TWI696122B

TWI696122B - 無人機互動拍攝系統方法

Info

Publication number: TWI696122B
Application number: TW107111546A
Authority: TW
Inventors: 張景嵩; 張凌; 戴志宏
Original assignee: 英華達股份有限公司
Priority date: 2017-04-17
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2020-06-11
Also published as: TW201839663A; CN109121434A; CN109121434B; WO2018191840A1

Abstract

本發明提供了一種無人機互動拍攝系統及方法，系統包括無人機、攝像元件和控制元件，攝像元件的一端可轉動地連接至無人機的一側。控制元件包括控制指令庫、影像處理模組、指令判定模組以及指令執行模組。指令執行模組根據查找得到的控制指令控制無人機和/或攝像元件。攝像元件自動獲取拍攝影像並由控制元件自動分析得到待執行的用戶動作特徵，根據待執行的用戶動作特徵解讀用戶需要的控制指令，用戶可以直接透過動作對無人機進行飛行控制和對攝像元件進行拍攝控制，從而實現拍攝功能。

Description

無人機互動拍攝系統方法

本發明涉及無人機控制技術領域，尤其涉及一種用戶通過動作直接控制的無人機互動拍攝系統及方法。

無人機即無人駕駛飛機，是利用無線電遙控設備和自備的程式控制操縱的不載人飛機。由於近年來無人機技術的迅速發展，其已經廣泛應用於各個領域。

現有的無人機拍攝可分為商用航拍及個人娛樂自拍兩大部分，目前均採用遙控器或手持移動設備中的應用程式進行操控。然而在使用無人機進行個人娛樂自拍時，用戶往往要同時兼顧無人機和遙控器兩方面，操作起來並不方便。例如，在拍攝聚會團體照時，常常會因為用戶需要觀察手持移動設備中的應用程式畫面，而導致無法拍到自己清晰的面部，或拍攝運動跳躍自拍攝時，因為手中的遙控器而無法做出滿意的動作，影響拍攝效果。

另外，考慮到無人機自身重量和尺寸等因素，小型化自拍無人機往往電量比較少、續航時間短，從而影響拍攝樂趣，無法滿足當前用戶的使用需求。

針對現有技術中的問題，本發明的目的在於提供一種無人機互動拍攝系統及方法，用戶可以直接通過動作對無人機進行飛行控制和對攝像元件進行拍攝控制，從而實現拍攝功能，提高了拍攝效果。

本發明一實施例提供一種無人機互動拍攝系統，包括無人機、攝像元件和控制元件。攝像元件的一端可轉動地連接至無人機的一側。控制元件包括控制指令庫、影像處理模組、指令判定模組以及指令執行模組。

控制指令庫，用於存儲預設的各種用戶動作特徵與各種控制指令的對應關係，控制指令包括無人機控制指令和/或攝像元件控制指令。影像處理模組，用於對攝像元件的拍攝影像進行處理，以獲取拍攝影像中待執行的用戶動作特徵。指令判定模組，用於根據待執行的用戶動作特徵，在控制指令庫中查找所對應的控制指令。指令執行模組，用於根據查找得到的控制指令控制無人機和/或攝像元件。其中，攝像元件包括攝像設備和攝像支架，攝像設備設置於攝像支架中，且攝像支架的一端可轉動地連接至無人機的一側。

無人機互動拍攝系統還可包括一顯示裝置，顯示裝置可拆卸或固定地安裝於攝像支架的另一端。顯示裝置包括陣列式顯示螢幕和第一顯示控制單元。第一顯示控制單元獲取攝像設備的拍攝影像，並通過陣列式顯示螢幕進行顯示。或者，顯示裝置可包括點陣式顯示螢幕和第二顯示控制單元。第二顯示控制單元獲取指令判定模組查找得到的控制指令，並控制點陣式顯示螢幕顯示與查找得到的控制指令相關聯的用戶提示資訊。

攝像支架的一端設置可以為凸塊，無人機的一側設置有一與凸塊形狀相適應的凹槽。攝像支架的凸塊嵌設於無人機的凹槽中。

無人機的下表面為一平面，無人機的下表面包括一攝像支架對應區，無人機的凹槽的兩側面垂直於無人機的下表面，且攝像支架的凸塊在無人機的凹槽中可轉動，以使得攝像支架可在與無人機的下表面垂直以及與攝像支架對應區貼合的角度範圍內轉動。無人機的下表面還可包括一儲電設備對應區，且儲電設備對應區與攝像支架對應區無交叉。

無人機互動拍攝系統還可包括一儲電設備，儲電設備可拆卸或固定地安裝於無人機的下表面，且儲電設備貼合儲電設備對應區。

上述攝像支架可包括第一支臂、第二支臂和第三支臂。第一支臂的一側連接至上述凸塊，且第一支臂的另一側設置有一第一插槽。第二支臂的一端和第三支臂的一端分別連接至第一支臂的兩端，且第二支臂和第三支臂均垂直於第一支臂。第二支臂的另一端設置有一第二插槽，第三支臂的另一端設置有一第三插槽。上述顯示裝置的一側***第一插槽中，顯示裝置的另一側***第二插槽和第三插槽中。

無人機互動拍攝系統還可包括語音獲取設備。語音獲取設備用於獲取用戶的語音資料。上述控制指令庫還可用於存儲預設的各種語音關鍵字與各種控制指令的對應關係。上述控制元件還可包括語音處理模組。語音處理模組用於提取用戶的語音資料中包括的語音關鍵字。上述指令判定模組還可用於根據提取的語音關鍵字在控制指令庫中查找所對應的控制指令。上述語音處理模組還可用於獲取用戶的語音資料中用戶的聲紋特徵，並判斷用戶的聲紋特徵是否為預存指定聲紋特徵。如果用戶的聲紋特徵為預設允許聲紋特徵，則指令判定模組提取用戶的語音資料中包括的語音關鍵字，並根據提取的語音關鍵字在控制指令庫中查找所對應的控制指令。

上述影像處理模組還可用於獲取攝像元件的拍攝影像中用戶的生理特徵，並判斷用戶的生理特徵是否為預存指定生理特徵。如果用戶的生理特徵為預存指定生理特徵，則指令判定模組根據待執行的用戶動作特徵，在控制指令庫中查找所對應的控制指令。如果用戶的生理特徵不為預存指定生理特徵，則指令判定模組忽略待執行的用戶動作特徵，不進行查找控制指令處理。

上述無人機上還可設置有至少一個距離感測器，控制元件還可包括障礙計算模組。障礙計算模組用於獲取距離感測器的障礙物探測資料。

上述待執行控制指令中包含無人機移動指令，且障礙計算模組判斷無人機移動指令中移動方向上的障礙物與無人機之間的距離小於預設安全閾值時，取消無人機移動指令，並向外部發出限值提醒信號。

本發明還提供一種無人機互動拍攝方法，採用上述的無人機互動拍攝系統。無人機互動拍攝方法包括如下步驟。攝像元件獲取拍攝影像。影像處理模組對攝像元件的拍攝影像進行處理，以獲取拍攝影像中待執行的用戶動作特徵。指令判定模組根據待執行的用戶動作特徵，在控制指令庫中查找所對應的控制指令。以及指令執行模組根據查找得到的控制指令控制無人機和/或攝像元件。

上述控制指令還可包括全景模式選擇指令，指示控制元件進入全景模式。在全景模式下，指令執行模組控制無人機和攝像元件以如下步驟進行全景照片拍攝。攝像元件檢測用戶的位置。無人機以用戶的位置為起始點，在同一水平面內向一側轉動α/n，其中n為第一預設分割值，且n＞1，α為預設全景拍攝最大角度。攝像元件開始拍攝，且無人機在同一水平面內以預設速度勻速向另一側轉動α。無人機停止轉動後，攝像元件停止拍攝。

指令執行模組亦可控制無人機和攝像元件以如下方式進行全景照片拍攝。指令執行模組計算攝像元件與用戶之間的距離L。指令執行模組選定攝像元件與用戶之間的定位點，以定位點為圓心，以L/m為半徑生成角度為α的第一扇形，且待拍攝物位於第一扇形的圓弧上，其中m為第二預設分割值，且m＞1，α為預設全景拍攝最大角度。指令執行模組生成與述第一扇形相對的第二扇形，第二扇形的兩側邊分別為第一扇形的兩側邊的反向延長線，且第二扇形的半徑為（m-1）L/m，角度為α。攝像元件開始拍攝，且無人機從第二扇形的圓弧的一端沿該圓弧的軌跡移動至該圓弧的另一端。無人機移動至第二扇形的圓弧的另一端後，攝像元件停止拍攝。

指令執行模組亦可控制無人機和攝像元件以如下方式進行全景照片拍攝。指令執行模組計算攝像元件與用戶之間的距離L。指令執行模組選定攝像元件與用戶之間的定位點，以定位點為頂點，以L/m為腰的長度，生成頂角角度為α的第一等腰三角形，且待拍攝物位於第一等腰三角形的底邊上，其中m為第二預設分割值，且m＞1，α為預設全景拍攝最大角度。指令執行模組生成與第一等腰三角形相對的第二等腰三角形，第二等腰三角形的兩腰分別為第一等腰三角形的兩腰的反向延長線，且第二等腰三角形的腰的長度為（m-1）L/m，頂角角度為α。攝像元件開始拍攝，且無人機從第二等腰三角形的底邊的一端沿該底邊的軌跡移動至該底邊的另一端。無人機移動至第二等腰三角形的底邊的另一端後，攝像元件停止拍攝。

本發明所提供的無人機互動拍攝系統及方法具有下列優點。本發明提供了一種用戶通過動作直接控制的技術方案，攝像元件自動獲取拍攝影像並由控制元件自動分析得到待執行的用戶動作特徵，根據待執行的用戶動作特徵解讀用戶需要的控制指令，用戶可以直接通過動作對無人機進行飛行控制和對攝像元件進行拍攝控制，從而實現拍攝功能，在任何場合均能夠輕鬆實現滿足需求的拍攝，提升了用戶體驗。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明將全面和完整，並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略對它們的重複描述。

如第1圖所示，本發明實施例提供一種無人機互動拍攝系統，系統包括無人機200、攝像元件300和控制元件100，攝像元件300的一端可轉動地連接至無人機200的一側；其中控制元件100包括：控制指令庫110，用於存儲預設的各種用戶動作特徵與各種控制指令的對應關係，控制指令包括無人機控制指令和/或攝像元件控制指令；影像處理模組120，用於對攝像元件300的拍攝影像進行處理，以獲取拍攝影像中待執行的用戶動作特徵；指令判定模組130，用於根據待執行的用戶動作特徵，在控制指令庫中查找所對應的控制指令；以及指令執行模組140，用於根據查找得到的控制指令控制無人機200和/或攝像元件300。

此處的用戶動作特徵優選為用戶的手勢，即採用不同的手勢可以獲得不同的控制指令，然而在實際應用中，也可以採用其他的用戶動作特徵，如用戶眼神，用戶點頭、搖頭，用戶大笑等，例如可以設置捕捉到用戶大笑的畫面時即進行拍攝，從而可以實現用戶笑容的自動捕捉。下文中的實施例介紹多基於用戶的手勢進行控制，然而可以理解的是，採用其他用戶動作特徵，也屬於本發明的保護範圍之內。

如第2圖所示，為本發明一實施例的無人機互動拍攝系統的結構示意圖。其中無人機200的一側可轉動地安裝有一攝像元件300，攝像元件300包括攝像設備320和攝像支架310，攝像設備320設置於攝像支架310中，且攝像支架310的一端可轉動地連接至無人機200的一側；進一步地，系統還可以包括一顯示裝置330，顯示裝置330可拆卸或固定地安裝於攝像支架310的另一端。

為了方便控制元件100對無人機200和/或攝像元件300進行控制，控制元件100可以設置在無人機200的內部或表面。指令執行模組140可以直接與無人機200的控制器進行通信，也可以與攝像元件300進行無線通訊，從而實現控制指令的傳遞和回饋，顯示裝置330可以根據需要顯示供用戶查看的內容。

第2圖中示出的顯示裝置330中包括陣列式顯示螢幕和第一顯示控制單元；第一顯示控制單元獲取攝像設備320的拍攝影像，並通過陣列式顯示螢幕進行顯示。陣列式顯示螢幕可以包括但不限於彩色LCD螢幕，用戶可以通過顯示螢幕即時觀察自拍畫面。

第3圖中示出的顯示裝置330中包括點陣式顯示螢幕和第二顯示控制單元；第二顯示控制單元獲取指令判定模組130查找得到的控制指令，並控制點陣式顯示螢幕顯示與查找得到的控制指令相關聯的用戶提示資訊。點陣式顯示螢幕可以包括但不限於點陣式LED螢幕，用戶可以通過LED的燈號排列形式進行自拍準備和拍攝。

例如，用戶提示資訊可以是自拍倒數計時，例如倒數計時五秒開始拍攝時，點陣式顯示螢幕依次顯示5、4、3、2、1，用戶可以根據倒數計時來做好自拍準備；用戶提示資訊也可以指示當前處於何種拍攝模式，例如顯示2時，表示當前處於第二模式。

通過採用本發明的無人機互動拍攝系統，攝像元件自動獲取拍攝影像並由控制元件自動分析得到待執行的用戶動作特徵，根據待執行的用戶動作特徵解讀用戶需要的控制指令，由此用戶可以實現無人機200和/或攝像元件300的控制。

在控制無人機200和/或攝像元件300時，無人機控制指令可以包括無人機平移指令、無人機轉動指令、無人機開機指令和無人機關機指令中的至少一種；攝像元件控制指令可以包括攝像元件轉動指令、拍攝參數調整指令、拍攝開始指令和拍攝停止指令中的至少一種。此處可以調整的拍攝參數可以包括拍攝時的對焦、補光、影像大小等等。

如第4圖所示，為本發明一實施例的調整無人機200位置的示意圖。具體調整無人機位置可以採用如下步驟：

a. 當無人機200啟動並起飛後，懸停於初始位置；

b. 用戶400從顯示裝置330觀察自拍角度，發現人像處於顯示裝置330中偏左位置（第4圖中虛線示出的人像），用戶400通過手勢（從第4圖中用戶400手虛線狀態至實線狀態）控制無人機向左移動位置，至人像處於畫面居中位置（第4圖中實線示出的人像）；

c. 當符合拍攝條件後，用戶400通過手勢控制進行拍攝。

如第5圖所示，為本發明一實施例的調整攝像元件300角度的示意圖。具體調整攝像元件300可以採用如下步驟：

a. 無人機200啟動並起飛後，懸停於初始位置；

b. 用戶400從顯示裝置330觀察自拍角度，發現無人機200偏高，人像處於偏下位置（如第5圖中虛線示出的人像），用戶通過手勢（從第5圖中用戶400手虛線狀態至實線狀態）控制攝像元件300向下翻轉，從而帶動攝像設備320向下翻轉，至人像處於畫面居中位置（如第5圖中實線示出的人像）；

c. 當符合拍攝條件後，用戶400通過手勢控制進行拍攝。

另外，控制無人機200和攝像元件300的方式也可以靈活選擇，例如，在第5圖中，當人像處於偏下位置時，也可以通過降低無人機200的高度的方式來進行調整，使得人像處於畫面居中位置。

具體地，對無人機200和攝像元件300的調整方式可以採用預設的不同手勢指令進行區分。即，當獲知一個手勢時，即可以知道該手勢具體控制物件是無人機200還是攝像元件300，也可以知道該手勢具體控制無人機200或攝像元件300的動作是什麼。

如第6圖和第7圖所示，示出了一種用戶動作特徵與控制指令的對應關係。此處各種不同的手勢所對應的控制指令如下表1所示。表1 手勢與控制指令對應表

第6圖和第7圖中僅給出了一種手勢控制的示例。在實際應用中，用戶也可以自訂各種不同的手勢與不同控制指令的對應關係，將其修改為符合其使用習慣的手勢。並且也可以增加其他動作特徵，例如，用戶點頭則表示確認拍攝，用戶搖頭則表示刪除前一拍攝影像。

如第8圖和第9圖中給出了攝像元件300的兩種設置方式。如第8圖所示，攝像元件300採用外置顯示裝置340，該外置顯示裝置340進一步可以是用戶的移動終端，外置顯示裝置340與控制元件100可以通過無線通訊，也可以通過USB等資料線進行通信。攝像支架310的一端設置為凸塊311，無人機200的一側設置有一與凸塊形狀相適應的凹槽210；攝像支架的凸塊311嵌設於無人機的凹槽210中。

在第8圖的設置方式中，攝像支架310包括第一支臂312、第二支臂313和第三支臂314，第一支臂312的一側連接至凸塊311，且第一支臂312的另一側設置有一第一插槽，第二支臂313的一端和第三支臂314的一端分別連接至第一支臂312的兩端，且第二支臂313和第三支臂314均垂直於第一支臂312，第二支臂313的另一端設置有一第二插槽，第三支臂314的另一端設置有一第三插槽。外置顯示裝置340可以放置於攝像支架310中，外置顯示裝置340的上端***第一插槽，外置顯示裝置340的下端***第二插槽和第三插槽，從而形成外置顯示裝置340和攝像支架310之間穩定且方便裝卸的夾持。

在第9圖的實施方式中，顯示裝置330為內置的顯示裝置330。同樣地，該種設置方式中，攝像支架310通過凸塊311與凹槽210的配合實現轉動，顯示裝置330也隨攝像支架310一起轉動。無人機200的下表面為一平面，無人機200的下表面包括一攝像支架對應區220，無人機200的凹槽210的兩側面垂直於無人機200的下表面，由此凸塊311可以在凹槽210中上下轉動，以使得攝像支架310可在與無人機200的下表面垂直以及與攝像支架對應區220貼合的角度範圍內轉動。在使用過程中，攝像元件300可以在需要的角度範圍內進行調整，以獲取更好的拍攝效果。而在使用完畢或者無人機電量耗盡無法使用時，可以將攝像支架310折疊至與攝像支架對應區220貼合，方便將其折疊攜帶。

另外，由於無人機200普遍體積較小，電池容量也很小，續航時間不長，為了克服該問題，本發明實施例進一步提供了一種便捷充電的方式。如第10圖至第12圖所示，無人機200的下表面還包括一儲電設備對應區230，且儲電設備對應區230與攝像支架對應區220無交叉；系統還包括一儲電設備500，儲電設備500可拆卸或固定地安裝於無人機200的下表面，且儲電設備500貼合儲電設備對應區230。

如第13圖所示，為採用該實施例的結構時充電的流程圖，當顯示螢幕為外置顯示螢幕時，首先斷開外置顯示螢幕與無人機之間的連接，可以將外置顯示螢幕拆除，也可以將其留在攝像支架310上一起折疊；如果此時***了儲電設備500，則開始充電，否則直接關機。為了保證無人機200飛行時的小負載，在無人機200有電且使用時，將儲電設備500拆除，而當無人機200不使用或電量耗盡時，可以將攝像支架310折疊，然後將儲電設備500安裝於儲電設備對應區230。使用儲電設備500連接至無人機的可充電電池，進行充電動作。折疊充電時，無人機200通過折疊獲取一個較小的體積，方便攜帶，至充電完成後可以繼續使用。

如第14圖和第15圖所示，本發明實施例還可以包括語音獲取設備600，語音獲取設備600用於獲取用戶的語音資料；控制指令庫110還用於存儲預設的各種語音關鍵字與各種控制指令的對應關係；控制元件100還包括語音處理模組150，語音處理模組150用於提取用戶的語音資料中包括的語音關鍵字；指令判定模組130還用於根據提取的語音關鍵字在控制指令庫中查找所對應的控制指令。

通過設置語音獲取設備600，該實施例還可以實現用戶通過語音進行拍攝控制。例如設置關鍵字“開機”為將攝像元件300開啟，當檢測到用戶的語音資料中存在“開機”一詞時，則自動開啟攝像元件300，或檢測到用戶的語音資料中存在“無人機”和“向左移動”，則自動控制無人機向左移動。語音控制更加便捷方便，並且不受其他條件的約束，可以適用於任何場合，而不影響用戶的拍攝效果。

進一步地，如第16圖所示，考慮到用戶在使用語音控制時，控制元件100可能會接收到外界其他人的聲音或環境中的噪音，還需要對不同的聲音進行辨別。即語音處理模組還用於獲取用戶的語音資料中用戶的聲紋特徵，並判斷用戶的聲紋特徵是否為預存指定聲紋特徵。

如果用戶的聲紋特徵為預設允許聲紋特徵，則表明該語音資料為指定用戶的語音資料，可以按照此語音資料執行控制，則指令判定模組提取用戶的語音資料中包括的語音關鍵字，並根據提取的語音關鍵字在控制指令庫中查找所對應的控制指令；如果用戶的聲紋特徵不為預設允許聲紋特徵，則需要進行篩除，即讓指令判定模組忽略用戶的聲紋特徵，不進行提取語音關鍵字處理。

同樣地，如第17圖所示，攝像元件300還可能會獲取到非指定用戶的其他人的動作特徵，為了避免混淆，影像處理模組還用於獲取攝像元件的拍攝影像中用戶的生理特徵，並判斷用戶的生理特徵是否為預存指定生理特徵。

如果用戶的生理特徵為預存指定生理特徵，則表明獲取到的是指定用戶的動作，指令判定模組根據待執行的用戶動作特徵，在控制指令庫中查找所對應的控制指令；如果用戶的生理特徵不為預存指定生理特徵，不進行查找控制指令處理。

此處，獲取用戶的生理特徵，可以指的是用戶的五官輪廓、用戶的髮色、頭髮長度、用戶的膚色、唇色等等，也可以多種生理特徵結合起來進行更準確的辨別。

如第18圖所示，本發明實施例還提供一種無人機互動拍攝方法，採用的無人機互動拍攝系統，方法包括如下步驟：

S100：攝像元件獲取拍攝影像；

S200：影像處理模組對攝像元件的拍攝影像進行處理，以獲取拍攝影像中待執行的用戶動作特徵；

S300：指令判定模組根據待執行的用戶動作特徵，在控制指令庫中查找所對應的控制指令；以及

S400：指令執行模組根據查找得到的控制指令控制無人機和/或攝像元件。

當控制指令包括無人機控制指令、攝像元件控制指令或其他有效指令時，其判斷過程可以採用如第19圖所示的流程，依次執行判斷和控制，然而並不限於此種方式。其他先判斷是否為攝像元件控制指令，再判斷是否為無人機控制指令等等，均屬於本發明的保護範圍之內。

如第20圖所示，示出了一種具體的無人機互動拍攝方法的實施方式。首先判斷顯示螢幕種類，如果為外置顯示螢幕，則需要首先通過無線通訊方式使控制元件連接外置顯示螢幕。然後根據手勢和控制指令的對應關係來查找對應的控制指令，並執行控制。本發明中動作特徵並不僅限於手勢這一種，其他身體部位的不同動作，也可以實現本發明的目的。

為了區分無人機控制指令和攝像元件控制指令，可以通過不同的動作特徵來進行區分。另外，也可以採用不同控制模組來實現。例如，控制指令還可以包括第一模式選擇指令和第二模式選擇指令，分別指示控制元件進入第一模式和第二模式。

進入第一模式後，之後接收到的用戶動作特徵預設為指向無人機控制指令，即指令判定模組根據用戶動作特徵，在控制指令庫中查找所對應的無人機控制指令，並根據查找得到的無人機控制指令控制無人機，而不再執行攝像元件控制指令；進入第二模式後，之後接收到的用戶動作特徵預設為指向攝像元件控制指令，即指令判定模組根據用戶動作特徵，在控制指令庫中查找所對應的攝像元件控制指令，並根據查找得到的攝像元件控制指令控制攝像元件。

採用該種方式，可以減少用戶設置動作特徵的數量。例如，同樣是手掌攤開，向下移動，在第一模式下，就表示控制無人機向下移動，在第二模式下，則表示控制攝像元件向下翻轉。

進一步地，由於無人機飛行過程中的平穩性和可控性，其相對於用戶手拿相機拍攝具有一些不可替代的優勢，例如，無人機可以拍出抖動更小的照片，對攝像設備的防抖性能要求更低。用戶在手拿相機拍攝全景照片時，往往會因為抖動或其他因素干擾而無法獲得理想的全景照片。

如第21圖和第22圖所示，控制指令還包括全景模式選擇指令，指示控制元件進入全景模式，在全景模式下，指令執行模組控制無人機以預設速度在（0，α）角度範圍內持續轉動，α為預設全景拍攝最大角度。可選地，在全景模式下，指令執行模組控制無人機和攝像元件以如下方式進行全景照片拍攝：

攝像元件檢測用戶400的位置；

無人機200以用戶400的位置為起始點，在同一水平面內向一側轉動α/n，此階段為無人機定位階段，此過程中不拍攝，其中n為第一預設分割值；

攝像元件開始拍攝，且無人機200在同一水平面內以預設速度勻速向另一側轉動α，從而達到一個角度為α的全景照片，並且用戶位於全景照片的指定位置；

無人機200停止轉動後，攝像元件停止拍攝。

當n為2時，可以使得用戶位於全景照片的中央。在實際應用中，角度α可以根據需要設置，用戶位於全景照片中的位置也可以進行調整，例如設置用戶位於偏左位置，則可以先將無人機向一側轉動α/4等，拍攝方式十分靈活，並且拍攝全景照片成功率高，拍攝照片效果更好。

如第23圖所示，為另一種全景拍攝的方式，在全景模式下，指令執行模組控制無人機和攝像元件以如下方式進行全景照片拍攝：

指令執行模組計算攝像元件與用戶400之間的距離L，即圖中用戶400和無人機200之間連接的虛線示出的距離；

指令執行模組選定攝像元件與用戶400之間的定位點，以定位點為圓心，以L/m為半徑生成角度為α的第一扇形701，且待拍攝物位於第一扇形701的圓弧上，其中m為第二預設分割值，且m＞1，α為預設全景拍攝最大角度；

指令執行模組生成與第一扇形701相對的第二扇形702，第二扇形702的兩側邊分別為第一扇形701的兩側邊的反向延長線，且第二扇形702的半徑為(m-1)L/m，角度為α；

攝像元件開始拍攝，且無人機200從第二扇形702的圓弧的一端沿該圓弧的軌跡移動至該圓弧的另一端；

無人機200移動至第二扇形702的圓弧的另一端後，攝像元件停止拍攝。

如第24圖所示，為再一種全景拍攝的方式，在全景模式下，指令執行模組控制無人機和攝像元件以如下方式進行全景照片拍攝：

指令執行模組選定攝像元件與用戶400之間的定位點，以定位點為頂點，以L/m為腰的長度，生成頂角角度為α的第一等腰三角形703，且待拍攝物位於第一等腰三角形703的底邊上，其中m為第二預設分割值，且m＞1，α為預設全景拍攝最大角度；

指令執行模組生成與第一等腰三角形703相對的第二等腰三角形704，第二等腰三角形704的兩腰分別為第一等腰三角形703的兩腰的反向延長線，且第二等腰三角形704的腰的長度為(m-1)L/m，頂角角度為α；

攝像元件開始拍攝，且無人機200從第二等腰三角形704的底邊的一端沿該底邊的軌跡移動至該底邊的另一端；

無人機200移動至第二等腰三角形704的底邊的另一端後，攝像元件停止拍攝。

第23圖和第24圖中的拍攝軌跡可以根據需要進行選擇，通過持續拍攝形成全景照片，或通過拍攝多張照片合成為一張全景照片，m和α的不同選擇可以獲得不同的拍攝範圍，更具有靈活性。無人機可以根據計算得到的預設軌跡移動，使攝像元件獲取不同的拍攝位置和拍攝角度。

在使用無人機進行拍攝時，有時需要一定的準備時間，例如可以設置拍攝倒數計時，即控制指令還可以包括第三模式選擇指令，指示控制元件進入第三模式，在第三模式下，指令執行模組控制攝像元件在預設等待時間後進行拍攝。倒數計時過程中，可以通過顯示裝置顯示倒數時間，也可以通過其他顯示燈或提示音指示剩餘準備時間。

如第25圖所示，本發明的無人機還可以實現用戶自動跟蹤拍攝功能。控制指令還可以包括第四模式選擇指令，指示控制元件進入第四模式，在第四模式下，指令執行模組通過攝像元件檢測用戶的位置，且控制無人機和攝像元件自動根據用戶的位置移動，以使得攝像元件持續對用戶進行拍攝，從而實現自動跟蹤用戶拍攝，保證用戶一直處於拍攝範圍之內。

此外，在第四模式下，指令執行模組還可以獲取用戶的位置變化加速度，當用戶的位置變化加速度超過預設加速度閾值時，指令執行模組向外部發出報警信號。當攝像元件無法捕捉到用戶位置時，可以通過報警提示用戶注意，讓用戶自己主動來到攝像元件的拍攝範圍之內；另一方面，也可以實現跌倒檢測，當用戶不小心跌倒或身體不適暈倒時，可以自動向外部發出報警信號，如果用戶在一定時間內沒有取消該報警信號，則可以進一步通知與用戶關聯的其他用戶的移動終端或撥打急救電話等，在為用戶提供高品質拍攝的同時，也保證用戶使用過程中的安全。

如第26圖所示，進一步地，考慮到用戶在控制無人機動作時可能會因為距離的錯誤估計或誤操作而使得無人機撞上其他障礙物，為了保障無人機本身的安全性，無人機上還可以設置有至少一個距離感測器，控制元件還包括障礙計算模組，障礙計算模組用於獲取距離感測器的障礙物探測資料。

待執行控制指令中包含無人機移動指令，且障礙計算模組判斷無人機移動指令中移動方向上的障礙物與無人機之間的距離小於預設安全閾值時，取消無人機移動指令，並向外部發出限值提醒信號。即障礙計算模組在通過距離感測器已知周圍可能撞上的障礙物之後，根據控制指令的指向方向進行預測，如果無人機執行了無人機移動指令，是否可能會撞上障礙物，如果是，則不執行該無人機移動指令，並且提醒用戶距離已經小於限值，有撞上障礙物的危險。

採用該種實施方式，特別適用於在室內進行拍攝的情況。由於在室內受牆面和天花板的限制，並且有其他很多的傢俱、擺設等障礙物，採用該種方式，通過可靠的計算和危險預測，則可以保證無人機在室內拍攝的安全性。同樣地，也可以適用於無人機在室外拍攝的情況，在室外空曠之處，無人機可能移動速度較快，而用戶無法很好地預知未到來的危險，採用此種方式，則可以保證無人機互動拍攝過程的穩定性和可靠性。

與現有技術相比，本發明提供了一種用戶通過動作直接控制的技術方案，攝像元件自動獲取拍攝影像並由控制元件自動分析得到待執行的用戶動作特徵，根據待執行的用戶動作特徵解讀用戶需要的控制指令，由此用戶可以直接通過動作對無人機進行飛行控制和對攝像元件進行拍攝控制，從而實現拍攝功能，在任何場合均能夠輕鬆實現滿足需求的拍攝，提升了用戶體驗。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。

100‧‧‧控制元件110‧‧‧控制指令庫120‧‧‧影像處理模組130‧‧‧指令判定模組140‧‧‧指令執行模組150‧‧‧語音處理模組200‧‧‧無人機210‧‧‧凹槽220‧‧‧攝像支架對應區230‧‧‧儲電設備對應區300‧‧‧攝像元件310‧‧‧攝像支架311‧‧‧凸塊312‧‧‧第一支臂313‧‧‧第二支臂314‧‧‧第三支臂320‧‧‧攝像設備330‧‧‧顯示裝置340‧‧‧外置顯示裝置400‧‧‧用戶500‧‧‧儲電設備600‧‧‧語音獲取設備701‧‧‧第一扇形702‧‧‧第二扇形703‧‧‧第一等腰三角形704‧‧‧第二等腰三角形A~L‧‧‧手勢S100、S200、S300、S400‧‧‧流程步驟α‧‧‧全景拍攝最大角度n‧‧‧第一預設分割值L‧‧‧距離m‧‧‧第二預設分割值

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯。第1圖繪示本發明一實施例的無人機互動拍攝系統的結構方塊圖。第2圖繪示本發明一實施例的採用陣列式顯示螢幕的無人機互動拍攝系統的結構示意圖。第3圖繪示本發明一實施例的採用點陣式顯示螢幕的無人機互動拍攝系統的結構示意圖。第4圖繪示本發明一實施例的調整無人機位置的示意圖。第5圖繪示本發明一實施例的調整攝像元件角度的示意圖。第6圖及第7圖繪示本發明一實施例的手勢控制的示意圖。第8圖繪示本發明一實施例的採用外置顯示裝置的結構示意圖。第9圖繪示本發明一實施例的顯示裝置收起時的結構示意圖。第10圖繪示本發明一實施例的無人機不使用時的底面示意圖。第11圖繪示本發明一實施例的儲電設備的結構示意圖。第12圖繪示本發明一實施例的無人機充電時的狀態示意圖。第13圖繪示本發明一實施例的無人機充電過程的流程圖。第14圖繪示本發明一實施例的通過語音控制無人機位置的示意圖。第15圖繪示本發明一實施例的增加語音控制的無人機互動拍攝系統的結構示意圖。第16圖繪示本發明一實施例的用戶聲紋驗證的流程圖。第17圖繪示本發明一實施例的用戶生理特徵驗證的流程圖。第18圖至第20圖繪示本發明一實施例的無人機互動拍攝方法的流程圖。第21圖繪示本發明一實施例的全景拍攝的流程圖。第22圖繪示本發明一實施例的全景拍攝時無人機轉動的示意圖。第23圖繪示本發明一實施例的全景拍攝時無人機沿圓弧軌跡移動的示意圖。第24圖繪示本發明一實施例的全景拍攝時無人機沿直線軌跡移動的示意圖。第25圖繪示本發明一實施例的無人機自動跟蹤用戶位置的流程圖。第26圖繪示本發明一實施例的無人機自動障礙物躲避的流程圖。

S100、S200、S300、S400‧‧‧流程步驟

Claims

一種無人機互動拍攝系統，包括無人機、攝像元件和控制元件，其中所述攝像元件的一端可轉動地連接至所述無人機的一側；所述控制元件包括：控制指令庫，用於存儲預設的複數個用戶動作特徵與複數個控制指令的對應關係，其中所述控制指令包括無人機控制指令和/或攝像元件控制指令；影像處理模組，用於對所述攝像元件的拍攝影像進行分析，以獲取所述拍攝影像中待執行的所述用戶動作特徵；指令判定模組，用於根據所述待執行的用戶動作特徵，在所述控制指令庫中查找所對應的所述控制指令；以及指令執行模組，用於根據查找得到的所述控制指令控制所述無人機和/或所述攝像元件。
如申請專利範圍第1項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述攝像元件包括攝像設備和攝像支架，而所述攝像設備設置於所述攝像支架中，且所述攝像支架的一端可轉動地連接至所述無人機的一側。
如申請專利範圍第2項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述系統還包括一顯示裝置，安裝於所述攝像支架的另一端。
如申請專利範圍第3項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述顯示裝置包括陣列式顯示螢幕和第一顯示控制單元；所述第一顯示控制單元獲取所述攝像設備的拍攝影像，並通過所述陣列式顯示螢幕進行顯示。
如申請專利範圍第3項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述顯示裝置包括點陣式顯示螢幕和第二顯示控制單元；所述第二顯示控制單元獲取所述指令判定模組查找得到的控制指令，用以控制所述點陣式顯示螢幕顯示與所述控制指令相關聯的用戶提示資訊。
如申請專利範圍第2項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述攝像支架的一端設置為凸塊，用於嵌設於所述無人機一側設置與所述凸塊形狀相適應的凹槽。
如申請專利範圍第6項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述無人機的下表面為一平面，包括一攝像支架對應區，所述凹槽的兩側面垂直於所述無人機的下表面，且所述攝像支架的凸塊在所述無人機的凹槽中可轉動，以使得所述攝像支架可在與所述無人機的下表面垂直以及與所述攝像支架對應區貼合的角度範圍內轉動。
如申請專利範圍第7項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述無人機的下表面還包括一儲電設備對應區可拆卸或固定地貼合安裝一儲電設備，且所述儲電設備對應區與所述攝像支架對應區無交叉。
如申請專利範圍第6項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述攝像支架包括第一支臂、第二支臂和第三支臂，所述第一支臂的一側連接至所述凸塊，且所述第一支臂的另一側設置有一第一插槽，所述第二支臂的一端和第三支臂的一端分別連接至所述第一支臂的兩端，且所述第二支臂和第三支臂均垂直於所述第一支臂，所述第二支臂的另一端設置有一第二插槽，所述第三支臂的另一端設置有一第三插槽，其中所述第一插槽、所述第二插槽和所述第三插槽用以夾持所述顯示裝置。
如申請專利範圍第1項所述的無人機互動拍攝系統，還包括語音獲取設備，用於獲取用戶的語音資料；所述控制指令庫還用於存儲預設的複數個語音關鍵字與複數個控制指令的對應關係；所述控制元件還包括語音處理模組，用於提取所述用戶的語音資料中包括的語音關鍵字；以及所述指令判定模組還用於根據提取的語音關鍵字在所述控制指令庫中查找所對應的控制指令。
如申請專利範圍第10項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述語音處理模組還用於獲取所述用戶的語音資料中用戶的聲紋特徵，並判斷所述用戶的聲紋特徵是否為預存指定聲紋特徵；當所述用戶的聲紋特徵為預設允許聲紋特徵，則所述指令判定模組提取所述用戶的語音資料中包括的語音關鍵字，並根據所述語音關鍵字在所述控制指令庫中查找所對應的控制指令。
如申請專利範圍第1項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述影像處理模組還用於獲取所述攝像元件的拍攝影像中用戶的生理特徵，並判斷用戶的生理特徵是否為預存指定生理特徵；當所述用戶的生理特徵為預存指定生理特徵，則所述指令判定模組才查找所述控制指令。
如申請專利範圍第1項所述的無人機互動拍攝系統，其中當所述控制指令包括無人機控制指令時，所述無人機控制指令包括無人機平移指令、無人機轉動指令、無人機開機指令和無人機關機指令中的至少一種；當所述控制指令包括攝像元件控制指令時，所述攝像元件控制指令包括攝像元件轉動指令、拍攝參數調整指令、拍攝開始指令和拍攝停止指令中的至少一種。
如申請專利範圍第1項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述控制指令還包括：第一模式選擇指令，用於指示所述指令判定模組根據所述用戶動作特徵，在所述控制指令庫中查找所對應的無人機控制指令，並根據查找得到的無人機控制指令控制所述無人機；以及第二模式選擇指令，用於指示所述指令判定模組根據所述用戶動作特徵，在所述控制指令庫中查找所對應的攝像元件控制指令，並根據查找得到的攝像元件控制指令控制所述攝像元件。
如申請專利範圍第1項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述控制指令還包括：全景模式選擇指令，指示所述指令執行模組控制所述無人機以預設速度在（0，α）角度範圍內持續移動，α為預設全景拍攝最大角度。
如申請專利範圍第1項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述控制指令還包括：第三模式選擇指令，用於指示所述指令執行模組控制所述攝像元件在預設等待時間後進行拍攝。
如申請專利範圍第1項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述控制指令還包括：第四模式選擇指令，用於指示所述指令執行模組通過所述攝像元件檢測用戶的位置，且控制所述無人機和所述攝像元件自動根據所述用戶的位置移動，以使得所述攝像元件持續對用戶進行拍攝。
如申請專利範圍第17項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述指令執行模組還可獲取用戶的位置變化加速度，當用戶的位置變化加速度超過預設加速度閾值時，所述指令執行模組向外部發出報警信號。
如申請專利範圍第1項所述的無人機互動拍攝系統，其中所述無人機上還設置有至少一個距離感測器，所述控制元件還包括障礙計算模組，用於獲取所述距離感測器的障礙物探測資料；以及所述控制指令中包含無人機移動指令，其中當所述障礙計算模組判斷所述無人機移動指令中移動方向上的障礙物與所述無人機之間的距離小於預設安全閾值時，取消所述無人機移動指令，並向外部發出限值提醒信號。
一種無人機互動拍攝方法，係採用申請專利範圍第1至19項中任一項所述的無人機互動拍攝系統，所述方法包括如下步驟：所述攝像元件獲取一拍攝影像；所述影像處理模組對所述拍攝影像進行分析，以獲取所述拍攝影像中待執行的用戶動作特徵；所述指令判定模組根據所述待執行的用戶動作特徵，在一控制指令庫中查找所對應的控制指令；以及所述指令執行模組根據查找得到的控制指令控制所述無人機及/或所述攝像元件。
如申請專利範圍第20項所述的無人機互動拍攝方法，其中所述控制指令還包括全景模式選擇指令，用以指示所述指令執行模組控制所述無人機和所述攝像元件以如下步驟進行全景照片拍攝：所述攝像元件檢測用戶的位置；所述無人機以用戶的位置為起始點，在同一水平面內向一側轉動α/n，其中n為第一預設分割值，且n＞1，α為預設全景拍攝最大角度；所述攝像元件開始拍攝，且所述無人機在同一水平面內以預設速度勻速向另一側轉動α；以及當所述無人機停止轉動後，所述攝像元件停止拍攝。
如申請專利範圍第20項所述的無人機互動拍攝方法，其中所述控制指令還包括全景模式選擇指令，用以指示所述指令執行模組控制所述無人機和所述攝像元件以如下方式進行全景照片拍攝：所述指令執行模組計算所述攝像元件與用戶之間的距離L；所述指令執行模組選定所述攝像元件與用戶之間的定位點，以所述定位點為圓心，以L/m為半徑生成角度為α的第一扇形，且待拍攝物位於所述第一扇形的圓弧上，其中m為第二預設分割值，且m＞1，α為預設全景拍攝最大角度；所述指令執行模組生成與所述第一扇形相對的第二扇形，所述第二扇形的兩側邊分別為所述第一扇形的兩側邊的反向延長線，且所述第二扇形的半徑為(m-1)L/m，角度為α；所述攝像元件開始拍攝，且所述無人機從所述第二扇形的圓弧的一端沿該圓弧的軌跡移動至該圓弧的另一端；以及當所述無人機移動至所述第二扇形的圓弧的另一端後，所述攝像元件停止拍攝。
如申請專利範圍第20項所述的無人機互動拍攝方法，其中所述控制指令還包括全景模式選擇指令，用以指示所述指令執行模組控制所述無人機和所述攝像元件以如下方式進行全景照片拍攝：所述指令執行模組計算所述攝像元件與用戶之間的距離L；所述指令執行模組選定所述攝像元件與用戶之間的定位點，以所述定位點為頂點，以L/m為腰的長度，生成頂角角度為α的第一等腰三角形，且待拍攝物位於所述第一等腰三角形的底邊上，其中m為第二預設分割值，且m＞1，α為預設全景拍攝最大角度；所述指令執行模組生成與所述第一等腰三角形相對的第二等腰三角形，所述第二等腰三角形的兩腰分別為所述第一等腰三角形的兩腰的反向延長線，且所述第二等腰三角形的腰的長度為(m-1)L/m，頂角角度為α；所述攝像元件開始拍攝，且所述無人機從所述第二等腰三角形的底邊的一端沿該底邊的軌跡移動至該底邊的另一端；以及當所述無人機移動至所述第二等腰三角形的底邊的另一端時，所述攝像元件停止拍攝。