CN107172404A - 一种无人机图像采集方法及*** - Google Patents

Abstract

一种无人机图像采集方法和***，该方法包括以下步骤：1)无人机飞行过程中，无人机的定位模块接收卫星定位信号，并将信号传输给无人机的中央处理器进行数据解析；2)中央处理器解析出位置信息和时间信息；3)中央处理器根据解析出的时间信息进行初始化；4)基于预设的触发模式，中央处理器根据解析出来的信息生成触发信号；5)触发信号触发无人机的图像采集模块工作，并将采集的图像信息实时回传到中央处理器；7)中央处理器对图像进行处理，包括：i.将采集图像的位置信息写入图像的属性信息中；和/或，ii.将采集图像的时间信息写入图像的属性信息中；8)处理后的信息存储到存储模块。该方法和***适于满足获取精确地理位置和大范围三维图像信息的需要。

Description

一种无人机图像采集方法及***

技术领域

本发明涉及一种无人机图像采集方法及***。

背景技术

随着时代的快速发展，现今对实时信息的快速获得和数据的准确性要求越来越高，这就不仅要求信息采集设备的精确、清晰，更要要求其具有好的时效性。目前，无人机已经广泛的应用到了各行各业，例如影视航拍摄影、突发性灾害救援等。通过无人机搭载不同的传感器***来获取多种数据，能够满足航拍、电力巡线、建模等各行业的差异化需求。因单个传感器一次所拍摄的范围、角度有限，为了扩大拍摄范围，全方面反映出拍摄区域的情况，现在开始采用一次搭载多传感器的方式对地面进行拍摄，增加拍摄的覆盖范围，实现对同一目标区域多角度的信息采集。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种无人机图像采集方法及***,以满足获取精确地理位置和大范围多视角图像信息的需要。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无人机图像采集方法，包括以下步骤：

1)无人机飞行过程中，无人机的定位模块接收卫星定位信号，并将信号传输给无人机的中央处理器进行数据解析；

2)中央处理器解析出位置信息和时间信息；

3)中央处理器根据解析出的时间信息进行初始化；

4)基于预设的触发模式，中央处理器根据解析出来的信息生成触发信号；

5)触发信号触发无人机的图像采集模块工作，并将采集的图像信息实时回传到中央处理器；

7)中央处理器对图像进行处理，包括：i.将采集图像的位置信息写入图像的属性信息中；和/或，ii.将采集图像的时间信息写入图像的属性信息中；

8)处理后的信息存储到与中央处理器相连的存储模块。

进一步地：

所述预设的触发模式包括特定位置触发模式，在特定位置触发模式下，在步骤4)中，中央处理器根据预设的一个或多个特定位置点，以每个特定位置点为圆心、以ΔD为直径生成对应每个特定位置点的拍摄区域，其中ΔD不小于无人机当次飞行计划设定的最大速度与定位模块的采样时间间隔的乘积；在步骤5)中，当进入了拍摄区域时，中央处理器触发图像采集模块进行连续的图像采集，直至离开拍摄区域；在步骤7)中，中央处理器选取拍摄地点与特定位置点最近的一幅或一组图像。

所述预设的触发模式包括特定位置间隔触发模式，在特定位置间隔触发模式下，在步骤4)中，中央处理器以定位模块传回来的最近拍摄位置为圆心、以预设的特定位置间隔为半径，确定目标拍摄位置所在的圆，并确定一个与所述圆同心的圆环作为拍摄区域，所述圆环的外周和内周与所述圆的圆周等距，且所述圆环的内外半径之差为ΔD，其中ΔD不小于无人机当次飞行计划设定的最大速度与定位模块的采样时间间隔的乘积；在步骤5)中，当进入了拍摄区域时，中央处理器触发图像采集模块进行连续的图像采集，直至离开拍摄区域；在步骤7)中，中央处理器选取拍摄地点与目标拍摄位置最近的一幅或一组图像。

所述预设的触发模式包括特定时刻触发模式，在特定时刻触发模式下，在步骤4)中，中央处理器判断当前的时间与预设的特定时间点是否相同，在步骤5)中，当当前的时间与预设的特定时间点相同时，中央处理器触发图像采集模块进行图像采集。

所述预设的触发模式包括特定时间间隔触发模式，在特定时间间隔触发模式下，在步骤4)中，中央处理器判断当前的时间与最近拍摄时间点的时间间隔是否达到特定时间间隔，在步骤5)中，当当前的时间与最近拍摄时间点的时间间隔达到特定时间间隔时，中央处理器触发图像采集模块进行图像采集。

一种无人机图像采集***，包括中央处理器模块和与所述中央处理器模块相连的图像采集模块、定位模块、存储模块和回传模块，以及为***供电的电源供给模块，采用所述的无人机图像采集方法进行图像采集。

进一步地：

所述中央处理器模块包括计算模块、信号放大模块以及控制模块，所述存储模块连接所述计算模块，所述计算模块连接所述信号放大模块，所述信号放大模块连接所述控制模块。

所述图像采集模块包括按照多个拍摄角度设置的多个图像传感器。

所述回传模块为无线回传模块。

本发明的有益效果：

本发明提出一种无人机图像采集方法和***，其中，中央处理器利用位置信息和时间信息进行解析和拍摄触发，支持位置触发采集方式和时间触发采集方式，其中位置触发适用于按照用户设定的位置信息来触发图像传感器采集，时间触发采集适用于按照用户设定的时间信息来触发图像传感器采集。采集的信息同时带有精确空间位置信息和采集时间信息，提升后期的数据处理等工作的效率。

在具体实施例中，本发明能够获得以下优点：

1.该***的供电与控制均独立于无人机，可以单独搭载在无人机上使用，独立性好，不依赖于其他产品，可以搭载在任何低空飞行的设备上。

2.使用特定位置触发模式和特定位置间隔触发模式，无需安装加速器模块计算出实时速度，并能较好地确定区域拍摄，在不增加额外模块的情况下，使拍摄点尽可能接近预设的拍摄位置。

3.中央处理器及时地处理并删除无用的冗余图像信息，更少地占用存储空间。

4.可采用模块化设计，对于生产安装和硬件更换都十分方便。

5.考虑了触发信号传输过程中的不稳定，在传输中间增加了信号放大模块，保障了处理器对图像传感器的有效控制。

6.多个图像传感器的布置可以实现满足一定重叠率要求的多角度拍摄。

7.位置信息实时写入图像传感器采集的图像信息中，方便后期的三维建模等处理和使用。

8.采用无线回传模块，对拍摄的图像进行实时回传，更有效的进行实时处理。

附图说明

图1为本发明一种实施例的***总体结构图；

图2为本发明一种实施例中的中央处理器构成图；

图3为本发明一种实施例中的***电源供给结构图；

图4为本发明一种实施例中的信息采集流程图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1至图4，在一种实施例中，一种无人机图像采集方法，包括以下步骤：

1)无人机飞行过程中，无人机的定位模块接收卫星定位信号，并将信号传输给无人机的中央处理器进行数据解析；

2)中央处理器解析出位置信息和时间信息；

3)中央处理器根据解析出的时间信息进行初始化；

4)基于预设的触发模式，中央处理器根据解析出来的信息生成触发信号；

5)触发信号触发无人机的图像采集模块工作，并将采集的图像信息实时回传到中央处理器；

7)中央处理器对图像进行处理，包括：i.将采集图像的位置信息写入图像的属性信息中；和/或，ii.将采集图像的时间信息写入图像的属性信息中；

8)处理后的信息存储到与中央处理器相连的存储模块。

在优选的实施例中，所述预设的触发模式包括特定位置触发模式，在特定位置触发模式下，在步骤4)中，中央处理器根据预设的一个或多个特定位置点，以每个特定位置点为圆心、以ΔD为直径生成对应每个特定位置点的拍摄区域，其中ΔD不小于无人机当次飞行计划设定的最大速度与定位模块的采样时间间隔的乘积；在步骤5)中，当进入了拍摄区域时，中央处理器触发图像采集模块进行连续的图像采集，直至离开拍摄区域；在步骤7)中，中央处理器选取拍摄地点与特定位置点最近的一幅或一组照片。

在优选的实施例中，所述预设的触发模式包括特定位置间隔触发模式，在特定位置间隔触发模式下，在步骤4)中，中央处理器以定位模块传回来的最近拍摄位置为圆心、以预设的特定位置间隔为半径，确定目标拍摄位置所在的圆，并确定一个与所述圆同心的圆环作为拍摄区域，所述圆环的外周和内周与所述圆的圆周等距，且所述圆环的内外半径之差为ΔD，其中ΔD不小于无人机当次飞行计划设定的最大速度与定位模块的采样时间间隔的乘积；在步骤5)中，当进入了拍摄区域时，中央处理器触发图像采集模块进行连续的图像采集，直至离开拍摄区域；在步骤7)中，中央处理器选取拍摄地点与目标拍摄位置最近的一幅或一组照片。

在特定位置间隔触发模式下，首次拍摄位置可以根据特定位置点或特定时间点或无人机当次已飞行时间等来自定义。

在不同的实施例中，特定位置间隔可以是在一次飞行过程中固定不变的位置间隔，也可以是一次飞行过程中根据预先设定的规则有变化的位置间隔。例如，可以按10米间隔重复拍照，也可以是按照10米、20米、30米三种间隔依次重复拍照，等等。在优选的实施例中，所述预设的触发模式包括特定时刻触发模式，在特定时刻触发模式下，在步骤4)中，中央处理器判断当前的时间与预设的特定时间点是否相同，在步骤5)中，当当前的时间与预设的特定时间点相同时，中央处理器触发图像采集模块进行图像采集。

在优选的实施例中，所述预设的触发模式包括特定时间间隔触发模式，在特定时间间隔触发模式下，在步骤4)中，中央处理器判断当前的时间与最近拍摄时间点的时间间隔是否达到特定时间间隔，在步骤5)中，当当前的时间与最近拍摄时间点的时间间隔达到特定时间间隔时，中央处理器触发图像采集模块进行图像采集。

在特定时间间隔触发模式下，首次拍摄时间点可以根据特定位置点或特定时间点或无人机当次已飞行时间等来自定义。

在不同的实施例中，特定时间间隔可以是一次飞行过程中固定不变的时间间隔，也可以是一次飞行过程中根据预先设定的规则有变化的时间间隔。例如，可以按1秒间隔重复拍照，也可以是按照1秒、2秒、3秒三种间隔依次重复拍照，等等。以下结合具体的实施例进一步描述本发明的特征和优点。

参阅图4，在具体实施例中，预设的触发模式可以是时间触发采集模式和位置触发采集模式。

参阅图4，在具体实施例中，时间触发采集模式包括特定时刻触发和特定时间间隔触发两种模式。

特定时刻触发模式(适用于需要特定时间采集图像信息的场合)：

a)用户可以设置一个或多个特定时间点，时间点信息存储在中央处理器中；

b)当中央处理器当前的时间与预设特定时间点相同，***触发一个或多个图像传感器拍摄；

c)拍摄后将图像消息回传到中央处理器；

d)中央处理器将拍摄时刻的位置信息写入采集图像属性信息中；

e)中央处理器将采集图像的时间信息写入采集图像属性信息中；

f)将处理后的图像信息存储到存储模块。

特定时间间隔触发模式(适用于需要延时采集图像信息的情况)：

a)用户可以设置任意时间间隔，用户设置存储在中央处理器中；

b)中央处理器采集定位模块信息并提取其中的时间信息；

c)当提取的两次时间间隔满足用户设置的时间间隔，***同步触发多个图像传感器拍摄；

d)拍摄后将图像消息回传到中央处理器；

e)中央处理器将拍摄时刻的位置信息写入采集图像属性信息中；

f)中央处理器将采集图像的时间信息写入采集图像属性信息中；

g)将处理后的图像信息存储到存储模块。

参阅图4，在具体实施例中，位置触发拍摄模式包括特定位置触发和特定位置间隔触发两种模式：

特定位置触发模式(适用于需要特定位置采集图像信息的场合)：

a)用户设置一个或多个特定位置点，位置点信息存储在中央处理器中

b)用户设置一个通用的区域直径ΔD，该ΔD的设置原则为大于无人机当次飞行计划设定的最大速度乘以定位模块的采样间隔。

c)中央处理器根据ΔD值，在目标地点附近生成拍摄区域

d)当实时解析的位置信息进入了拍摄区域后，图像传感器在位置信号触发下连续采集

e)离开拍摄区域后，根据计算找到距离目标地点最近的照片，并对冗余的图像信息进行删除

f)在筛选出来的图像的属性信息中写入位置信息和时间信息

g)将处理后的图像信息存储到存储模块。

特定位置间隔触发模式(适用于需要间隔采集图像信息的情况)

a)用户可以设置任意位置间隔，用户设置存储在中央处理器中

b)用户设置一个通用的区域直径ΔD，该ΔD的设置原则为大于无人机当次飞行计划设定的最大速度乘以定位模块的采样间隔。

c)中央处理器根据定位模块传回来的实时位置信息与预设位置间隔，确定目标拍摄位置所在的圆

d)中央处理器根据ΔD值，在目标圆附近生成环形拍摄区域

e)当实时解析的位置信息进入了拍摄区域后，图像传感器在位置信号触发下连续采集

f)离开拍摄区域后，选取拍摄位置距离预设的位置间隔处最近的照片，并对冗余的图像信息进行删除

g)在筛选出来的图像的属性信息中写入位置信息和时间信息

h)将处理后的图像信息存储到存储模块。

参阅图1至图3，一种无人机图像采集***，包括中央处理器模块和与所述中央处理器模块相连的图像采集模块、定位模块、存储模块和回传模块，以及为***供电的电源供给模块，采用所述的无人机图像采集方法进行图像采集。

在优选的实施例中，所述中央处理器模块包括计算模块、信号放大模块以及控制模块，所述存储模块连接所述计算模块，所述计算模块连接所述信号放大模块，所述信号放大模块连接所述控制模块。

在优选的实施例中，所述图像采集模块包括按照多个拍摄角度设置的多个图像传感器。

在优选的实施例中，所述回传模块为无线回传模块。

在优选的实施例中，该***的相机拍摄触发由中央处理器控制。为保证触发信号有效触发多图像传感器同时拍摄，在中央处理器和图像传感器之间加入了信号放大模块。图像传感器为多图像传感器***，在合理的位置摆放情况下可以进行满足一定重叠率要求的多角度拍摄。所有模块采取统一供电方式，不依赖于无人机的电源***。图像传感器采集图像后后，通过中央处理器处理后，进行统一存储。存储的图像可以选择通过WiFi、4G等无线网络实时回传到地面基站。

在优选的实施例中，存储模块用于存储所需要的程序和预设信息，并将中央处理器处理后的信息保存下来。计算模块分析计算信息，将定位模块回传的时间信息与位置信息进行解析、控制回传模块、生成触发信号等。放大模块将生成的触发信号进行放大，保证可靠地触发图像传感器工作。控制模块将触发信号转换成控制图像传感器采集的信号，控制多图像传感器同步拍照。定位模块通过对卫星定位信息(如：GPS信号、北斗信号等)的实时接收和解析，生成国际标准的信息格式传输到中央处理器进行进一步的处理。回传模块负责将处理后的图像信息实时回传到地面(适用于应急对时间要求较高的场合)。多个图像传感器可在控制模块的控制下同步拍摄，通过排放位置和角度的不同完成图像传感器的图像采集工作。

所有的模块可采用统一供电模式，这样在后续的使用和处理的过程中更灵活、更方便。

参阅图4，***可以选用特定时刻触发模式、特定时间间隔触发模式、特定位置触发模式、特定位置间隔触发模式。下面以特定时间间隔触发模式为例进行介绍。

1)定位模块接受信号，并将信号不断传输给中央处理器进行数据解析。

2)中央处理器的数据解析，将主要解析出两部分信息，分别为位置信息和时间信息。

3)中央处理器根据解析出的时间信息进行初始化，校准时间。

4)根据解析出来的信息结合预设的触发模式生成触发信号。

5)触发信号触发多图像传感器同时工作，并通过控制线传输模块将拍出来的图像信息实时回传到中央处理器。

6)中央处理器对图像进行进一步处理，主要为：

i.将与对应的GPS信息写入图像的属性信息中。

ii.将实时的GPS时间写入图像的属性信息中。

7)处理后的信息存储到***中的数据存储模块。

8)根据预设信息判断是否需要对数据进行实时回传，需要时进行回传。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无人机图像采集方法，其特征在于,包括以下步骤：

1)无人机飞行过程中，无人机的定位模块接收卫星定位信号，并将信号传输给无人机的中央处理器进行数据解析；

2)中央处理器解析出位置信息和时间信息；

3)中央处理器根据解析出的时间信息进行初始化；

4)基于预设的触发模式，中央处理器根据解析出来的信息生成触发信号；

5)触发信号触发无人机的图像采集模块工作，并将采集的图像信息实时回传到中央处理器；

7)中央处理器对图像进行处理，包括：i.将采集图像的位置信息写入图像的属性信息中；和/或，ii.将采集图像的时间信息写入图像的属性信息中；

8)处理后的信息存储到与中央处理器相连的存储模块。

2.如权利要求1所述的无人机图像采集方法，其特征在于,所述预设的触发模式包括特定位置触发模式，在特定位置触发模式下，在步骤4)中，中央处理器根据预设的一个或多个特定位置点，以每个特定位置点为圆心、以ΔD为直径生成对应每个特定位置点的拍摄区域，其中ΔD不小于无人机当次飞行计划设定的最大速度与定位模块的采样时间间隔的乘积；在步骤5)中，当进入了拍摄区域时，中央处理器触发图像采集模块进行连续的图像采集，直至离开拍摄区域；在步骤7)中，中央处理器选取拍摄地点与特定位置点最近的一幅或一组图像，优选地，还删除其他冗余图像信息。

3.如权利要求1或2所述的无人机图像采集方法，其特征在于,所述预设的触发模式包括特定位置间隔触发模式，在特定位置间隔触发模式下，在步骤4)中，中央处理器以定位模块传回来的最近拍摄位置为圆心、以预设的特定位置间隔为半径，确定目标拍摄位置所在的圆，并确定一个与所述圆同心的圆环作为拍摄区域，所述圆环的外周和内周与所述圆的圆周等距，且所述圆环的内外半径之差为ΔD，其中ΔD不小于无人机当次飞行计划设定的最大速度与定位模块的采样时间间隔的乘积；在步骤5)中，当进入了拍摄区域时，中央处理器触发图像采集模块进行连续的图像采集，直至离开拍摄区域；在步骤7)中，中央处理器选取拍摄地点与目标拍摄位置最近的一幅或一组图像，优选地，还删除其他冗余图像信息。

4.如权利要求1至3任一项所述的无人机图像采集方法，其特征在于,所述预设的触发模式包括特定时刻触发模式，在特定时刻触发模式下，在步骤4)中，中央处理器判断当前的时间与预设的特定时间点是否相同，在步骤5)中，当当前的时间与预设的特定时间点相同时，中央处理器触发图像采集模块进行图像采集。

5.如权利要求1至4任一项所述的无人机图像采集方法，其特征在于,所述预设的触发模式包括特定时间间隔触发模式，在特定时间间隔触发模式下，在步骤4)中，中央处理器判断当前的时间与最近拍摄时间点的时间间隔是否达到特定时间间隔，在步骤5)中，当当前的时间与最近拍摄时间点的时间间隔达到特定时间间隔时，中央处理器触发图像采集模块进行图像采集。

6.一种无人机图像采集***，包括中央处理器模块和与所述中央处理器模块相连的图像采集模块、定位模块、存储模块和回传模块，以及为***供电的电源供给模块，其特征在于，采用如权利要求1至5任一项所述的无人机图像采集方法进行图像采集。

7.如权利要求6所述的无人机图像采集***，其特征在于，所述中央处理器模块包括计算模块、信号放大模块以及控制模块，所述存储模块连接所述计算模块，所述计算模块连接所述信号放大模块，所述信号放大模块连接所述控制模块。

8.如权利要求6或7所述的无人机图像采集***，其特征在于，所述图像采集模块包括按照多个拍摄角度设置的多个图像传感器。

9.如权利要求6至9任一项所述的无人机图像采集***，其特征在于，所述回传模块为无线回传模块。