CN105857582A - 调整拍摄角度的方法、装置和无人驾驶飞行器 - Google Patents

调整拍摄角度的方法、装置和无人驾驶飞行器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种调整拍摄角度的方法、装置和无人驾驶飞行器。其中，该调整拍摄角度的方法包括：获取拍摄目标和无人驾驶飞行器的位置信息；将所述拍摄目标的位置信息与所述无人驾驶飞行器的位置信息进行比较，确定所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对位置信息；根据所述相对位置信息，调整拍摄角度。根据拍摄目标与无人驾驶飞行器的相对位置信息，能够自动调整无人驾驶飞行器的拍摄设备的拍摄角度，可以降低拍摄过程中人为操作的几率，有效的捕捉被拍摄对象并轻松达到拍摄目的，降低了操作复杂度，操作智能，提高了用户操作体验。

Description

调整拍摄角度的方法、装置和无人驾驶飞行器
技术领域
本发明涉及无人驾驶飞行器技术领域，尤其涉及一种调整拍摄角度的方法、装置和无人驾驶飞行器。
背景技术
航拍无人机以无人驾驶飞机作为空中平台，以机载遥感设备获取信息，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。其中，机载遥感设备包括高分辨率CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)数码相机、轻型光学相机、红外扫描仪、激光扫描仪、磁测仪等。航拍无人机结构简单、使用成本低，适用于普通摄影所不能到达或拍摄的场景。
但在拍摄过程中，操作人员需要通过遥控器人工调整无人机中的机载遥感设备的拍摄角度，操作复杂。
发明内容
技术问题
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何自动调整无人机的拍摄角度。
解决方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种调整拍摄角度的方法，包括：
获取拍摄目标和无人驾驶飞行器的位置信息；
将所述拍摄目标的位置信息与所述无人驾驶飞行器的位置信息进行比较，确定所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对位置信息；
根据所述相对位置信息，调整拍摄角度。
对于上述方法，在一种可能的实现方式中，获取拍摄目标和无人驾驶飞行器的位置信息，包括：
获取拍摄目标的经纬度信息和相对高度信息，并将所述拍摄目标的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据；
获取所述无人驾驶飞行器的经纬度信息和相对高度信息，并将所述无人驾驶飞行器的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据。
对于上述方法，在一种可能的实现方式中，将所述拍摄目标的位置信息与所述无人驾驶飞行器的位置信息进行比较，确定所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对位置信息，包括：
根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器坐标转换后的经纬度信息计算得到平移参数和旋转参数；
根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对高度信息计算得到俯仰角度参数。
对于上述方法，在一种可能的实现方式中，根据所述相对位置信息，调整拍摄角度，包括：
将所述相对位置信息发送给所述无人驾驶飞行器的飞行控制平台；
所述飞行控制平台根据所述相对位置信息计算得到电机控制信号，并将所述电机控制信号发送给云台；
所述云台根据所述电机控制信号驱动电机调整拍摄设备的俯仰角度。
对于上述方法，在一种可能的实现方式中，在获取拍摄目标的位置信息之前，还包括：
判断是否进入智能航拍模式；
在判定进入智能航拍模式的情况下，锁定所述无人驾驶飞行器的操纵杆。
本发明还提供一种调整拍摄角度的装置，包括：
定位模块，用于获取拍摄目标和无人驾驶飞行器的位置信息；
相对位置确定模块，用于将所述拍摄目标的位置信息与所述无人驾驶飞行器的位置信息进行比较，确定所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对位置信息；
角度调整模块，用于根据所述相对位置信息，调整拍摄角度。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述定位模块包括：
GPS单元，与设置于拍摄目标上的GPS定位设备相通信，用于获取所述拍摄目标的经纬度信息；
光流辅助定高单元，用于获取所述拍摄目标的相对高度信息；
坐标转换单元，与所述GPS单元连接，用于将所述拍摄目标的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述GPS单元还用于获取所述无人驾驶飞行器的经纬度信息；所述光流辅助定高单元还用于获取所述无人驾驶飞行器的相对高度信息；所述坐标转换单元还用于将所述无人驾驶飞行器的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述相对位置确定模块还用于根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器坐标转换后的经纬度信息计算得到平移参数和旋转参数；根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对高度信息计算得到俯仰角度参数。
对于上述装置，在一种可能的实现方式中，所述角度调整模块还用于将所述相对位置信息发送给所述无人驾驶飞行器的飞行控制平台；
所述调整拍摄角度的装置还包括：
所述飞行控制平台，与所述角度调整模块连接，用于根据所述相对位置信息计算得到电机控制信号，并将所述电机控制信号发送给云台；
所述云台，与所述飞行控制平台连接，用于根据所述电机控制信号驱动电机调整拍摄设备的俯仰角度。
本发明还提供一种无人驾驶飞行器，包括拍摄设备，所述无人驾驶飞行器还包括：本发明实施例中任意一种结构的调整拍摄角度的装置。
对于上述无人驾驶飞行器，在一种可能的实现方式中，所述拍摄设备包括CCD数码相机、光学相机、红外扫描仪、激光扫描仪和磁测仪中任意一种。
有益效果
本发明根据拍摄目标与无人驾驶飞行器的相对位置信息，能够自动调整无人驾驶飞行器的拍摄设备的拍摄角度，可以降低拍摄过程中人为操作的几率，有效的捕捉被拍摄对象并轻松达到拍摄目的，降低了操作复杂度，操作智能，提高了用户操作体验。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。
图1示出根据本发明一实施例的调整拍摄角度的方法的流程图；
图2示出根据本发明一实施例的调整拍摄角度的方法的另一流程图；
图3示出根据本发明一实施例的调整拍摄角度的方法的另一流程图；
图4示出根据本发明另一实施例的调整拍摄角度的方法的应用场景的示意图；
图5示出根据本发明另一实施例的调整拍摄角度的方法的流程图；
图6示出根据本发明一实施例的调整拍摄角度的装置的结构框图；
图7示出根据本发明一实施例的调整拍摄角度的装置中定位模块的结构框图；
图8示出根据本发明一实施例的无人驾驶飞行器的结构框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
实施例1
图1示出根据本发明一实施例的调整拍摄角度的方法的流程图。如图1所示，该调整拍摄角度的方法主要可以包括：
步骤101、获取拍摄目标和无人驾驶飞行器的位置信息；
步骤102、将所述拍摄目标的位置信息与无人驾驶飞行器的位置信息进行比较，确定所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对位置信息；
步骤103、根据所述相对位置信息，调整拍摄角度。
在一种可能的实现方式中，如图2所示，步骤101可以包括：
步骤201、获取拍摄目标的经纬度信息和相对高度信息，并将所述拍摄目标的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据；
步骤202、获取所述无人驾驶飞行器的经纬度信息和相对高度信息，并将所述无人驾驶飞行器的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据。
其中步骤201和步骤202的时序可以互换，也可以同时进行，本发明对此不进行限定。
具体而言，无人驾驶飞行器(也称为无人机)可以采用飞行器惯性导航***和GPS(Global Positioning System，全球定位***)导航***，确保飞行安全、可靠及在复杂环境下的正常作业。通过GPS可以获取拍摄目标的定位坐标数据，并且获取无人驾驶飞行器自身的位置参数。
在一种可能的实现方式中，步骤102可以包括：
步骤203、根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器坐标转换后的经纬度信息计算得到平移参数和旋转参数；
步骤204、根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对高度信息计算得到俯仰角度参数。
在一种可能的实现方式中，步骤103可以包括：
步骤301、将所述相对位置信息发送给所述无人驾驶飞行器的飞行控制平台；
步骤302、飞行控制平台根据所述相对位置信息计算得到电机控制信号，并将所述电机控制信号发送给云台；
步骤303、云台根据所述电机控制信号驱动电机调整拍摄设备的俯仰角度。
具体而言，无人驾驶飞行器的云台内设置有驱动电机，驱动电机与拍摄设备的位置调整机构连接，能够调整拍摄设备的俯仰角度。拍摄设备可以为但不限于CCD数码相机、光学相机、红外扫描仪、激光扫描仪、磁测仪等机载遥感设备。
在一种可能的实现方式中，如图3所示，在步骤101之前可以包括：
步骤100、判断是否进入智能航拍模式，在判定进入智能航拍模式的情况下，执行步骤200，否则可以进入手动模式。
步骤200、锁定操纵杆。
举例而言，如图4所示，具有航拍功能的无人驾驶飞行器包括：精确定位追踪GPS模块41、光流辅助定高模块42、地面被拍摄对象的GPS模块43、飞行控制平台44、云台45和相机46。通过无人机内部的GPS模块41(结合设置于地面被拍摄对象的GPS模块43)及光流辅助定高***获取被拍摄对象(即拍摄目标)的位置信息后，无人驾驶飞行器的CPU可以利用位置比较算法和坐标转换***计算出无人驾驶飞行器与被拍摄对象之间的相对位置信息和由于高度差产生的俯仰角度数据。然后CPU经数据传输***将相对位置信息和由于高度差产生的俯仰角度数据传输给飞行控制平台44。由飞行控制平台44将相对位置信息和由于高度差产生的俯仰角度数据转化为表征特定机械运动的控制信号，发送给云台45。云台45收到控制信号后驱动相机46按照预定方向转动，自动对准被拍摄对象，从而轻松、方便、快捷的完成拍摄。根据本发明实施例的精确计算，准确控制，能够有效的捕捉被拍摄对象并轻松达到拍摄目的，操作智能，提高用户体验效果。
实施例2
图5示出根据本发明另一实施例的调整拍摄角度的方法的流程图。本实施例中以在例如手机、平板电脑、笔记本电脑等智能设备上的APP(应用)端实现该调整拍摄角度的方法为例进行说明。具体而言，通过在APP端设置遥控器锁定操纵杆进入智能航拍模式。其中，智能航拍模式的特点可以包括以下任意一个或者多个：
a.锁定操纵杆时自动控制飞行高度和位置。
b.无人机飞行时使镜头摇动或倾斜。
c.无人机始终跟随持有追踪定位装置的被拍对象。
d.可以自由设定安全区域界线，防止无人机碰撞周围建筑物或遮挡物。
e.可以自由切换到“无人机回家”模式。
如图5所示，该调整拍摄角度的方法具体可以包括：
APP端根据用户操作判断是否进入智能航拍模式(步骤401)，在智能航拍模式后，启动锁定操作杆程序(步骤402)。APP端可以向无人机发送进入智能航拍模式的控制信号，无人机的CPU从无人机上的GPS模块41和地面被拍摄对象(即拍摄目标)上的GPS模块43获得被拍摄对象的经纬度信息(步骤403)。CPU从光流辅助定高模块42获得被拍摄对象的相对高度信息，其中相对高度信息假设为(X,Y,Z)。由于GPS上传的是球坐标数据，需要经过坐标转换例如调取布尔莎坐标转算法程序(步骤404)，CPU将经纬度信息转换为当地三维空间直角坐标信息数据。例如，转化算出包括3个平移参数(x,y,z)、3个旋转参数(x1,y1,z1)和体现俯仰角度的尺度参数m。接下来，CPU可以将被拍摄对象的位置信息与(从GPS模块41获得的)无人机自身位置参数比较计算，得出无人机与拍摄目标之间的相对位置信息(步骤405)。CPU将此相对位置信息数据通过数据线(或无线传输)传给无人机的飞行控制平台44(或称为飞控模块)例如电调控制板。飞行控制平台44根据此相对位置信息计算输出电机控制信号给云台45(步骤406)。云台45内的驱动电机按照正确俯仰角度捕捉拍摄目标，并通过APP上的辅助修正手段实时捕捉并使相机等拍摄设备处于最佳拍摄角度，保证最优拍摄效果(步骤407)。
此外，在步骤407之后，该调整拍摄角度的方法还可以包括：
步骤408、APP端判断无人机是否切换到回家模式，如果是则切换到回家模块，指示无人机返回起始地点或设定的回家地点，等待下一次开始航拍；否则，执行步骤409。例如，在无人机电量不足、用户选择回家模块等情况下，无人机可以切换到回家模式。
步骤409、APP端判断航拍是否完成，如果是则结束。否则启动设定的延时程序(步骤410)，经过一定延时后返回执行步骤403。
本发明在智能航拍模式能够自动调整拍摄设备的拍摄角度，可以大大降低拍摄过程中人为操作的几率，能够有效的捕捉被拍摄对象并轻松达到拍摄目的，操作智能，显著提高普通用户的操作体验。特别是为户外运动爱好者，比如攀岩、骑行、滑雪、滑板等用户提供轻松方便的自拍效果。
实施例3
图6示出根据本发明一实施例的调整拍摄角度的装置的结构框图。如图6所示，该调整拍摄角度的装置可以包括：
定位模块51，用于获取拍摄目标和无人驾驶飞行器的位置信息；
相对位置确定模块53，用于将所述拍摄目标的位置信息与所述无人驾驶飞行器的位置信息进行比较，确定所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对位置信息；
角度调整模块55，用于根据所述相对位置信息，调整拍摄角度。
在一种可能的实现方式中，如图7所示，所述定位模块51包括：
GPS单元511，与设置于拍摄目标上的GPS定位设备相通信，用于获取所述拍摄目标的经纬度信息；
光流辅助定高单元513，用于获取所述拍摄目标的相对高度信息；
坐标转换单元515，与所述GPS单元511连接，用于将所述拍摄目标的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据。
在一种可能的实现方式中，所述GPS单元511还用于获取所述无人驾驶飞行器的经纬度信息；所述光流辅助定高单元513还用于获取所述无人驾驶飞行器的相对高度信息；所述坐标转换单元515还用于将所述无人驾驶飞行器的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据。
在一种可能的实现方式中，所述相对位置确定模块53还用于根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器坐标转换后的经纬度信息计算得到平移参数和旋转参数；根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对高度信息计算得到俯仰角度参数。
在一种可能的实现方式中，所述角度调整模块55还用于将所述相对位置信息发送给所述无人驾驶飞行器的飞行控制平台；
在一种可能的实现方式中，所述调整拍摄角度的装置还包括：
所述飞行控制平台57，与所述角度调整模块连接，用于根据所述相对位置信息计算得到电机控制信号，并将所述电机控制信号发送给云台；
所述云台59，与所述飞行控制平台连接，用于根据所述电机控制信号驱动电机调整拍摄设备的俯仰角度。
实施例4
图8示出根据本发明一实施例的无人驾驶飞行器的结构框图。如图8所示，该无人驾驶飞行器可以包括：拍摄设备71以及上述实施例中任意一种结构的调整拍摄角度的装置73。其中，所述拍摄设备包括但不限于CCD数码相机、光学相机、红外扫描仪、激光扫描仪和磁测仪中任意一种。
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，可轻易想到变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种调整拍摄角度的方法，其特征在于，包括：
获取拍摄目标和无人驾驶飞行器的位置信息；
将所述拍摄目标的位置信息与所述无人驾驶飞行器的位置信息进行比较，确定所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对位置信息；
根据所述相对位置信息，调整拍摄角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取拍摄目标和无人驾驶飞行器的位置信息，包括：
获取拍摄目标的经纬度信息和相对高度信息，并将所述拍摄目标的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据；
获取所述无人驾驶飞行器的经纬度信息和相对高度信息，并将所述无人驾驶飞行器的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述拍摄目标的位置信息与所述无人驾驶飞行器的位置信息进行比较，确定所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对位置信息，包括：
根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器坐标转换后的经纬度信息计算得到平移参数和旋转参数；
根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对高度信息计算得到俯仰角度参数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述相对位置信息，调整拍摄角度，包括：
将所述相对位置信息发送给所述无人驾驶飞行器的飞行控制平台；
所述飞行控制平台根据所述相对位置信息计算得到电机控制信号，并将所述电机控制信号发送给云台；
所述云台根据所述电机控制信号驱动电机调整拍摄设备的俯仰角度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在获取拍摄目标的位置信息之前，还包括：
判断是否进入智能航拍模式；
在判定进入智能航拍模式的情况下，锁定所述无人驾驶飞行器的操纵杆。
6.一种调整拍摄角度的装置，其特征在于，包括：
定位模块，用于获取拍摄目标和无人驾驶飞行器的位置信息；
相对位置确定模块，用于将所述拍摄目标的位置信息与所述无人驾驶飞行器的位置信息进行比较，确定所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对位置信息；
角度调整模块，用于根据所述相对位置信息，调整拍摄角度。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述定位模块包括：
GPS单元，与设置于拍摄目标上的GPS定位设备相通信，用于获取所述拍摄目标的经纬度信息；
光流辅助定高单元，用于获取所述拍摄目标的相对高度信息；
坐标转换单元，与所述GPS单元连接，用于将所述拍摄目标的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述GPS单元还用于获取所述无人驾驶飞行器的经纬度信息；
所述光流辅助定高单元还用于获取所述无人驾驶飞行器的相对高度信息；
所述坐标转换单元还用于将所述无人驾驶飞行器的经纬度信息由球坐标数据转换为直角坐标数据。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，
所述相对位置确定模块还用于根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器坐标转换后的经纬度信息计算得到平移参数和旋转参数；根据所述拍摄目标和所述无人驾驶飞行器的相对高度信息计算得到俯仰角度参数。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，
所述角度调整模块还用于将所述相对位置信息发送给所述无人驾驶飞行器的飞行控制平台；
所述调整拍摄角度的装置还包括：
所述飞行控制平台，与所述角度调整模块连接，用于根据所述相对位置信息计算得到电机控制信号，并将所述电机控制信号发送给云台；
所述云台，与所述飞行控制平台连接，用于根据所述电机控制信号驱动电机调整拍摄设备的俯仰角度。
11.一种无人驾驶飞行器，包括拍摄设备，其特征在于，所述无人驾驶飞行器还包括：权利要求6至10中任一项所述的调整拍摄角度的装置。
12.根据权利要求11所述的无人驾驶飞行器，其特征在于，所述拍摄设备包括：CCD数码相机、光学相机、红外扫描仪、激光扫描仪和磁测仪中任意一种。
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