一種利用無人機進行運動物體自動鎖定拍攝裝置及拍攝方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用運動物體自動鎖定拍攝裝置及拍攝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前傳統(tǒng)的運動航拍技術(shù)或基于云臺穩(wěn)定的專業(yè)拍攝，存在長運動過程的細節(jié)拍攝困難，需要在指定的場所內(nèi)，且預先設定多個視角，后期篩選最佳細節(jié)，其拍攝設備搭建及控制調(diào)試困難，成本高昂；新興的基于無人機飛行平臺的跟隨拍攝技術(shù)，成本較低，能鎖定運動物體，但只能設置后部的拍攝角度，更精彩的細節(jié)無法捕捉，同時沒有基于跟蹤算法的感興趣區(qū)域調(diào)整，也無法任意調(diào)整鎖定運動物體的具體參數(shù)，如拍攝角度、拍攝距離等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于此，本發(fā)明有必要提供一種成本合適、性能突出的運動利用無人機進行運動物體自動鎖定拍攝裝置及拍攝方法，
[0004]—種利用無人機進行運動物體自動鎖定拍攝裝置，包括無人機飛行平臺、載荷穩(wěn)定裝置、運動相機、移動控制終端，其特征在于:
[0005]無人機飛行平臺的底部固定載荷穩(wěn)定裝置，運動相機固定在載荷穩(wěn)定裝置上，移動控制終端由運動目標攜帶，移動控制終端通過數(shù)據(jù)鏈路從無人機飛行平臺獲取運動相機的實時圖像和相關(guān)狀態(tài)信息，并根據(jù)運動物體自動鎖定拍攝算法反饋的指令，控制無人機飛行平臺隨著運動物體進行飛行拍攝；
[0006]所述的無人機飛行平臺具有自動懸停和GPS導航飛行功能，通過GPS規(guī)劃其航線；
[0007]所述載荷穩(wěn)定裝置，用于穩(wěn)定運動相機載荷，并實時反饋載荷姿態(tài)；載荷穩(wěn)定裝置確保運動相機載荷能濾除來自載荷外部的運動干擾，保持固定的可視角度而不發(fā)生抖動。
[0008]所述運動相機，作為圖像采集源設備，提供用戶最感興趣的高清景物數(shù)據(jù)。載荷穩(wěn)定裝置將針對運動相機載荷進行穩(wěn)定動作，確保運動相機能針對運動物體拍攝出高質(zhì)量的尚清圖像；
[0009]移動控制終端，通過數(shù)據(jù)鏈路從無人機飛行平臺獲取運動相機的實時圖像和相關(guān)狀態(tài)信息，并根據(jù)運動物體自動鎖定拍攝算法反饋的指令，控制無人機飛行平臺隨著運動物體進行飛行拍攝；
[0010]移動控制終端內(nèi)安裝運動物體自動鎖定拍攝算法，根據(jù)圖像和狀態(tài)信息進行實時智能計算，結(jié)合圖像跟蹤和GPS趨勢跟隨或預測，最終實現(xiàn)運動相機載荷鎖定運動物體飛行，并同步拍攝到運動物體的最佳角度圖像。
[0011]所述的無人機飛行平臺，能進行GPS導航飛行，設定多個航點順序飛行，空閑時自動懸停。
[0012]所述的無人機飛行平臺具備數(shù)據(jù)鏈路，將所載的運動相機載荷的實時圖像及狀態(tài)信息，傳送連接到數(shù)據(jù)鏈路的移動控制終端，并從連接到數(shù)據(jù)鏈路的移動控制終端接收到運動物體跟S示拍攝的智能控制?目息。
[0013]所述的載荷穩(wěn)定裝置能針對掛載的運動相機載荷，進行俯仰、橫滾和方位三個維度的穩(wěn)定。
[0014]所述的運動相機，針對拍攝運動物體有進行優(yōu)化，在保證圖像質(zhì)量的前提下有更快的曝光時間和運動補償，確保能拍攝清楚物體的運動細節(jié)。
[0015]所述的移動控制終端，能夠的無人機飛行平臺建立基于WIFI或數(shù)傳的數(shù)據(jù)鏈路，從而進行圖像及狀態(tài)信息下傳，控制信號上傳。
[0016]所述的移動控制終端具有GPS定位功能，被運動物體攜帶或固定。
[0017]利用無人機進行運動物體自動鎖定拍攝裝置的拍攝方法，其特征在于包括以下步驟:
[0018](I)移動控制終端實時數(shù)據(jù)采集，獲得運動相機的實時圖像、載荷及穩(wěn)定裝置的姿態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)，識別待跟蹤目標的具體區(qū)域，獲取無人機遙測狀態(tài)數(shù)據(jù)；
[0019](2)移動控制終端分析數(shù)據(jù)預處理，進行篩選或序列化建模，估計待跟蹤目標的運動狀態(tài)，建立累計跟蹤管道進行目標跟蹤處理；
[0020]所述的篩選或序列化建模具體步驟為:
[0021](a)提取無人機和載荷穩(wěn)定裝置的當前姿態(tài)數(shù)據(jù)；
[0022](b)建立無人機和載荷穩(wěn)定裝置的歷史姿態(tài)數(shù)據(jù)管道；
[0023](c)計算無人機和載荷穩(wěn)定裝置的運動軌跡曲線；
[0024](d)提取移動控制終端獲得運動目標的當前定位位置數(shù)據(jù)；
[0025](e)建立運動目標的歷史定位位置數(shù)據(jù)管道；
[0026](f)計算運動目標的運動軌跡曲線。
[0027](3)移動控制終端綜合決策數(shù)據(jù)處理，根據(jù)目標運動估計及跟蹤處理數(shù)據(jù)，產(chǎn)生綜合決策數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)鏈路傳輸?shù)綗o人機飛行平臺，控制載荷和無人機的下一步運動。
[0028]運動物體自動鎖定拍攝算法具體運行步驟如下:
[0029](I)目標運動曲線平滑:根據(jù)目標的GPS軌跡，平滑目標的運動軌跡歷史曲線，分析目標的運動特征；
[0030](2)無人機運動曲線平滑:根據(jù)無人機的GPS軌跡，平滑無人機的運動軌跡歷史曲線，分析無人機的運動特征；
[0031](3)無人機飛行方案預測:對比目標的運動曲線和無人機的運動曲線，計算兩者運行軌跡的差異，根據(jù)無人機的運動軌跡向目標的運動軌跡調(diào)整的標準，設定無人機的飛行方案；
[0032](4)目標位置搜索定位:為了確保關(guān)注的目標有良好的拍攝效果，需要使目標位于運動相機拍攝的正中心，因此進行目標搜索定位；
[0033](5)載荷姿態(tài)穩(wěn)定分析:在實時圖像中搜索到運動的感興趣目標后，需要設定載荷穩(wěn)定裝置的控制方案；
[0034](6)飛行及載荷穩(wěn)定決策:飛行預測方案和載荷穩(wěn)定控制方案綜合，及取舍決策，就得到最終的聯(lián)合控制方案。
[0035]本發(fā)明的運動目標攜帶移動控制終端，移動控制終端被運動物體攜帶一起運動，能進行實時GPS定位，且能運行運動物體自動鎖定拍攝算法；
[0036]本發(fā)明的無人機飛行平臺能夠?qū)崟r的通過數(shù)據(jù)鏈路向移動控制終端傳遞包含無人機和載荷穩(wěn)定裝置運動姿態(tài)的遙測數(shù)據(jù)，以及使用運動相機所拍攝的運動物體目標的實時圖像；
[0037]本發(fā)明的移動控制終端根據(jù)無人機和載荷穩(wěn)定裝置姿態(tài)，運動目標的實時圖像，運動目標的實時GPS定位信息，運動物體自動鎖定拍攝算法自動決策目標跟蹤和無人機及載荷穩(wěn)定裝置的控制方案，并通過數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到無人機及載荷穩(wěn)定裝置。
[0038]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0039](I)選定運動物體目標后，可以自動跟隨目標進行拍攝；或者預測物體的運動趨勢，進行前驅(qū)拍攝。
[0040](2)可以選擇運動物體的最佳拍攝角度，例如尾隨、側(cè)向或迎頭，區(qū)別于市面常見的跟隨拍攝。
[0041](3)整套系統(tǒng)成本配置低廉，遠低于傳統(tǒng)的航拍裝置，但卻能得到同等甚至更佳的運動細節(jié)效果。
[0042](4)具備圖像跟蹤功能，能實時把最感興趣的目標細節(jié)設置到拍攝屏幕的中央?yún)^(qū)域，保證拍攝效果。
[0043](5)跟隨或預測的算法結(jié)合了 GPS軌跡計算跟蹤及預測算法和圖像跟蹤及預測算法，具有更好的魯棒性。
[0044]本發(fā)明需結(jié)合無人機飛行平臺，搭載載荷穩(wěn)定裝置、運動相機，配合移動控制終端，完成針對運動物體的精彩細節(jié)拍攝。
【附圖說明】
[0045]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)總體組件組成圖。
[0046]圖2為本發(fā)明的具體實施的內(nèi)部數(shù)據(jù)運行流程圖。
[0047]圖3為本發(fā)明的運動物體自動鎖定拍攝算法流程圖。
【具體實施方式】
[0048]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖內(nèi)部數(shù)據(jù)運行流程圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚完整的描述，顯然，所面熟的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0049]如圖1所示，本發(fā)明包括:無人機飛行平臺10、載荷穩(wěn)定裝置20、運動相機30、移動控制終端40，運動相機30固定在載荷穩(wěn)定裝置20上，而載荷穩(wěn)定裝置20和運動相機30又一起承載在無人機飛行平臺10上；過無人機飛行平臺10的數(shù)傳裝置，同移動控制終端40建立了數(shù)據(jù)鏈路。無人機飛行平臺10的底部固定載荷穩(wěn)定裝置20，運動相機30固定在載荷穩(wěn)定裝置20上，移動控制終端40由運動目標攜帶，移動控制終端40通過數(shù)據(jù)鏈路從無人機飛行平臺10獲取運動相機30的實時圖像和相關(guān)狀態(tài)信息，并根據(jù)運動物體自動鎖定拍攝算法反饋的指令，控制無人機飛行平臺隨著運動物體進行飛行拍攝
[0050]通過無人機飛行平臺10的數(shù)傳裝置，同移動控制終端40建立了數(shù)據(jù)鏈路。
[0051]無人機飛行平臺10由智能飛控、電調(diào)、電機、螺旋槳、機架、動力鋰電池、數(shù)傳裝置部件組成，用于攜帶運動相機和載荷穩(wěn)定裝置進行運動物體伴隨飛行；
[0052]載荷穩(wěn)定裝置20固定在無人機飛行平臺底部，用于穩(wěn)定運動相機30在指定的可視角度上；
[0053]運動相機30作為圖像采集源設備，用來拍攝運動物體的精彩細節(jié)；
[0054]移動控制終端40通過到無人機飛行平臺的數(shù)據(jù)鏈路，獲取運動物體的實時圖像和載荷狀態(tài)，并傳遞出載荷及飛行平臺的控制信號，同時其具有GPS定位功能，被運動物體承載進行運動物體GPS定位；
[0055]移動控制終端40內(nèi)安裝運動物體自動鎖定拍攝算法，是運行于移動控制終端上的算法應用程序，它輸入實時圖像、載荷狀態(tài)等作為運動物體運動狀態(tài)分析的輔助參數(shù)，輸出無人機飛行平臺的飛行控制指令，確保運動物體的正面或用戶感興趣影像在拍攝結(jié)果的中央?yún)^(qū)域。
[0056]本發(fā)明提供的裝置能實現(xiàn)運動物體跟隨或前驅(qū)拍攝，獲得最佳運動細節(jié)拍攝效果O
[0057]如圖2、圖3所示，一種利用無人面進行運動物體自動鎖定拍攝裝置的拍攝方法，包括以下步驟:
[0058](I)數(shù)據(jù)源生成，數(shù)據(jù)源來自于無人機前端從飛控、載荷穩(wěn)定裝置和運動相機產(chǎn)生的實時圖像和姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)鏈路傳輸來到移動控制終端；
[0059](2)移動控制終端接收實時采集的數(shù)據(jù)源之后，就進入運動物體自動鎖定拍攝算法的處理流程，第一步是數(shù)據(jù)分析預處理，該預處理將所有原始數(shù)據(jù)進行提煉、檢測和分析；
[0060](3)運動物體自動鎖定拍攝算法的第二步，將結(jié)合鎖定的目標限制條件，例如前驅(qū)迎拍、跟隨后拍、側(cè)面并拍等參數(shù)設定，進行在和