；设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数；自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色；存储灯效颜色计算结果，并基于计算的等效颜色控制无人机进行灯光展示。本发明能够实现无人机编队的渐变色灯光表演灯效，提升视觉效果。本发明能够全程自动生成所需的无人机编队渐变色表演灯光效果，自动上色和保存，无需人工干预。

Description

无人机编队的渐变色灯效控制方法、系统及无人机编队
技术领域
本发明属于无人机控制技术领域，尤其涉及一种无人机编队的渐变色灯效控制方法、系统及无人机编队。
背景技术
目前，随着无人机技术的飞速发展，无人机灯光秀应运而生。无人机在进行灯光秀表演时，一般是需要多个无人机相互配合，在空中(多数在夜空)形成灯光图案。
无人机灯效中渐变色是应用最为广泛的灯效之一，而传统带灯光的无人机，只能发出一个颜色的灯光，且灯光过渡非常生硬；渐变灯效的实现很复杂，且不能自动化实现。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有无人机编队表演的渐变色灯效实现较为复杂，无法自动化生成。现有的渐变色灯效色彩变化不够精细，视觉效果欠佳。
解决以上问题及缺陷的难度为：需要开发自动化算法及软件进行实现，且能够自动适应各种队形及颜色需求。
解决以上问题及缺陷的意义为：可以实现快速通用的无人机编队灯光表演渐变色等效上色，无需人工匹配位置及颜色，快速的生成预设的效果，提高表演设计效率。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无人机编队的渐变色灯效控制方法、系统及无人机编队。
本发明是这样实现的，一种无人机编队的渐变色灯效控制方法，所述无人机编队的渐变色灯效控制方法包括：
步骤一，读取无人机编队的队形、位置、路径数据。
步骤二，基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置，并计算所述队形尺寸、所述无人机编队的物理边界，得到并记录整段路径中的最大边界Xmax,Xmin,Ymax,Ymin,Zmax,Zmin。
其中，路径数据包括整个编队飞行的的动作。根据所有动作可获得最大飞行边界，这个边界用于下一步颜色的匹配和实现。
步骤三，设定渐变色的颜色队列及方向。颜色队列为：C1(R1,G1,B1),C2(R2,G2,B2)…Cn(Rn,Gn,Bn)，方向为r。
步骤四，基于步骤二中的参数测量结果及步骤三中选择的灯效参数，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色。
步骤五，存储灯效颜色计算结果，并基于计算的等效颜色控制无人机进行灯光展示。
在本发明中，颜色队列指对编队上色的若干颜色，该方法可实现自动从此几个颜色的渐变色过渡效果。现有技术不存在类似自动化技术，均依靠手工完成。本发明的意义就在于自动实现。
进一步，步骤一中，所述无人机编队的队形、位置、路径数据包括：
无人机数量i、三维坐标系中的每架无人机的空间位置x,y,z及飞行时间帧数t。
进一步，步骤二中，所述基于获取的数据分析确定无人机编队的边界包括：
利用下式进行无人机编队边界确定：
Figure BDA0002745381750000021
其中，Xmax,Xmin为X方向的最大最小值，Ymax,Ymin为Y方向的最大最小值，Zmax,Zmin为Z方向的最大最小值。
进一步，步骤二中，所述尺寸计算公式如下：
Figure BDA0002745381750000031
Xsize,Ysize,Zsize为XYZ方向上的队形尺寸。
进一步，步骤四，所述计算编队中各架无人机的灯效颜色包括：
(1)获取步骤三选择的包含颜色C1,C2以及渐变色颜色方向r的等效参数；
(2)计算无人机编队中各架无人机在方向r上，距离边界的位置和方向r上队形尺寸的比例k；
(3)基于步骤(1)与步骤(2)的计算结果得到无人机灯效颜色C：
C＝k*C1+(1-k)*C2。
其中，C为计算得到的渐变过渡颜色。
进一步，步骤(2)中，所述比例k计算公式如下：
Figure BDA0002745381750000032
颜色队列指对编队上色的若干颜色，该方法可实现自动从此几个颜色的渐变色过渡效果。现在不存在类似自动化技术，均依靠手工完成。本发明的意义就在于自动实现。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述无人机编队的渐变色灯效控制方法的无人机编队的渐变色灯效控制系统，所述无人机编队的渐变色灯效控制系统包括：
数据获取模块，用于获取无人机编队的队形、位置、路径数据；
边界位置确定模块，用于基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置；
参数计算模块，用于计算尺寸、物理边界及其他相关参数；
参数设定模块，用于设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数；
无人机等效颜色计算模块，用于基于参数测量结果及选择的灯效参数，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色；
控制模块，用于基于计算的等效颜色控制无人机进行灯光展示；
存储模块，用于存储灯效颜色计算结果。
本发明另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
读取无人机编队的队形、位置、路径数据；
基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置，并计算尺寸、物理边界及其他相关参数，得到并记录整段路径中的边界Xmax,Xmin,Ymax,Ymin,Zmax,Zmin；
设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数；
基于参数测量结果及选择的灯效参数，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色；
存储灯效颜色计算结果，并基于计算的等效颜色控制无人机进行灯光展示。
本发明另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如下步骤：
读取无人机编队的队形、位置、路径数据；
基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置，并计算尺寸、物理边界及其他相关参数，得到并记录整段路径中的边界Xmax,Xmin,Ymax,Ymin,Zmax,Zmin；
设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数；
基于参数测量结果及选择的灯效参数，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色；
存储灯效颜色计算结果，并基于计算的等效颜色控制无人机进行灯光展示。
本发明另一目的在于提供一种实施所述无人机编队的渐变色灯效控制方法的无人机编队。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明方法的优势在于，可以实时计算每一帧表演画面在空间中的具体尺寸和边界位置，以动态匹配灯光效果的生成和展示位置，达到良好的视觉效果。
本发明能够实现无人机编队的渐变色灯光表演灯效，提升视觉效果。本发明能够全程自动生成所需的无人机编队渐变色表演灯光效果，自动上色和保存，无需人工干预。本发明能自动分析无人机编队的位置和边界实现自动位置匹配和参数调整，能自动实现渐变色灯光上色效果。
本发明使用若干架次的无人机编队，在空中组成特定队形和图案，并利用其搭载的灯光显示设备显示特定灯效，从而达到一定的观赏和艺术效果。本发明利用特定的算法及参数，根据无人机编队的空间位置、队形尺寸、运动特点，实现了无人机编队渐变色灯效的运算及生成。
本发明适用于无人机编队表演路径编辑确认后，对无人机编队的灯光效果进行编辑和计算问题。具有易于实现，一键生成，视觉效果好等特点，有效提升无人机表演的灯光设计制作的效率及表演现场的视觉艺术效果。
对比的技术效果或者实验效果，如图5所示。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的无人机编队的渐变色灯效控制方法原理图。
图2是本发明实施例提供的无人机编队的渐变色灯效控制方法流程图。
图3是本发明实施例提供的无人机编队的计算编队中各架无人机的灯效颜色的流程图。
图4是本发明实施例提供的无人机编队的渐变色灯效控制系统结构示意图；
图中：1、数据获取模块；2、边界位置确定模块；3、参数计算模块；4、参数设定模块；5、无人机等效颜色计算模块；6、控制模块；7、存储模块。
图5是本发明实施例提供的渐变灯效示意图。
图6是本发明实施例提供的不同角度r下的渐变色效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无人机编队的渐变色灯效控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1-图2所示，本发明实施例提供的无人机编队的渐变色灯效控制方法包括以下步骤：
S101，读取无人机编队的队形、位置、路径数据；
S102，基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置，并计算尺寸、物理边界及其他相关参数，得到并记录整段路径中的边界Xmax,Xmin,Ymax,Ymin,Zmax,Zmin；
S103，设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数；
S104，基于步骤S102中的参数测量结果及步骤S103中选择的灯效参数，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色；
S105，存储灯效颜色计算结果，并基于计算的等效颜色控制无人机进行灯光展示。
步骤S101中，本发明实施例提供的无人机编队的队形、位置、路径数据包括：
无人机数量i、三维坐标系中的每架无人机的空间位置x,y,z及飞行时间帧数t。
步骤S102中，本发明实施例提供的基于获取的数据分析确定无人机编队的边界包括：
利用下式进行无人机编队边界确定：
Figure BDA0002745381750000071
步骤S102中，本发明实施例提供的尺寸计算公式如下：
Figure BDA0002745381750000072
如图3所示，步骤S104中，本发明实施例提供的计算编队中各架无人机的灯效颜色包括：
S201，获取选择的包含颜色C1,C2以及渐变色颜色方向r的等效参数。
S202，计算无人机编队中各架无人机在方向r上，距离边界的位置和方向r上队形尺寸的比例k。
S203，基于步骤S201与步骤S202的计算结果得到无人机等效颜色C：
C＝k*C1+(1-k)*C2。
步骤S202中，本发明实施例提供的比例k计算公式如下：
Figure BDA0002745381750000081
如图4所示，步骤S104中，本发明实施例提供的无人机编队的渐变色灯效控制系统包括：
数据获取模块1，用于获取无人机编队的队形、位置、路径数据。
边界位置确定模块2，用于基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置。
参数计算模块3，用于计算尺寸、物理边界及其他相关参数。
参数设定模块4，用于设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数。
无人机等效颜色计算模块5，用于基于参数测量结果及选择的灯效参数，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色。
控制模块6，用于基于计算的等效颜色控制无人机进行灯光展示。
存储模块7，用于存储灯效颜色计算结果。
下面结合具体实施例对本发明的技术效果作进一步描述。
实施例1：
本发明实施例公开了一种无人机编队的渐变色灯效实现方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：对系统输入无人机编队的队形位置。
步骤二：对无人机编队的队形位置进行分析，计算尺寸、物理边界等参数。
步骤三：设定渐变色的颜色队列及方向等参数。
步骤四：根据步骤二中的参数测量结果及步骤三中选择的灯效参数，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色。
步骤五：将计算好的结果进行保存，用于展示和表演。
本方法适用于无人机编队表演路径编辑确认后，对无人机编队的灯光效果进行编辑和计算问题。具有易于实现，一键生成，视觉效果好等特点，有效提升无人机表演的灯光设计制作的效率及表演现场的视觉艺术效果。
实施例2：
一种无人机编队的渐变色灯效实现方法，其包括以下具体步骤：
步骤1：对系统输入无人机编队的队形及路径，其中包含无人机数量i，三维坐标系中的每架无人机的空间位置x,y,z及飞行时间帧数t。
步骤2：对无人机编队的队形位置进行分析，计算尺寸、物理边界等参数，得到并记录整段路径中的边界Xmax,Xmin,Ymax,Ymin,Zmax,Zmin。
步骤3：选择渐变色灯光的颜色列表。
步骤4：根据步骤2中的参数测量结果及步骤3中选择的颜色，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色。
步骤5：将计算好的结果进行保存，用于展示和表演。
可以自动搜寻无人机编队路径的边界。其公式为：
Figure BDA0002745381750000091
可以自动计算无人机编队路径的尺寸大小。其公式为：
Figure BDA0002745381750000092
可以自动为无人机编队设置渐变色效果：
输入颜色C1,C2，输入渐变色颜色方向r。依次计算无人机编队中各架无人机在方向r上，距离边界的位置和该方向上队形尺寸的比例k。
Figure BDA0002745381750000093
则该无人机的颜色C为：C＝k*C1+(1-k)*C2
经过依次计算编队中所有无人机的灯效颜色后，无人机编队的渐变色灯效实现。效果如图5。
不同角度r下的渐变色效果。如图6所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机编队的渐变色灯效控制方法，其特征在于，所述无人机编队的渐变色灯效控制方法包括：
读取无人机编队的队形、位置、路径数据；
基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置，并计算尺寸、物理边界及其他相关参数，得到并记录整段路径中的边界Xmax,Xmin,Ymax,Ymin,Zmax,Zmin；
设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数，颜色队列为：C1(R1,G1,B1),C2(R2,G2,B2)…Cn(Rn,Gn,Bn)，方向为r；
基于参数测量结果及选择的灯效参数，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色；
存储灯效颜色计算结果，并基于计算的灯效颜色控制无人机进行灯光展示；
所述计算编队中各架无人机的灯效颜色包括：
(1)获取选择的包含颜色C1,C2以及渐变色颜色方向r的等效参数；
(2)计算无人机编队中各架无人机在方向r上，距离边界的位置和方向r上队形尺寸的比例k；
(3)基于步骤(1)与步骤(2)的计算结果得到无人机灯效颜色C：
C＝k*C1+(1-k)*C2；
步骤(2)中，所述比例k计算公式如下：
Figure FDA0003848492710000011
所述无人机编队的队形、位置、路径数据包括：
无人机数量i、三维坐标系中的每架无人机的空间位置x,y,z及飞行时间帧数t；
所述基于获取的数据分析确定无人机编队的边界包括：
利用下式进行无人机编队边界确定：
Figure FDA0003848492710000021
2.如权利要求1所述无人机编队的渐变色灯效控制方法，其特征在于，所述尺寸计算公式如下：
Figure FDA0003848492710000022
3.一种实施如权利要求1-2任意一项所述无人机编队的渐变色灯效控制方法的无人机编队的渐变色灯效控制系统，其特征在于，所述无人机编队的渐变色灯效控制系统包括：
数据获取模块，用于获取无人机编队的队形、位置、路径数据；
边界位置确定模块，用于基于获取的数据分析确定无人机编队的边界和队形位置；
参数计算模块，用于计算尺寸、物理边界及其他相关参数；
参数设定模块，用于设定渐变色的颜色队列及方向及相关参数；
无人机灯效颜色计算模块，用于基于参数测量结果及选择的灯效参数，自动适配算法，计算编队中各架无人机的灯效颜色；
控制模块，用于基于计算的灯效颜色控制无人机进行灯光展示；
存储模块，用于存储灯效颜色计算结果。
4.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～2任意一项所述的无人机编队的渐变色灯效控制方法。
5.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1～2任意一项所述的无人机编队的渐变色灯效控制方法。
6.一种实施如权利要求1-2任意一项所述无人机编队的渐变色灯效控制方法的无人机编队系统。
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