CN109359629A - 人工智能飞行器及其智能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种人工智能飞行器及其智能控制方法。所述人工智能飞行器包括:具有动力***,用于驱动飞行器移动的飞行器主体;安装固定在所述飞行器主体的前端,用于采集图像信息的图像采集装置;所述图像信息至少包含一个用户特征;收容在所述飞行器主体内,与所述图像采集装置连接的图形处理器,用于识别和提取所述图像信息中的一个或者多个用户特征;收容在所述飞行器主体内,与所述图像采集装置连接,用于根据所述一个或者多个用户特征控制所述飞行器主体的运行的飞行器控制器。其提供了一种新的人机交互方式,用户不需要使用遥控器的摇杆或者按钮即可完成对于无人飞行器的控制,与日常生活中的操作习惯更相符。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域,尤其涉及一种人工智能飞行器及其智能控制方法。
背景技术
无人飞行器是一种应用领域非常广泛的移动载具,可以通过搭载多种不同的硬件设备实现许多不同的用途。例如可以搭载摄像机,进行地图测绘或者高空拍摄等任务。
一个完整的无人飞行器***通常由无人飞行器主体以及位于用户侧的遥控器所组成。该遥控器与用户交互,将相关的用户指令通过射频信号,例如2.4GHz射频信号发送到无人机飞行器主体中,使其执行对应的动作。而无人机飞行器主体需要反馈的相关信息,例如拍摄获得图像信息也可以基于相同的物理信道,反向传输到遥控器或者用户侧的其他设备中。
在实现本发明过程中,发明人发现相关技术存在以下问题:现有的无人飞行器的控制指令下发或者飞行状态的控制通常都是通过遥控器上的摇杆或者控制按钮等进行操作的,整体的操作难度高,需要操作人员对于无人飞行器的性能具有一定的了解。无人飞行器的控制灵活度较低,操作交互体验不佳。
发明内容
针对上述技术问题,本发明实施例提供了一种人工智能飞行器及其智能控制方法,以解决现有的无人飞行器的遥控操作难度高,灵活性不佳的问题。
本发明实施例的第一方面提供一种人工智能飞行器。
该人工智能飞行器包括:飞行器主体,所述飞行器主体具有动力***,用于驱动飞行器移动;图像采集装置,所述图像采集装置安装固定在所述飞行器主体的前端,用于采集图像信息;所述图像信息至少包含一个用户特征;图形处理器,所述图形处理器收容在所述飞行器主体内,与所述图像采集装置连接,用于识别和提取所述图像信息中的一个或者多个用户特征;飞行器控制器,所述飞行器控制器收容在所述飞行器主体内,与所述图像采集装置连接,用于根据所述一个或者多个用户特征控制所述飞行器主体的运行。
可选地,所述图形处理器还包括预处理模块;所述预处理模块用于对所述图像采集装置采集的图像信息进行预处理。
可选地,所述图形处理器包括人脸识别单元和手势识别单元;所述人脸识别单元用于在所述图像信息中提取一个或者多个用户面部,所述手势识别单元用于在所述图像信息中提取一个或者多个操作手势。
可选地,所述飞行器主体包括:动力电机,电机驱动板以及桨叶;
所述动力电机与所述电机驱动板连接,所述飞行器控制器通过所述电机驱动板,控制所述动力电机的输出功率和转速;所述桨叶设置在所述动力电机上,在所述动力电机的带动下旋转以提供所述人工智能飞行器的动力。
可选地,所述飞行器控制器通过人工智能接口与所述图形处理器连接,接收通过所述图形处理器计算获得的用户面部和操作手势,并相应的控制所述飞行器主体的动力电机的运行。
本发明实施例的第二方面提供了一种飞行器的智能控制方法。该智能控制方法包括:朝向用户以采集至少包含一个用户特征的图像信息;从所述图像信息中识别提取对应的用户特征;根据所述用户特征,控制所述飞行器的运行状态。
可选地,所述根据所述用户特征,控制所述飞行器的运行状态,具体包括:根据用户的操作手势,确定与所述操作手势对应的控制指令;通过所述控制指令,对飞行器的飞行或者拍照进行控制。
可选地,所述根据所述用户特征,控制所述飞行器的运行状态,具体包括:锁定至少一个需要跟踪的用户面部;控制所述飞行器跟踪与所述用户面部对应的用户。
可选地,所述智能控制方法还包括:在没有采集到包含用户特征的图像信息时,悬停并改变朝向以寻找用户。
可选地,所述智能控制方法还包括:将采集获得的所述图像信息传输至对应的移动终端上,向用户显示。
本发明实施例提供的技术方案中,提供了一种新的人机交互方式,用户不需要使用遥控器的摇杆或者按钮即可完成对于无人飞行器的控制,与日常生活中的操作习惯更相符。采用身体姿势的操作控制方式更为直观、简单并且便于理解,具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例提供的应用环境的一个实施例示意图;
图2为本发明实施例提供的人工智能飞行器的一个实施例示意图;
图3为本发明实施例提供的图形处理器的一个实施例示意图;
图4为本发明实施例提供的飞行器控制器的一个实施例示意图。
具体实施方式
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。
需要说明的是,当元件被表述“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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,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”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本实施例中提供的人工智能飞行器及其智能控制方法可以应用于任何类型的无人飞行器或者类似的移动载具上,以实现对无人飞行器主体运行状态的控制和操作。基于本发明实施例揭露的智能控制的思路,本领域技术人员容易对技术方案进行简单的变换、调整或者组合后,应用于多种不同的无人飞行器中。为陈述简便,在图1中以最为常用的四轴无人飞行器为例进行阐述。
图1为本发明实施例提供的人工智能飞行器的应用环境示意图。如图1 所示,完整的应用环境可以包括:无人飞行器100、用户200以及无线网络 300。
其中,所述无人飞行器100为具有悬停功能的四轴无人飞行器。该四轴无人飞行器作为移动平台,可以搭载有多种不同的设备和/或传感器,用以执行相应的工作任务。
所述无人飞行器100的动力***可以由四个动力电机、电机驱动板以及桨叶所组成。每个动力电机相向设置,位于无人飞行器100的四端。桨叶通过可拆卸或者其他合适的方式安装在动力电机的动力输出端上,在动力电机的带动下,为无人飞行器100提供升力。该电机驱动板是电机的控制主板,用于将来自控制器的指令信号进行放大等处理后,相应的改变动力电机的运行状态,例如转速或者输出功率。
用户200是指位于用户侧的设备以及操作控制人员。该操作控制人员可以通过相关的设备,例如智能手机或者遥控器,与无人飞行器100之间进行交互。用户200可以是指一个人或者具有相同特征的群体,例如某个工作小组。
无线网络300是建立无人飞行器100与用户200之间通信连接的网络基础。该无线网络300可以是专用网络,也可以是公共网络,采用任何类型的无线传输方式并占用特定的频段。
图2为本发明实施例提供的人工智能飞行器。其具有相应的软硬件设备以提供更智能的操作方式,允许通过用户的操作手势和面部等用户特征来进行人工智能飞行器的控制。
如图2所示,该人工智能飞行器至少包括:图像采集装置110、图形处理器120以及飞行器控制器130。
其中,所述图像采集装置110可以是任何类型的,用于记录图像数据的设备。例如,高清摄像机或者运动相机等。该图像采集装置110设置在人工智能飞行器的前端,用于采集一系列的图像帧。当人工智能飞行器能够朝向用户时,该图像采集装置便可以采集到包含了用户特征的图像信息并加以分析利用。
所述图形处理器120是实现人工智能功能的核心部件。其具体实现的硬件电路可以以集成电路芯片的形式设置在人工智能飞行器中。该图形处理器 120通过对采集获得的图像信息进行一种或者多种图像处理后,可以从中提取或者识别出一个或者多个用户特征。
该用户特征是指拍摄到的用户上肢动作或者面部等相关生物特征。这些用户特征可以指引人工智能飞行器执行对应的操作。
图3为本发明实施例提供的图形处理器120的结构框图。如图3所示,所述图形处理器120可以包括:预处理模块121、人脸识别单元122以及手势识别单元123。
其中,所述预处理模块121与图形处理器120的输入端连接,用于对所述图像采集装置采集的图像信息进行预处理,例如降噪、平滑等。经过预处理后的图像信息分别被提供至所述人脸识别单元122和所述手势识别单元123 中。
其中,所述人脸识别单元122用于在所述图像信息中提取一个或者多个用户面部并据此实现人脸跟踪的功能。所述手势识别单元123可以用于在所述图像信息中识别一个或者多个操作手势,并据此实现用户对无人飞行器的手势控制。
在一些实施例中,与操作手势相应的控制指令可以通过飞控接口与飞行器控制器130连接,从而实现对动力电机等动力***的控制和调整。在另一些实施例中,该控制指令和人脸跟踪结构还可以通过WiFi模块,以WiFi传输的形式传递到其他的用户终端设备中。
所述飞行器控制器130是整个人工智能飞行器的控制核心和控制中枢,用以接收来自图形处理器和/或其他检测设备(如高度传感器、陀螺仪等)的上传数据,并按照预设的控制逻辑,综合这些上传数据来调整人工智能飞行器的运行状态。
图4为本发明实施例提供的飞行器控制器130的***功能模块的结构框图。如图4所示,该飞行器控制器130可以分别通过AI接口131和2.4G射频接口132,接收来自图形处理器分析获得用户面部和操作手势的控制指令和遥控器通过射频信号发射的控制指令。
另外,所述飞行器控制器130还可以分别与陀螺仪133、重力传感器134 Bora-传感器135以及光流模块136连接,分别获取这些功能模块的信号以确定当前人工智能飞行器的综合运行状态。
该飞行器控制器130通过电机驱动板137来调整和驱动无人飞行器上电机的运行。随着电机运行状态的变化,可以带动桨叶改变四轴无人飞行器的受力情况以调整无人飞行器的朝向或者飞行姿态。
在实际操作过程中,无人飞行器100通过设置在机身主体上的前置摄像头采集包含用户的人脸和手部动作的图像信息。在图形处理器识别和提取人脸和手部动作信息以后,飞行器控制器可以据此实现人脸跟踪和手势控制。
具体的,可以预先存储多个不同的手势,并且为每个手势设定对应的操作控制指令。基于手势与操作控制指令之间的对应关系,在图形处理器提取出手势以后,确定该手势的操作控制指令。
由此,可以令操作者可以通过摆出不同的手势对无人飞行器100进行控制。例如,控制无人飞行器100左右翻转、改变拍摄高度、拍照或者录像等。
另外,通过识别确定的人脸,可以锁定至少一个需要跟踪的用户面部。然后,控制所述飞行器跟踪与所述用户面部对应的用户,从而令无人飞行器 100自行跟踪某个特定的操作者进行飞行。
在一些实施例中,图形处理器还可以通过设置在无人飞行器100上的无线传输模块(如WiFi模块),通过无线网络将图像信息传递到位于用户侧的智能终端上向用户显示。
在另一些实施例中,在没有采集到包含用户特征的图像信息,用户200 尚未发出操作指令时,可以令无人飞行器100暂时处于悬停状态。同时,处于悬停状态下的无人飞行器100可以不断的改变自身的朝向以寻找用户的人脸。
综上所述,本发明实施例提供了一种新的无人机交互操作方式,可以令用户采用手势或者基于面部跟踪等方式对无人机进行操作或者控制,提高了人机互动的体验,具有良好的应用前景。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种人工智能飞行器,其特征在于,包括:
飞行器主体,所述飞行器主体具有动力***,用于驱动飞行器移动;
图像采集装置,所述图像采集装置安装固定在所述飞行器主体的前端,用于采集图像信息;所述图像信息至少包含一个用户特征;
图形处理器,所述图形处理器收容在所述飞行器主体内,与所述图像采集装置连接,用于识别和提取所述图像信息中的一个或者多个用户特征;
飞行器控制器,所述飞行器控制器收容在所述飞行器主体内,与所述图像采集装置连接,用于根据所述一个或者多个用户特征控制所述飞行器主体的运行。
2.根据权利要求1所述的人工智能飞行器,其特征在于,所述图形处理器还包括预处理模块;所述预处理模块用于对所述图像采集装置采集的图像信息进行预处理。
3.根据权利要求1所述的人工智能飞行器,其特征在于,所述图形处理器包括人脸识别单元和手势识别单元;
所述人脸识别单元用于在所述图像信息中提取一个或者多个用户面部,所述手势识别单元用于在所述图像信息中提取一个或者多个操作手势。
4.根据权利要求3所述的人工智能飞行器,其特征在于,所述飞行器主体包括:动力电机,电机驱动板以及桨叶;
所述动力电机与所述电机驱动板连接,所述飞行器控制器通过所述电机驱动板,控制所述动力电机的输出功率和转速;
所述桨叶设置在所述动力电机上,在所述动力电机的带动下旋转以提供所述人工智能飞行器的动力。
5.根据权利要求4所述的人工智能飞行器,其特征在于,所述飞行器控制器通过人工智能接口与所述图形处理器连接,接收通过所述图形处理器计算获得的用户面部和操作手势,并相应的控制所述飞行器主体的动力电机的运行。
6.一种飞行器的智能控制方法,其特征在于,包括:
朝向用户以采集至少包含一个用户特征的图像信息;
从所述图像信息中识别提取对应的用户特征;
根据所述用户特征,控制所述飞行器的运行状态。
7.根据权利要求6所述的智能控制方法,其特征在于,所述根据所述用户特征,控制所述飞行器的运行状态,具体包括:
根据用户的操作手势,确定与所述操作手势对应的控制指令;
通过所述控制指令,对飞行器的飞行或者拍照进行控制。
8.根据权利要求6所述的智能控制方法,其特征在于,所述根据所述用户特征,控制所述飞行器的运行状态,具体包括:
锁定至少一个需要跟踪的用户面部;
控制所述飞行器跟踪与所述用户面部对应的用户。
9.根据权利要求8所述的智能控制方法,其特征在于,还包括:在没有采集到包含用户特征的图像信息时,悬停并改变朝向以寻找用户。
10.根据权利要求6-8任一所述的智能控制方法,其特征在于,还包括:将采集获得的所述图像信息传输至对应的移动终端上,向用户显示。
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