CN115892534A - 一种减小晃动的无人机智能摄影系统及摄影方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减小晃动的无人机智能摄影系统及摄影方法，拍摄过程中，可智能稳定镜头，避免镜头随机身晃动，使的拍摄更为稳定，并能自动跟拍人像，包括无人机摄影装置、地面遥控装置以及地面工作站，所述无人机摄影装置包括无人机机体，所述无人机机体底部搭载了3D云台，摄像模块安装在所述3D云台上，3D云台上设置有采集模块，所述控制器内写入基于三维人脸特征分析的跟拍算法，所述无人机机体上部搭载了控制器、与地面工作站保持通信的通信模块以及驱使无人机机体飞行的飞行系统，所述无人机机体上部设置有电池模块，所述无人机摄影装置还包括设置在摄像模块上的晃动检测装置。

Description

一种减小晃动的无人机智能摄影系统及摄影方法

技术领域

本发明涉及摄影设备技术领域，具体来讲涉及的是一种减小晃动的无人机智能摄影系统及摄影方法。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收，可反复使用多次。无人机广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。

现有技术中，目前用于摄影的无人机通常很小，通常最大装载重量为1-2kg。拍摄电影和广播使用大型相机配备的无人机数量较少，无人机的机种也有限。

因此，如何提供一种用于摄影的无人机成为亟待解决的技术问题。

申请号为CN201911379419的发明公开了一种用于摄影的无人机，包括：摄影座，其为框架结构，用于安装摄影机；安装架，对称设置于摄影座上，用于安装方便带动摄影座飞行的外部动力装置；减震装置，设置于摄影座的一端，用于对摄影座的飞行进行减震；起落装置，对称设置于摄影座相对于减震装置的一端，用于支撑摄影座及方便摄影机拍摄。

上述技术方案通过外接的动力装置提供飞行动力，带动摄影座进行飞行，进而使摄影机进行空中拍摄，减震装置起减震作用，方便对摄影座底部的摄影机进行减震，提高了摄影的稳定性；通过起落装置方便调节摄影座，进而有利于摄影机的拍摄，但是上述技术方案存在以下缺陷：

1、当无人机在空中飞行过程中放生晃动，当晃动幅度较大时，上述技术方案的减震装置失去作用，会导致摄影机镜头晃动，从而使摄取的录影模糊不清，不易观看；

2、当摄取人物视频时，需要操作人员不停的调整机身，以聚焦所需拍摄人像脸部，费时费力。

3、摄像机无房调整其角度、方位，需要操作人员操控机身以摄取所需方位、角度的录像。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种减小晃动的无人机智能摄影系统及摄影方法，拍摄过程中，可智能稳定镜头，避免镜头随机身晃动，使的拍摄更为稳定，还能自动跟拍人像。

本发明是这样实现的，构造一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；包括无人机摄影装置、地面遥控装置以及地面工作站，所述无人机摄影装置包括无人机机体，所述无人机机体底部搭载了用于调整摄像模块方位的3D云台，摄像模块安装在所述3D云台上，3D云台上设置有将摄影模块数据转换成控制器可读取的信号的采集模块，所述控制器内写入基于三维人脸特征分析的跟拍算法；

所述无人机机体上部搭载了控制器、与地面工作站保持通信的通信模块以及驱使无人机机体飞行的飞行系统，所述控制器与地面遥控装置通过无线信号通信，所述通信模块、飞行系统、采集模块以及3D云台均与控制器保持连接；

所述无人机机体上部设置有为通信模块、飞行系统、摄像模块、3D云台以及控制器提供能量的电池模块；

所述无人机摄影装置还包括设置在摄像模块上的晃动检测装置，通过控制器根据晃动检测装置所检测到摄像模块的晃动幅度控制飞行系统与3D云台作出适应性调整以达到摄像模块平稳摄影的目的；该系统能够通过晃动检测装置检测摄影模块晃动幅度，并将其转换为控制器可读取的信号传输至控制器内，当晃动幅度达到预先写入控制器内的晃动上限阈值时，控制器控制飞行系统、3D云平台作出适应性调整，直到摄影器的晃动幅度下降至预设幅度范围内。

根据本发明所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述地面遥控装置包括用于人机交互的控制面板以及与控制面板保持连接的上位机，所述上位机通过无线信号与控制器通信。

根据本发明所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述3D云台包括旋转架，所述旋转架转动安装在无人机机体底部，与安装在所述无人机机体底部的第二马达保持连接，所述旋转架底部固定安装有第三马达安装架，所述第三马达安装架底部安装有第三马达，所述第三马达上安装有水平调节架，所述水平调节架远离第三马达侧铰接有与安装在水平调节架侧部的第四马达保持连接的俯仰架，所述摄影模块安装在所述俯仰架上，所述第三马达安装架上安装有与第二马达、第三马达、第四马达以及控制器保持连接的第二伺服器。

根据本发明所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述旋转架上安装有起落架。

根据本发明所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述飞行系统包括第一马达、旋翼以及驱动系统，所述无人机机体上安装有数个旋翼架，所述旋翼转动安装在旋翼架上，并与安装在旋翼架上的第一马达保持连接，所述无人机机体上安装有第一伺服器，所述第一伺服器与第一马达以及驱动系统保持连接，所述驱动系统与控制器保持连接。

根据本发明所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述摄影模块包括用于摄影的摄影器与实现人脸识别的跟踪传感器；当需要摄取人像录影时，跟踪传感器预先录入人脸特征，摄影器开始跟拍，在空中悬停，控制器执行三维人脸识别的算法，跟踪传感器检测需要跟踪的人脸，若目标在视野范围内，便预测目标移动位置，随后开始执行跟踪算法，在一定的时间内，检测目标是否丢失，在没有丢失情况下，判断是否达到拍摄需求，实现人物摄影智能跟拍。

根据本发明所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；飞行系统包括第一马达与旋翼，所述无人机机体上安装有数个旋翼架，所述旋翼转动安装在旋翼架上，并与安装在旋翼架上的第一马达保持连接，所述无人机机体上安装有第一伺服器，所述第一伺服器与第一马达以及驱动系统保持连接，所述驱动系统与控制器保持连接。

根据本发明所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述控制器根据算法先将降维的人脸图像二值化处理，再将眼睛、鼻尖、鼻根、嘴角这几个特征点提取出来；把人的脸部进一步对齐，建立一个对齐的统一坐标系；在坐标系里选择过对称面的侧隐线、眼万方数据睛下侧的水平曲线和鼻尖区域曲线这三条曲线，把它们变成特征向量做对比，实现人脸的识别；

在三维的环境下，人脸是变化的，这样就会给基准曲线的获取带来困难，不过可以通过人面部对称的特点，由原始的面部特征通过最小二乘法拟合出相应的对称面，这便可以找到对称面的中心侧隐线，解决基准曲线的获取困难的问题，完成识别过程。

一种如上述减小晃动的无人机智能摄影系统的摄影方法，其特征在于，包括如下操作；

步骤1，开机，系统自检；

步骤2，设备启动，通过操控面板操控无人机基体飞行；

步骤3，摄影器摄影，摄影器录取的摄影数据经采集模块采集并进行转换后传输至控制器内，并经通信模块传输至工作站，当需要摄取人像录影时，跟踪传感器预先录入人脸特征，摄影器开始跟拍，在空中悬停，控制器执行三维人脸识别的算法，跟踪传感器检测需要跟踪的人脸，若目标在视野范围内，便预测目标移动位置，随后开始执行跟踪算法，在一定的时间内，检测目标是否丢失，在没有丢失情况下，判断是否达到拍摄需求；

步骤 4，当摄影器发生晃动时，晃动幅度达到预先写入控制器内的晃动上限阈值时，控制器控制飞行系统、3D云平台作出适应性调整，即控制器发出指令至驱动系统内，驱动系统给出指令到第一伺服器，第一伺服器控制不同位置的第一马达工作，使无人机机体俯仰倾摆，调整无人机身位，以使机身稳定，在调整无人机身位过程中，控制器还会给出指令到第二伺服器，第二伺服器控制第三、第四马达工作，使摄影器稳定，直至摄影器的晃动幅度下降至预设幅度范围内；

步骤5，拍摄完成，无人机摄影装置回程降落。

本发明具有如下优点：本发明在此提供一种减小晃动的无人机智能摄影系统及摄影方法，拍摄过程中，可智能稳定镜头，避免镜头随机身晃动，使的拍摄更为稳定，还能自动跟拍人像。

通过晃动检测装置检测摄影模块晃动幅度，并将其转换为控制器可读取的信号传输至控制器内，当晃动幅度达到预先写入控制器内的晃动上限阈值时，控制器控制飞行系统、3D云平台作出适应性调整，直到摄影器的晃动幅度下降至预设幅度范围内；

当需要摄取人像录影时，跟踪传感器预先录入人脸特征，摄影器开始跟拍，在空中悬停，控制器执行三维人脸识别的算法，跟踪传感器检测需要跟踪的人脸，若目标在视野范围内，便预测目标移动位置，随后开始执行跟踪算法，在一定的时间内，检测目标是否丢失，在没有丢失情况下，判断是否达到拍摄需求，实现人物摄影智能跟拍。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是无人机拍摄装置的结构示意图；

图3是无人机拍摄装置的正视图；

图4是无人机拍摄装置的侧视图。

其中：1、无人机机体；2、电池模块；3、旋翼；4、第一马达；5、通信模块；6、旋翼架；7、控制器；8、起落架；9、摄影模块；10、第二马达；11、旋转架；12、第一伺服器；13、第三马达；14、第四马达；15、第二伺服器；16、采集模块；17、俯仰架；18、水平调节架；19、第三马达安装架；20、驱动系统；21、3D云台；22、上位机；23、控制面板；24、晃动检测装置；25、工作站；26、跟踪传感器；27、摄影器。

具体实施方式

下面将结合附图1-图4对本发明进行详细说明，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。

本发明通过改进在此提供一种无人机摄影系统，包括无人机摄影装置、地面遥控装置以及地面工作站25，所述无人机摄影装置包括无人机机体1，所述无人机机体1底部搭载了用于调整摄像模块9方位的3D云台21，摄像模块9安装在所述3D云台21上，3D云台21上设置有将摄影模块9数据转换成控制器7可读取的信号的采集模块16，所述控制器7内写入基于三维人脸特征分析的跟拍算法，控制器7根据算法先将降维的人脸图像二值化处理，再将眼睛、鼻尖、鼻根、嘴角这几个特征点提取出来；

把人的脸部进一步对齐，建立一个对齐的统一坐标系；在坐标系里选择过对称面的侧隐线、眼万方数据睛下侧的水平曲线和鼻尖区域曲线这三条曲线，把它们变成特征向量做对比，实现人脸的识别。

在三维的环境下，人脸是变化的，这样就会给基准曲线的获取带来困难，不过可以通过人面部对称的特点，由原始的面部特征通过最小二乘法拟合出相应的对称面，这便可以找到对称面的中心侧隐线，解决基准曲线的获取困难的问题，完成识别过程；

无人机机体1上部还搭载了控制器7、与地面工作站25保持通信的通信模块5以及驱使无人机机体1飞行的飞行系统，所述控制器7与地面遥控装置通过无线信号通信，所述通信模块5、飞行系统、采集模块16以及3D云台21均与控制器7保持连接；

所述无人机机体1上部设置有为通信模块5、飞行系统、摄像模块9、3D云台21以及控制器7提供能量的电池模块2；

所述无人机摄影装置还包括设置在摄像模块9上的晃动检测装置24，通过控制器7根据晃动检测装置24所检测到摄像模块9的晃动幅度控制飞行系统与3D云台21作出适应性调整以达到摄像模块9平稳摄影的目的。

具体的，地面遥控装置包括用于人机交互的控制面板23以及与控制面板23保持连接的上位机22，所述上位机22通过无线信号与控制器7通信。

具体的，3D云台21包括旋转架11，所述旋转架11转动安装在无人机机体1底部，与安装在所述无人机机体1底部的第二马达10保持连接，所述旋转架11底部固定安装有第三马达安装架19，所述第三马达安装架19底部安装有第三马达13，所述第三马达13上安装有水平调节架18，所述水平调节架18远离第三马达13侧铰接有与安装在水平调节架18侧部的第四马达14保持连接的俯仰架17，所述摄影模块9安装在所述俯仰架17上，所述第三马达安装架19上安装有与第二马达10、第三马达13、第四马达14以及控制器7保持连接的第二伺服器15。

具体的，旋转架11上安装有起落架8。

具体的，飞行系统包括第一马达4与旋翼3，所述无人机机体1上安装有数个旋翼架6，所述旋翼3转动安装在旋翼架6上，并与安装在旋翼架6上的第一马达4保持连接，所述无人机机体1上安装有第一伺服器12，所述第一伺服器12与第一马达4以及驱动系统20保持连接，所述驱动系统20与控制器保持连接。

具体的，摄影模块9包括用于摄影的摄影器27与实现人脸识别的跟踪传感器26。

使用减小晃动的无人机智能摄影系统的摄影方法，包括如下操作；

步骤1，开机，系统自检；

步骤2，设备启动，通过操控面板23操控无人机基体1飞行；

步骤3，摄影器27摄影，摄影器27录取的摄影数据经采集模块16采集转换传输至控制器7内读取并经通信模块5传输至工作站25，当需要摄取人像录影时，跟踪传感器26预先人脸特征录入控制器7内，摄影器27开始跟拍，在空中悬停，控制器7执行三维人脸识别的算法，跟踪传感器26检测需要跟踪的人脸，若目标在视野范围内，便预测目标移动位置，随后开始执行跟踪算法，在一定的时间内，检测目标是否丢失，在没有丢失情况下，判断是否达到拍摄需求；

步骤4，当摄影器27发生晃动时，晃动幅度达到预先写入控制器7内的晃动上限阈值时，控制器7控制飞行系统、3D云平台作出适应性调整，即控制器7发出指令至驱动系统20内，驱动系统20给出指令到第一伺服器12，第一伺服器12控制不同位置的第一马达4工作，使无人机机体1俯仰倾摆，调整无人机身位，以使机身稳定，在调整无人机身位过程中，控制器7还会给出指令到第二伺服器15，第二伺服器15控制第三、第四马达工作，使摄影器27稳定，直至摄影器27的晃动幅度下降至预设幅度范围内；

步骤5，拍摄完成，无人机摄影装置回程降落。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；包括无人机摄影装置、地面遥控装置以及地面工作站（25），所述无人机摄影装置包括无人机机体（1），所述无人机机体（1）底部搭载了用于调整摄像模块（9）方位的3D云台（21），摄像模块（9）安装在所述3D云台（21）上，3D云台（21）上设置有将摄影模块（9）数据转换成控制器（7）可读取的信号的采集模块（16），所述控制器（7）内写入基于三维人脸特征分析的跟拍算法；

所述无人机机体（1）上部搭载了控制器（7）、与地面工作站（25）保持通信的通信模块（5）以及驱使无人机机体（1）飞行的飞行系统，所述控制器（7）与地面遥控装置通过无线信号通信，所述通信模块（5）、飞行系统、采集模块（16）以及3D云台（21）均与控制器（7）保持连接；

所述无人机机体（1）上部设置有为通信模块（5）、飞行系统、摄像模块（9）、3D云台（21）以及控制器（7）提供能量的电池模块（2）；

所述无人机摄影装置还包括设置在摄像模块（9）上的晃动检测装置（24），通过控制器（7）根据晃动检测装置（24）所检测到摄像模块（9）的晃动幅度控制飞行系统与3D云台（21）作出适应性调整以达到摄像模块（9）平稳摄影的目的；该系统能够通过晃动检测装置检测摄影模块晃动幅度，并将其转换为控制器可读取的信号传输至控制器内，当晃动幅度达到预先写入控制器内的晃动上限阈值时，控制器控制飞行系统、3D云平台作出适应性调整，直到摄影器的晃动幅度下降至预设幅度范围内。

2. 根据权利要求1所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述地面遥控装置包括用于人机交互的控制面板（23）以及与控制面板（23）保持连接的上位机（22），所述上位机（22）通过无线信号与控制器（7）通信。

3.根据权利要求1所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述3D云台（21）包括旋转架（11），所述旋转架（11）转动安装在无人机机体（1）底部，与安装在所述无人机机体（1）底部的第二马达（10）保持连接，所述旋转架（11）底部固定安装有第三马达安装架（19），所述第三马达安装架（19）底部安装有第三马达（13），所述第三马达（13）上安装有水平调节架（18），所述水平调节架（18）远离第三马达（13）侧铰接有与安装在水平调节架（18）侧部的第四马达（14）保持连接的俯仰架（17），所述摄影模块（9）安装在所述俯仰架（17）上，所述第三马达安装架（19）上安装有与第二马达

（10）、第三马达（13）、第四马达（14）以及控制器（7）保持连接的第二伺服器（15）。

4.根据权利要求3所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述旋转架（11）上安装有起落架（8）。

5.根据权利要求1所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述飞行系统包括第一马达（4）、旋翼（3）以及驱动系统（20），所述无人机机体（1）上安装有数个旋翼架（6），所述旋翼（3）转动安装在旋翼架（6）上，并与安装在旋翼架（6）上的第一马达（4）保持连接，所述无人机机体（1）上安装有第一伺服器（12），所述第一伺服器（12）与第一马达（4）以及驱动系统（20）保持连接，所述驱动系统（20）与控制器保持连接。

6.根据权利要求1所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述摄影模块（9）包括用于摄影的摄影器（27）与实现人脸识别的跟踪传感器（26）；当需要摄取人像录影时，跟踪传感器（26）预先录入人脸特征，摄影器（27）开始跟拍，在空中悬停，控制器执行三维人脸识别的算法，跟踪传感器检测需要跟踪的人脸，若目标在视野范围内，便预测目标移动位置，随后开始执行跟踪算法，在一定的时间内，检测目标是否丢失，在没有丢失情况下，判断是否达到拍摄需求，实现人物摄影智能跟拍。

7.根据权利要求1所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；飞行系统包括第一马达（4）与旋翼（3），所述无人机机体（1）上安装有数个旋翼架（6），所述旋翼（3）转动安装在旋翼架（6）上，并与安装在旋翼架（6）上的第一马达（4）保持连接，所述无人机机体（1）上安装有第一伺服器（12），所述第一伺服器（12）与第一马达（4）以及驱动系统（20）保持连接，所述驱动系统（20）与控制器保持连接。

8.根据权利要求1所述的一种减小晃动的无人机智能摄影系统，其特征在于；所述控制器（7）根据算法先将降维的人脸图像二值化处理，再将眼睛、鼻尖、鼻根、嘴角这几个特征点提取出来；把人的脸部进一步对齐，建立一个对齐的统一坐标系；在坐标系里选择过对称面的侧隐线、眼万方数据睛下侧的水平曲线和鼻尖区域曲线这三条曲线，把它们变成特征向量做对比，实现人脸的识别；

在三维的环境下，人脸是变化的，这样就会给基准曲线的获取带来困难，

不过可以通过人面部对称的特点，由原始的面部特征通过最小二乘法拟合出相应的对称面，这便可以找到对称面的中心侧隐线，解决基准曲线的获取困难的问题，完成识别过程。

9.一种如权利要求1所述减小晃动的无人机智能摄影系统的摄影方法，其特征在于，包括如下操作；

步骤1，开机，系统自检；

步骤2，设备启动，通过操控面板（23）操控无人机基体（1）飞行；

步骤3，摄影器（27）摄影，摄影器（27）录取的摄影数据经采集模块（16）采集并进行转换后传输至控制器（7）内，并经通信模块（5）传输至工作站（25），当需要摄取人像录影时，跟踪传感器（26）预先录入人脸特征，摄影器（27）开始跟拍，在空中悬停，控制器（7）执行三维人脸识别的算法，跟踪传感器（26）检测需要跟踪的人脸，若目标在视野范围内，便预测目标移动位置，随后开始执行跟踪算法，在一定的时间内，检测目标是否丢失，在没有丢失情况下，判断是否达到拍摄需求；

步骤 4，当摄影器（27）发生晃动时，晃动幅度达到预先写入控制器（7）内的晃动上限阈值时，控制器（7）控制飞行系统、3D云平台作出适应性调整，即控制器（7）发出指令至驱动系统（20）内，驱动系统（20）给出指令到第一伺服器（12），第一伺服器（12）控制不同位置的第一马达（4）工作，使无人机机体（1）俯仰倾摆，调整无人机身位，以使机身稳定，在调整无人机身位过程中，控制器（7）还会给出指令到第二伺服器（15），第二伺服器（15）控制第三、第四马达工作，使摄影器（27）稳定，直至摄影器（27）的晃动幅度下降至预设幅度范围内；

步骤5，拍摄完成，无人机摄影装置回程降落。

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