WO2021135854A1 - 一种使用无人机进行测距测量的方法和装置 - Google Patents

一种使用无人机进行测距测量的方法和装置 Download PDF

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    • G01C11/04Interpretation of pictures

Definitions

  • the invention relates to the field of aviation technology and the field of unmanned aerial vehicles, and in particular to a method and device for using an unmanned aerial vehicle to perform distance measurement.
  • the present invention provides a method and device for measuring distance using drones, which can measure busy areas (such as roads) without occupying busy areas, and the measurement method is more convenient, faster, and capable of certain The precision.
  • Another feature of the present invention is that there is no requirement on the type and focal length of the camera, and the camera can be configured more flexibly, because the distance is not completely dependent on the parameters of the camera, but is calculated by comparison.
  • a device for measuring distance using a drone which is characterized by comprising: a drone, a camera, and a software system.
  • the drone is a device with a camera and a network module that can transmit the captured image frames, and a pan/tilt (stabilized pan/tilt) can be added to carry the camera to increase the stability and/or maneuverability of the camera.
  • a pan/tilt stabilized pan/tilt
  • the camera is deployed on an unmanned aerial vehicle or a pan-tilt mounted on the unmanned aerial vehicle, and has a device for capturing image frames with a fixed orientation.
  • the software system is a system that obtains or assists in obtaining the distance between two points in the image according to the image frame information of the camera of the drone.
  • a method of using drones for distance measurement which is characterized in that it includes:
  • the drone is maintained at the same height when collecting (measurement) ground distance.
  • the drone can be raised to a corresponding height to ensure that the height difference when acquiring image frame information is close to or the same as the height difference when shooting the scale.
  • the camera is fixed in a certain direction (it can be vertical downward, or it can be horizontal in a certain direction) to collect images.
  • a larger ruler (which can be drawn on the ground or spread out on the ground) is prepared in advance according to a fixed distance, and the ruler has necessary scales (the scale can be adjusted according to needs), and the working height is used to photograph this ruler, Pass the ruler through the center of the screen, refer to Figure 1.
  • this ruler is used to mark a semi-transparent ruler (in the software system), the scale corresponds to the scale, and the working height (or working distance) is recorded.
  • the translucent ruler (semi-transparent scale ruler) can rotate around the center of the screen in the center of the screen, and is a translucent ruler drawn on the basis of the image frame.
  • the translucent ruler may be a prepared picture.
  • the semi-transparent ruler can edit the produced picture in the software system according to the condition of the photographed ground ruler.
  • the translucent ruler may be a picture drawn by an artist with reference to a ground ruler photographed by an artist.
  • the semi-transparent scale may be a semi-transparent scale scale drawn according to scale information configured by the scale of the photographed ground.
  • the software system has a semi-transparent dot (red dot or green dot) in the center of the screen;
  • the object can be obtained from the recorded image frame to measure the distance.
  • the line segment to be measured can be translated to the center of the screen and compared with the scale ruler to calculate the distance;
  • the translucent scale on the screen of the software system can be rotated to get closer to the line segment to be measured to obtain a better measurement (or comparison) effect.
  • a gimbal (stabilized gimbal) can be added to the drone to carry a camera to increase the stability and/or maneuverability of the camera.
  • the scale of the scale deployed on the ground can be set according to the height, and can be 1 cm to 500 meters, for example, 10 cm, 50 cm, 1 meter, 5 meters, 10 meters, etc.
  • the action of rotating the ruler in the software system may be to use the mouse to drag the ruler, and then the angle between the current position of the mouse and the center of the screen is the angle between the center line of the ruler and the center of the screen.
  • a number may be added to the translucent scale scale displayed in the software system to assist in identifying the distance more quickly.
  • the UAV used can be equipped with a gyroscope to obtain the ground clearance, or it may be equipped with a laser ranging instrument or equipment to obtain the UAV’s ground clearance, or it may be optional to provide the ground clearance.
  • the drone with a height above the ground (or upward flight offset) is used to perform the tasks of the present invention.
  • Fig. 1 schematically shows a situation where a ruler is laid on the ground, top view.
  • Fig. 2 schematically shows a schematic diagram of the effect after the scale in the software system is turned.
  • Fig. 3 schematically shows a schematic diagram of an effect after steering for measuring a ground rectangle.
  • Step 1 Determine what scale mark is placed on the ground according to the distance between the drone and the ground when you want to measure, for example, 20 meters in height (or vertical distance), and the distance of each scale on the ground is 1 meter ( Or 0.5 meters), for example, a 50-meter scale line is placed on the ground.
  • Step 2 The drone flies over this tick mark, hovering directly above the tick mark, and shoots the ground tick mark according to the widest line (diagonal) in the picture (try to let the tick mark pass through the picture, so that you can Test the farthest interval in the image), let the tick mark pass through the center of the picture, then save this picture, and record the height of the drone at this time.
  • Step 3 The art creates a scale picture of the same size according to the scale information in the picture saved in Step 2, and saves the diagonal scale information into the direction that coincides with the x-axis of the picture (the x-axis of the picture at this time) It will be wider than the x-axis of the picture saved by the camera), and set the picture to be stored as semi-transparent, and the art can adjust the transparency as needed.
  • the artist can cut out the scale in the picture (cut the picture), then make it translucent, and then adjust the angle of the scale picture to be horizontal.
  • Step 4 Load the semi-transparent scale mark picture made by art in the software system, superimpose it on the image frame transmitted by the drone, and display the picture to the center point of the drone image frame, which is to make two pictures The center point of is overlapped correspondingly, and then the value of the measured distance is calculated according to the scale.
  • the angle of the translucent scale mark can be modified through the contact information of the mouse or the touch screen to facilitate the measurement of the distance.
  • the angle of the translucent scale mark can be set according to the angle of the line connecting the current position of the mouse and the center of the image frame.
  • Step 5 If you want to measure the distance more accurately for a taller object, you can measure the height of the object, and then instruct the drone to rise the corresponding height directly above the object to re-measure a certain distance of the object.
  • the drone's own gyroscope or the drone's own height information you can use the drone's own gyroscope or the drone's own height information, or you can equip the drone with a laser ranging device to measure the altitude relative to the ground or a building. height.

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Abstract

一种使用无人机进行测距测量的装置,包括:无人机,摄像头,软件系统。无人机是带有摄像头和网络模块可以将拍摄的图像帧传送出去的设备。摄像头是部署在无人机或无人机搭载的云台上的,有固定朝向的拍摄图像帧的设备。软件系统是根据无人机的摄像头的图像帧信息给出图像中两点距离的系统。使用无人机进行测距测量的方法和装置,能够在不占用繁忙区域的情况下对繁忙区域(如马路)进行测量,并且测量方法较方便,较快速,并且能够具有一定的精度。同时对摄像头的种类和焦距没有要求,可以较灵活配置,因为并不完全依赖摄像头的参数来计算距离,而是使用比较来计算的。

Description

一种使用无人机进行测距测量的方法和装置 技术领域
本发明涉及航空技术领域、无人机领域,具体涉及一种使用无人机进行测距测量的方法和装置。
背景技术
在实际对马路等比较繁忙的地方进行测量的时候,我们遇到了一个问题就是在繁忙路段较难部署测量设备,并且测量的效率较低,人员和设备在繁忙路段都较不安全。本发明提供一种使用无人机进行测距测量的方法和装置,能够在不占用繁忙区域的情况下对繁忙区域(如马路)进行测量,并且测量方法较方便,较快速,并且能够具有一定的精度。本发明的另一个特征是对摄像头的种类和焦距没有要求,可以较灵活配置摄像头,因为并不完全依赖于摄像头的参数来计算距离,而是使用比较来计算的。
发明内容
一种使用无人机进行测距测量的装置,其特征在于,包括:无人机,摄像头,软件系统。
所述无人机是带有摄像头和网络模块可以将拍摄的图像帧传送出去的设备,可以添加云台(稳定云台)来搭载摄像头以增加摄像头的稳定性和\或操控性。
所述摄像头是部署在无人机或无人机搭载的云台上的,有固定朝向的拍摄图像帧的设备。
所述软件系统是根据无人机的摄像头的图像帧信息获取或辅助获取图像中两点距离的系统。
一种使用无人机进行测距测量的方法,其特征在于,包括:
设定某固定的高度(或距离)来收集朝向某固定方向的图像帧信息。
事先按照此高度(或距离)来拍摄某刻度的刻度尺,用以获得软件系统中的刻度标记信息。
实际测距测量的时候,选定图像帧画面中的两个点,尽量让这两个点的连线穿过屏幕中心点,然后参照半透明的刻度来计算距离。
优选地,保持无人机在收集(测量)地面距离的时候保持在相同的高度 上。
进一步地,如果待测物体自身有一定的高度,为了更加精确,可以将无人机提升相应的高度,以保证获取图像帧信息时的高度差与拍摄刻度标尺时的高度差相近或相同。
优选地,摄像头固定在某一方向上(可以是垂直向下,可以是水平某方向)来收集图像。
优选地,事先按照固定的距离准备一个较大的标尺(可以在地面上绘制,或展开在地面上),标尺上有必要的刻度(根据需要可以调整刻度大小),使用工作高度拍摄这个标尺,让标尺穿过屏幕的中心,参照图1。
优选地,使用这个标尺来标记半透明的标尺(在软件系统中),刻度对应上,记录下工作高度(或工作距离)。
优选地,在所述软件系统中所述半透明标尺(半透明的刻度标尺)可以在屏幕中心围绕屏幕中心转动,是在图像帧的基础上绘制上的一个半透明标尺。
优选地,作为一种可选的实施方式,所述半透明标尺可以是一张制作好的图片。
优选地,作为一种可选的实施方式,所述半透明标尺可以在所述软件系统中,根据拍摄到的地面的标尺的情况来编辑制作出的图片。
优选地,作为一种可选的实施方式,所述半透明标尺可以是美术参照拍摄到的地面标尺来绘制出的图片。
优选地,作为一种可选的实施方式,所述半透明标尺可以是根据拍摄到的地面的标尺配置出来的刻度信息来绘制出来的半透明刻度标尺。
优选地,软件系统在屏幕中心有个半透明的点(红点或绿点);
优选地,实际操作时,尽量让待测的物体(或者说待测的线段)穿过屏幕中心,然后看屏幕上的刻度跨度是多少,来计算或估计距离;
优选地,作为一种可选的实施方式,可以从录制的图像帧中获取物体来测量距离,此时可以将待测线段平移到屏幕中心与刻度标尺进行比较以推算距离;
优选地,可以通过转动软件系统屏幕中的半透明刻度尺来更加逼近待测线段以获得更好的测量(或比对)效果。
可选地,可以对无人机添加云台(稳定云台)来搭载摄像头以增加摄像 头的稳定性和\或操控性。
优选地,地面部署的标尺的刻度大小可以根据高度来设定,可以是1厘米到500米,例如10厘米,50厘米,1米,5米,10米等。
优选地,在软件系统中转动标尺的动作可以是使用鼠标来拖动标尺,然后鼠标当前的位置和屏幕中心的成角就是标尺的中心线与屏幕中央的成角。
优选地,作为一种可选的实施方式,可以在所述软件系统中显示的半透明标尺刻度增加数字以辅助更快的识别出距离。
优选地,如果使用的无人机不能提供离地高度的话,可以搭载陀螺仪来获得离地高度,也可以搭载激光测距仪器或设备来获得无人机的离地高度,或者可以选用提供无人机离地高度(或者说向上飞行偏移)的那种无人机来执行本发明任务。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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示意性的示出一种在地面上铺设标尺的情况,顶视图。
图2示意性的示出一种所述软件系统中标尺转向之后的效果示意图。
图3示意性的示出一种对地面矩形进行测量的转向之后的效果示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1
步骤1:根据要测量的时候无人机与地面的距离来决定在地面上布置什么样刻度的标记,例如20米高度(或者说垂直距离),地面上的每个刻度的距离是1米(或是0.5米),例如布置一个50米的刻度线在地面上。
步骤2:无人机飞过这个刻度标记,在刻度线的正上方悬停住,按照图片中最宽的线(对角线)来拍摄地面的刻度标记(尽量让刻度穿过图片,这样可以测试图像中最远的间隔),让刻度标记穿过图片的中心点,然后保存这张图片,并且记录此时的无人机离地高度。
步骤3:美术根据步骤2保存的图片中的刻度信息来制作一个等大小的刻度图片,并且将对角线的刻度信息转角之后存成和图片的x轴重合的方向(此时图片的x轴会比相机保存的图片的x轴宽一些),并且将图片设置成半透明储存,并且美术可以根据需要来调整透明度的。
进一步地,作为一种可选的实施方式,美术可以将图片中的刻度切出来(切图),然后半透明化,然后调整刻度图片的角度到水平。
步骤4:在所述软件系统中加载美术制作的半透明刻度标记图片,叠加在无人机传送的图像帧的上面显示,并且显示图片到无人机图像帧的中心点,就是让两个图片的中心点重叠对应上,然后根据刻度来推算被测距离的数值。
进一步地,为了应对地面建筑物的相对无人机的朝向的随机性,可以通过鼠标或触摸屏的触点信息来修改半透明刻度标记的角度,以方便测量距离。
进一步地,可以根据鼠标当前的位置与图像帧中心的连线的角度来设置所述半透明的刻度标记的角度。
步骤5:如果对于较高的物体想要更加精确的测量距离,可以测量物体的高度,然后指导无人机在此物体正上方上升相应的高度来重新测量此物体的某段距离。
进一步地,控制无人机的高度可以使用无人机自带的陀螺仪或无人机自带的高度信息,也可以给无人机配备激光测距装置来测量相对于地面或某建筑物的高度。
以上是本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内,因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

  1. 一种使用无人机进行测距测量的装置,其特征在于,包括:无人机,摄像头,软件系统;
    所述无人机是带有摄像头和网络模块可以将拍摄的图像帧传送出去的设备;
    所述摄像头是部署在无人机或无人机搭载的云台上的,有固定朝向的拍摄图像帧的设备;
    所述软件系统是根据无人机的摄像头的图像帧信息获取或辅助获取图像中两点距离的系统。
  2. 一种使用无人机进行测距测量的方法,其特征在于,包括:
    设定某个固定的高度(或距离)来收集摄像头朝向某固定方向的图像帧信息;
    事先按照此高度(或距离)来拍摄某刻度的刻度尺,用以获得所述软件系统中的刻度标记信息;
    实际测距测量的时候,选定图像帧画面中的两个点,尽量让这两个点的连线穿过屏幕中心点,然后参照半透明的刻度标尺来计算距离。
  3. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,“设定某个固定的高度(或距离)来收集摄像头朝向某固定方向的图像帧信息”,还包括:
    保持无人机在收集(测量)地面距离的时候保持在相同的高度上;
    进一步地,如果待测物体自身有一定的高度,为了更加精确,可以将无人机提升相应的高度;
    摄像头固定在某一方向上(可以是垂直向下,可以是水平某方向)来收集图像。
  4. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,“事先按照此高度(或距离)来拍摄某刻度的刻度尺,用以获得所述软件系统中的刻度标记信息”,还包括:
    事先按照固定的距离准备一个较大的标尺(可以在地面上绘制,或展开在地面上),标尺上有必要的刻度(根据需要可以调整刻度大小),使用工作高度拍摄这个标尺,让标尺穿过屏幕的中心;
    使用这个标尺来标记半透明的刻度标尺(在软件系统中),刻度对应上,记录下工作高度(或工作距离);
    作为一种可选的实施方式,这个刻度标记可以是美术参照图像帧中的地面刻度信息制作的半透明图片;
    在所述软件系统中所述半透明标尺可以在屏幕中心围绕屏幕中心转动,是在图像 帧的基础上再绘制上的一个半透明标尺;
    此半透明的刻度标尺的中心与图像帧的中心重叠。
  5. 根据权利要求2所述的方法,其特征在于,“实际测距测量的时候,选定图像帧画面中的两个点,尽量让这两个点的连线穿过屏幕中心点,然后参照半透明的刻度标尺来计算距离”,还包括:
    软件系统在屏幕显示的相机图像帧的中心叠加显示一个半透明的点(红点或绿点);
    实际操作时,尽量让待测的物体(或者说待测的线段)穿过屏幕中心,然后看屏幕上的刻度跨度是多少,来计算距离;
    作为一种可选的实施方式,可以从录制的图像帧中获取物体来测量距离,此时可以将待测线段平移到屏幕中心与刻度比较以推算距离。
  6. 一种计算机可读写介质,其上存储有计算机程序和相关数据,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现本发明的相关计算功能和内容。
  7. 一种电子设备,其特征在于,包括:
    一个或多个处理器;
    存储装置,用于存储一个或多个程序。
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