CN115442524B - 一种摄像方法及系统、终端设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种摄像方法及系统、装置和一种计算机可读存储介质，该一种摄像方法包括：通过广播将拍摄照片或视频的指令通知拍摄设备，拍摄完成后对拍摄的照片或视频数据进行压缩处理，并存储；根据获取照片或视频的指令获取存储照片或视频数据的存储序号；根据存储序号读取拍摄的照片或视频数据；对读取的照片或视频数据进行拆包组帧，并将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发。该方法设计简单，通过广播实现拍摄设备的远程操控，满足了在无人环境的特殊技术要求。

Description

一种摄像方法及系统、终端设备和计算机可读存储介质

技术领域

本发明属于空间设备应用软件设计技术领域，涉及一种摄像方法及系统、装置和一种计算机可读存储介质。

背景技术

随着航空、航天技术的发展，空间设备越来越注重小型化、集成化、高性能、低成本，而手机作为高精尖工业制造技术的典型代表，拥有先进的处理器、较大的存储空间、成像素质优秀的摄像头、较为低廉的采购成本。对于有摄像需求，且注重成本控制的航空、航天等空间设备，手机满足了它们的需求。这就需要研制一套应用软件来实现无人环境下的自动控制、手机摄像头的调用、存储空间的读写操作、数据内容的分割下传、与下位机的接口的通讯，同时需要具备在恶劣空间环境下，设备出现异常情况时较强的软件自恢复能力。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种摄像方法及系统、装置和一种计算机可读存储介质，从而达到在无人操作环境下照片或视频稳定可靠拍摄、并实现了对所拍摄照片或视频数据的格式压缩、存储以及拆分组包下传。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种摄像方法，包括以下步骤：

通过广播将拍摄照片或视频的指令通知拍摄设备，拍摄完成后对拍摄的照片或视频数据进行压缩处理，并存储；

根据获取照片或视频的指令获取存储照片或视频数据的存储序号；

根据存储序号读取拍摄的照片或视频数据；

对读取的照片或视频数据进行拆包组帧，并将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发。

优选的，在将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发的过程中，加入CRC校验和。

优选的，当所述CRC校验和出错时，进行出错数据重传。

优选的，在将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发的过程中，再次接收到拍摄照片或视频的指令时，中断正在下发数据的传输，完成所述拍摄指令后，继续进行中断数据的传输。

优选的，所述摄像方法还包括根据接收心跳信号的指令定时接收心跳信号，若接收所述心跳信号超时，则重启所述拍摄设备，并恢复工作状态。

优选的，所述摄像方法还包括实时获取拍摄地的GPS信息以及拍摄时间戳信息，并将所述GPS信息以及拍摄时间戳信息添加至拍摄的照片或视频数据的末尾。

优选的，所述摄像方法还包括根据控制指令设置拍摄照片或视频数据的像素大小。

一种摄像系统，包括：

指令处理模块，所述指令处理模块用于通过广播将拍摄照片或视频的指令通知拍摄设备，拍摄完成后对拍摄的照片或视频数据进行压缩处理，并存储；

数据获取模块，所述数据获取模块用于根据获取照片或视频的指令获取存储照片或视频数据的存储序号；

数据读取模块，所述数据读取模块用于根据存储序号读取拍摄的照片或视频数据；

数据下发模块，所述数据下发模块用于对读取的照片或视频数据进行拆包组帧，并将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发。

一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述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实现上述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

一种摄像方法，通过广播将拍摄照片或视频的指令通知拍摄设备，拍摄设备进行图像或视频的拍摄，对拍摄的照片或视频数据进行压缩处理以及存储，同时可根据地面控制中心的指令，将需要获取的照片或视频数据进行拆包组帧并下传。该方法设计简单，通过广播实现拍摄设备的远程操控，满足了在无人环境的特殊技术要求。

进一步的，在将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发的过程中，加入CRC校验和，有效确保了传输数据的可靠性。

进一步的，当所述CRC校验和出错时，进行出错数据重传，以确保传输数据的准确性。

进一步的，在将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发的过程中，当拍摄设备再次接收到拍摄照片或视频的指令时，此时，中断正在下发数据的传输，当完成所述拍摄指令后，继续进行中断数据的传输，有效确保了拍摄操作的时效性。

进一步的，若接收心跳信号超时，则重启拍摄设备，并恢复工作状态，可以有效应对随时可能出现的异常，确保拍摄任务准确、可靠。

进一步的，实时获取拍摄地的GPS信息以及拍摄时间戳信息，并将GPS信息以及拍摄时间戳信息添加至拍摄的照片或视频数据的末尾，便于地面人员分析照片或视频信息。

进一步的，根据控制指令设置拍摄照片或视频数据的像素大小，以方便地面人员自主控制所使用的存储空间大小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明中一种摄像方法的流程示意图；

图2为本发明中一实施例中的硬件设备连接关系图；

图3为本发明中一实施例中的软件功能模块工作过程示意图；

图4为本发明中一实施例中手机拍摄软件的流程图；

图5为本发明中一实施例中手机控制及传输软件的流程图；

图6为本发明中一种摄像系统的结构示意图。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，一种摄像方法，包括以下步骤：

通过广播将拍摄照片或视频的指令通知拍摄设备，拍摄完成后对拍摄的照片或视频数据进行压缩处理，并存储；具体的，该步骤中，地面控制中心通过广播发送拍摄照片或视频的指令，位于太空中的拍摄设备接收到该拍摄指令后进行拍摄操作，拍摄完成后，拍摄设备反馈拍摄完成的消息；

对拍摄的照片或视频数据进行压缩处理，并存储；具体的，该步骤中，拍摄设备接收拍摄完成的广播消息，拍摄设备的MCU将拍摄的照片或视频数据进行压缩处理，并将压缩处理后的照片或视频数据进行存储；

根据获取照片或视频的指令获取存储照片或视频数据的存储序号；具体的，该步骤中，地面控制中心发出获取照片或视频数据的指令，位于太空中的拍摄设备接收该获取照片或视频的指令；

根据存储序号读取拍摄的照片或视频数据；具体的，该步骤中，拍摄设备根据存储序号读取拍摄的照片或视频数据；

对读取的照片或视频数据进行拆包组帧，并将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发。具体的，该步骤中，拍摄设备将读取的照片或视频数据进行拆包组帧，并将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发给地面控制中心。

如图2所示，在本发明一实施例中，上述拍摄设备可以是手机，该手机可以是基于安卓操作系统的手机。该拍摄设备中加载有拍摄软件以及控制及传输软件，地面控制中心可以是地面下位机设备。同时拍摄设备与地面下位机设备之间采用MCU单片机作为中间媒介传输指令设备发来的拍照片/视频控制指令，单片机于太空手机之间通讯接口为USB总线。如图2所示，大功能模块之间数据流通过USB总线及数据广播完成。

如图3所示，在本发明一实施例中，首先，可通过MCU软件对手机主板进行加电；在手机加电后，通过安卓系统启动时发送的广播消息自启动拍摄软件；在确保手机系统启动完毕，MCU软件初始化USB，控制及传输软件接收到USB初始化广播后进行自启动操作。如此设计的原因是，当MCU软件进行USB初始化时，安卓系统考虑到人机交互性，会在屏幕上弹出确认USB连接的对话框，但是实际应用环境下并没有人员去点击确认连接，所以需要接收USB初始化广播来自启动软件；进一步，当地面下位机设备发出拍摄的指令后，该指令发送给MCU单片机，然后拍摄设备中的控制及传输软件接收到该MCU单片机发来的拍照片或视频指令后，经过指令解析后，通过广播的方式通知拍摄软件进行拍摄，拍摄软件在接收到广播来的操作指令后，进行相应的拍摄操作；拍摄结束后，拍摄软件将所拍摄的照片或视频进行压缩处理以及存储，再通过广播的方式将存储的文件名等信息发送给控制及传输软件；地面控制中心发出获取照片或视频的指令给MCU单片机，MCU单片机将该指令传输给控制及传输软件，然后控制及传输软件获取存储照片或视频数据的存储序号；根据存储序号读取拍摄的照片或视频数据；并按照与MCU软件约定好的格式对读取的照片或视频数据进行拆包组帧，并将拆包组帧完成的照片或视频数据下发给MCU单片机，并进一步的通过MCU单片机发送给地面下位机设备。其中，拍摄设备与MCU单片机可通过USB接口进行控制指令的传输以及照片或者视频数据的下传。MCU单片机与地面下位机设备可通过CAN接口实现控制指令的上传，并通过SPI接口实现照片或者视频数据的下传。上述这种基于安卓操作系统的手机摄像软件设计结构简单、可靠性高、自动化性能强、成像质量优秀，满足了低成本太空硬件摄像设备的技术要求。

上述拍摄设备上的控制及传输软件在进行传输数据时加入CRC校验和，以确保传输数据的可靠性。同时，当CRC校验和出错时，控制及传输软件负责出错数据重传，以确保传输数据的准确性。另外，该拍摄设备上的控制及传输软件支持传输数据过程中正常接收来自地面控制中心的新的拍照片或视频指令，从而中断数据的，进行重新拍摄，即中断正在下发数据的传输，完成拍摄指令后，继续进行中断数据的传输，以确保拍摄操作的时效性。

在本发明的另一实施例中，优选的，控制及传输软件运行过程中通过USB接口向MCU单片机每秒发送心跳信号，一旦MCU软件接收心跳信号超时，表明软件运行状态异常，其异常包括：被安卓系统优化掉、在空间中手机硬件设备异常或数据传输通路阻塞等，检测到心跳信号超时的MCU软件立即重启手机软硬件系统，以实现正常工作状态恢复。同时，当重启软硬件系统后，控制及传输软件具备继续上次断点续传的功能，以确保传输数据的完整性。

在本发明的另一实施例中，为了便于地面人员分析照片或视频信息，拍摄设备上的拍摄软件会获取拍摄地的GPS及拍摄时间戳信息，并添加在拍摄的照片或视频数据末尾。另外，为了便于地面人员自主控制所使用的存储空间大小，拍摄软件会根据地面控制中心的所发来的控制指令，设置拍摄照片或视频数据的像素大小。进一步的，为了提高拍摄的质量，手机可自带的多个摄像头进行拍摄。

基于上述软件工作过程，本发明具备以下特点：

(1)软件结构简单。本软件设计将无人环境下的拍摄设备，可以是手机，划分为三大软件功能模块，分别为：手机摄像功能模块，由手机拍摄软件实现；手机控制指令及数据上行下传功能模块，由手机控制及传输软件实现；操作指令发起及数据接收模块，由MCU单片机软件实现。功能划分清晰、各功能模块相对独立，能有效降低软件研制过程中排查问题难度，节约研制时间成本。

(2)软件高可靠性。本发明除了使用CRC校验码以确保数据传输的可靠性外，又增加了错误数据重传功能、断点续传数据功能，并增加了心跳信号，以应对空间中随时可能出现的异常，确保空间任务准确、可靠。

(3)软件自动化性能强。针对无人环境下进行手机操作的特殊性，本发明设计了手机开机自启动软件功能，并成功避免了初始化USB接口时，安卓系统弹出的需要人员点击的确认对话框，满足了无人环境的特殊技术要求。

(4)软件成像质量高。本发明使用的手机可自带的多个摄像头进行拍摄，并对拍摄像素自主可设置，相较于传统拍摄设备，成本较低的同时，成像效果优秀。

本发明旨在解决当太空设备在环境复杂多变且无人操作的空间飞行时，实现对目标对象自动进行照片或视频拍摄的功能。相比于传统空间设备所搭载的摄像设备软件设计，本发明一实施例基于安卓操作系统在手机硬件平台开发研制，具有研制成本低、研制周期短、成像素质优秀、自动化水平高、适应空间恶劣环境应用的优点。

如图4所示，在本发明一实施例中，拍摄软件的具体运行为：拍摄软件首先进行开机自启动，实施办法一般是定义一个开机广播接收者BroadcastReceiver。自启动完成后，由于要接收控制及传输软件发送的广播控制指令，需要使用registerReceiver方法注册广播。当接收到拍摄指令后，需调用系统相机功能，即使用绑定了MediaStore.ACTION_IMAGE_CAPTURE的intent作为参数，调用startActivityForResult方法。拍摄完毕后经过压缩存储，将存储序号通过广播发送给手机控制及传输软件。拍摄视频与此类似，不再赘述。

如图5所示，在本发明一实施例中，控制及传输软件的具体运行为：需要在接收到USB初始化完毕的系统广播后进行自启动，这样可以避免弹出确认USB连接的对话框，以满足无人环境下操作太空手机的技术要求。自启动完成后，需在软件层面建立USB连接，通过openDevice、getInterface、getEndPoint等方法获取USB连接状态。当USB连接成功后，启动USB接收指令线程及心跳信号线程，前者在接收到控制指令后第一时间进行指令类型区分，并根据指令类型广播发送控制指令；后者向MCU软件定时发送心跳信号，当MCU软件监测不到心跳信号后，立即重启软硬件设备，以确保拍摄设备的正常运行。在接收到来自拍摄软件的结果广播后，根据结果广播中的存储序号获取照片/视频的存储路径，使用stream流的方式读取出文件数据，并根据协议分割组帧，组帧后的数据通过USB接口，使用bulkTransFer方法发送给MCU单片机。当接收到MCU单片机发送来的索要下一帧数据指令后，则再次通过USB发送数据，直到所有的文件数据发送完毕。

本发明中的摄像软件设计方法可有效实现无人空间环境下稳定拍照片和视频，并可靠下传拍摄数据，可有效服务于太空拍摄任务。

另外，如图6所示，本发明还公开一种摄像系统，包括：

指令处理模块，所述指令处理模块用于通过广播将拍摄照片或视频的指令通知拍摄设备，拍摄完成后对拍摄的照片或视频数据进行压缩处理，并存储；

数据获取模块，所述数据获取模块用于根据获取照片或视频的指令获取存储照片或视频数据的存储序号；

数据读取模块，所述数据读取模块用于根据存储序号读取拍摄的照片或视频数据；

数据下发模块，所述数据下发模块用于对读取的照片或视频数据进行拆包组帧，并将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发。

本例发明一实施提供的终端设备的示意图。该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明中上述摄像方法中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。

所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。

所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。

所述终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摄像方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过广播将拍摄照片或视频的指令通知拍摄设备，拍摄完成后对拍摄的照片或视频数据进行压缩处理，并存储；

根据获取照片或视频的指令获取存储照片或视频数据的存储序号；

根据存储序号读取拍摄的照片或视频数据；

对读取的照片或视频数据进行拆包组帧，并将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发；

所述拍摄设备用于太空中；

所述拍摄设备安装有安卓操作系统；

将所述拆包组帧完成的照片或视频数据下发至下位机设备；

所述拍摄设备与地面下位机设备之间采用MCU单片机进行指令传输；

所述拍摄设备与MCU单片机之间的通讯接口为USB总线。

2.根据权利要求1所述的一种摄像方法，其特征在于，在将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发的过程中，加入CRC校验和。

3.根据权利要求2所述的一种摄像方法，其特征在于，当所述CRC校验和出错时，进行出错数据重传。

4.根据权利要求1所述的一种摄像方法，其特征在于，在将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发的过程中，再次接收到拍摄照片或视频的指令时，中断正在下发数据的传输，完成所述拍摄指令后，继续进行中断数据的传输。

5.根据权利要求1所述的一种摄像方法，其特征在于，所述摄像方法还包括根据接收心跳信号的指令定时接收心跳信号，若接收所述心跳信号超时，则重启所述拍摄设备，并恢复工作状态。

6.根据权利要求1所述的一种摄像方法，其特征在于，所述摄像方法还包括实时获取拍摄地的GPS信息以及拍摄时间戳信息，并将所述GPS信息以及拍摄时间戳信息添加至拍摄的照片或视频数据的末尾。

7.根据权利要求1所述的一种摄像方法，其特征在于，所述摄像方法还包括根据控制指令设置拍摄照片或视频数据的像素大小。

8.基于权利要求1~7任意一项所述的一种摄像方法的一种摄像系统，其特征在于，包括：

指令处理模块，所述指令处理模块用于通过广播将拍摄照片或视频的指令通知拍摄设备，拍摄完成后对拍摄的照片或视频数据进行压缩处理，并存储；

数据获取模块，所述数据获取模块用于根据获取照片或视频的指令获取存储照片或视频数据的存储序号；

数据读取模块，所述数据读取模块用于根据存储序号读取拍摄的照片或视频数据；

数据下发模块，所述数据下发模块用于对读取的照片或视频数据进行拆包组帧，并将拆包组帧完成的照片或视频数据进行下发；

所述拍摄设备用于太空中；

所述拍摄设备安装有安卓操作系统；

将所述拆包组帧完成的照片或视频数据下发至下位机设备；

所述拍摄设备与地面下位机设备之间采用MCU单片机进行指令传输；

所述拍摄设备与MCU单片机之间的通讯接口为USB总线。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1~7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1~7任一项所述方法的步骤。