基于無(wú)人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)、圖像采集方法及無(wú)人機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于無(wú)人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)、圖像采集方法及無(wú)人機(jī)。包含控制器、姿態(tài)傳感器、三維姿態(tài)調(diào)整裝置及攝像裝置；本發(fā)明提供的無(wú)人機(jī)圖像采集系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置一高靈敏度的三維姿態(tài)調(diào)整裝置，并把攝像裝置固定設(shè)置在該三維姿態(tài)調(diào)整裝置上；通過(guò)感測(cè)拍照時(shí)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整三維姿態(tài)調(diào)整裝置使得攝像裝置的鏡頭不受無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化影響，始終保持在同一方向和角度，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)攝像裝置鏡頭姿態(tài)的穩(wěn)定性，保證圖像的質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】
基于無(wú)人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)、圖像采集方法及無(wú)人機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于無(wú)人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)、圖像采集方法及無(wú)人機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)論是數(shù)字城市、智慧城市的建設(shè)還是在面對(duì)重大自然災(zāi)害時(shí)的應(yīng)急保障服務(wù)，亦或是對(duì)各種資源的使用和監(jiān)測(cè)都需要有及時(shí)、精細(xì)的空間地理信息作為支持。因此，諸多行業(yè)對(duì)低空大比例尺高分辨率數(shù)字影像的需求越來(lái)越迫切，對(duì)其實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和有效性要求越來(lái)越高。
[0003]通常，傳統(tǒng)的獲取大比例尺數(shù)字影像信息的方法主要依靠衛(wèi)星遙感和航空攝影。但是衛(wèi)星遙感技術(shù)受氣象、地貌條件的限制，且運(yùn)行周期長(zhǎng)、獲取影像分辨率低，不能滿足對(duì)地理信息產(chǎn)品實(shí)時(shí)性的要求;航空攝影技術(shù)則對(duì)機(jī)場(chǎng)和天氣條件的依賴性較大，使用成本較高。
[0004]近年來(lái)，無(wú)人機(jī)拍攝逐漸成為獲取大比例尺數(shù)字影像信息的主要手段，相對(duì)于以上兩種攝影方式，無(wú)人機(jī)具有體積小、成本低、針對(duì)性強(qiáng)、靈活性高，獲取圖像分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。但是，目前的無(wú)人機(jī)也有著易受空氣動(dòng)力因素影響的問(wèn)題，無(wú)人機(jī)拍攝過(guò)程中經(jīng)常會(huì)由于機(jī)身抖動(dòng)導(dǎo)致鏡頭跟隨抖動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致拍攝畫面不清的情況，特別是在需要“精細(xì)”圖像的場(chǎng)合，這種抖動(dòng)的影響更為嚴(yán)重，這使得傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)的簡(jiǎn)單拍照系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足人們的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種可以避免無(wú)人機(jī)機(jī)身抖動(dòng)影響拍照質(zhì)量的無(wú)人機(jī)圖像采集系統(tǒng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種基于無(wú)人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)，包含控制器、姿態(tài)傳感器、三維姿態(tài)調(diào)整裝置及攝像裝置;所述控制器同時(shí)與所述姿態(tài)傳感器、所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置及所述攝像裝置連接；
所述姿態(tài)傳感器用于感測(cè)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)變化，并將感測(cè)到的無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化信息傳遞至控制器；
所述攝像裝置固定設(shè)置在所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置上；
所述控制器用于根據(jù)接收到的無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化信息控制所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置，以使得攝像裝置的鏡頭所面對(duì)的方向、角度在拍照過(guò)程中保持不變。
[0007]優(yōu)選的，所述姿態(tài)傳感器為三軸陀螺儀。
[0008]優(yōu)選的，所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置為正交式三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
[0009]優(yōu)選的，所述控制器還用于控制所述無(wú)人機(jī)機(jī)身對(duì)攝像裝置進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。
[0010]優(yōu)選的，所述控制器只有在接收到拍照命令時(shí)，才根據(jù)所述無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化信息對(duì)所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整。[0011 ]本發(fā)明同時(shí)提供一種無(wú)人機(jī)，其包含如上所述的無(wú)人機(jī)圖像采集系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)行攝像時(shí)，其可實(shí)現(xiàn)根據(jù)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)的變化對(duì)攝像裝置進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，以使得攝像裝置的鏡頭面對(duì)的方向、角度不受無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化的影響而保持不變。
[0012]本發(fā)明同時(shí)提供一種可以讓無(wú)人機(jī)機(jī)載攝像裝置拍照時(shí)不受機(jī)身姿態(tài)變化影響的圖像采集方法，包含如下步驟:
包含接收拍照命令的步驟；
包含感測(cè)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化的步驟；
包含根據(jù)無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化反向調(diào)整攝像裝置鏡頭姿態(tài)，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度拍照過(guò)程中保持不變的步驟。
[0013]其中，感測(cè)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化的步驟既可以在無(wú)人機(jī)接收到拍照命令后才啟動(dòng)，也可以不收無(wú)人機(jī)是否接收到拍照命令的限制，始終感測(cè)。
[0014]一些實(shí)施例中，所述攝像裝置鏡頭的姿態(tài)通過(guò)三維姿態(tài)調(diào)整裝置直接調(diào)節(jié)攝像裝置姿態(tài)完成。
[0015]另外一些實(shí)施例中，所述攝像裝置鏡頭姿態(tài)通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)結(jié)合三維姿態(tài)調(diào)整裝置調(diào)節(jié)攝像裝置，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變。
[0016]還有一些實(shí)施例中，接收到拍照命令后，對(duì)所述無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化信息進(jìn)行判斷，
當(dāng)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化小于閾值，則采用三維姿態(tài)調(diào)整裝置直接調(diào)節(jié)攝像裝置的方式對(duì)鏡頭姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)；
當(dāng)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化大于閾值時(shí)，則采用調(diào)整無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)結(jié)合三維姿態(tài)調(diào)整裝置調(diào)整攝像裝置的方式對(duì)鏡頭姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的基于無(wú)人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)圖像采集方法及無(wú)人機(jī)，通過(guò)設(shè)置一高靈敏度的三維姿態(tài)調(diào)整裝置，并把攝像裝置固定設(shè)置在該三維姿態(tài)調(diào)整裝置上;通過(guò)感測(cè)拍照時(shí)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整三維姿態(tài)調(diào)整裝置使得攝像裝置的鏡頭不受無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化影響，始終保持在同一方向和角度，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)攝像裝置鏡頭姿態(tài)的穩(wěn)定性，保證圖像的質(zhì)量。優(yōu)選采用T-S模糊控制實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)姿態(tài)調(diào)整，在借助無(wú)人機(jī)的靈活性的前提下，采用T-S模糊控制理論實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)姿態(tài)自動(dòng)智能調(diào)整，將實(shí)現(xiàn)一種新穎的拍照系統(tǒng)，對(duì)于攝影愛好者、戶外活動(dòng)愛好者、旅游者等都具有很大的吸引力。滿足人們對(duì)大尺寸、高分辨率、清晰廣角圖像拍攝的需求，創(chuàng)造新的消費(fèi)熱點(diǎn)，將具有積極的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
[0018]【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明提供的無(wú)人機(jī)圖像采集系統(tǒng)原理框圖。
[0019]圖2為本發(fā)明中提供的無(wú)人機(jī)圖像采集方法流程圖。
[0020]圖3為本發(fā)明中提供的無(wú)人機(jī)圖像采集方法另一種實(shí)施方式流程圖。
[0021 ]圖4為本發(fā)明中提供的無(wú)人機(jī)圖像采集方法又一種實(shí)施方式流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0023]實(shí)施例1:如圖1所示，本實(shí)施例提供一種基于無(wú)人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)，包含控制器、姿態(tài)傳感器、三維姿態(tài)調(diào)整裝置及攝像裝置;所述控制器同時(shí)與所述姿態(tài)傳感器、所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置及所述攝像裝置連接；
所述姿態(tài)傳感器用于感測(cè)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)變化，并將感測(cè)到的無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化信息傳遞至控制器；
所述攝像裝置固定設(shè)置在所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置上；
所述控制器用于根據(jù)接收到的無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化信息控制所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置，以使得攝像裝置的鏡頭所面對(duì)的方向、角度保持不變，具體的，當(dāng)拍照時(shí)，無(wú)人機(jī)機(jī)身向X方向發(fā)生了傾斜動(dòng)作，姿態(tài)傳感器第一時(shí)間感測(cè)到無(wú)人機(jī)機(jī)身的變化，并將該變化信息發(fā)送至處理器，處理器立即根據(jù)該變化信息反向調(diào)整三維姿態(tài)裝置(-X方向)，反向調(diào)整的程度和無(wú)人機(jī)正向變化程度相同，這樣，攝像裝置的鏡頭將不會(huì)跟隨無(wú)人機(jī)機(jī)身抖動(dòng)，而是始終面向固定的角度和方向。
[0024]優(yōu)選的，所述姿態(tài)傳感器為三軸陀螺儀；同時(shí)，所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置為正交式三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
[0025]本實(shí)施例中，所述控制器還用于控制所述無(wú)人機(jī)機(jī)身進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。同時(shí)，本實(shí)施例中，所述控制器只有在接收到拍照命令時(shí)，才根據(jù)所述無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化信息對(duì)所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整。考慮到無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)具有高度非線性，不確定等特征，且難以用現(xiàn)有方法建立其精確數(shù)學(xué)模型，這使得傳統(tǒng)依賴于系統(tǒng)精確數(shù)學(xué)模型的控制算法無(wú)法直接應(yīng)用；因此，本實(shí)施例中優(yōu)選采用T-S模糊控制算法以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。T-S模糊控制的主要思想是將控制系統(tǒng)的輸入空間分為若干個(gè)模糊子空間，在每個(gè)模糊子空間建立關(guān)于輸入/輸出的局部線性模型，然后使用隸屬度函數(shù)將各個(gè)局部模型平滑地連接起來(lái)，形成一個(gè)全局的非線性模型(即T-S模糊模型)。需要指出的是T-S模糊模型可以對(duì)定義在一個(gè)致密集上的非線性系統(tǒng)做到任意精度的一致逼近(即萬(wàn)能逼近性)。正是由于這些局部線性子模型的存在，使得應(yīng)用傳統(tǒng)線性系統(tǒng)控制技術(shù)研究解決基于T-S模糊模型的非線性系統(tǒng)的各種控制問(wèn)題成為可能。具體的，本實(shí)施例中，首先利用扇區(qū)非線性方法建立無(wú)人機(jī)姿態(tài)自調(diào)整系統(tǒng)T-S模糊模型，然后針對(duì)該T-S模糊模型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)自調(diào)整控制，由于該T-S模型可以以任意精度逼近機(jī)身的實(shí)際飛行姿態(tài)，因而，間接實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)的控制。
[0026]本實(shí)施例采用T-S模糊控制理論實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)姿態(tài)自動(dòng)智能調(diào)整，由此將實(shí)現(xiàn)一種新穎的拍照系統(tǒng)，對(duì)于攝影愛好者、戶外活動(dòng)愛好者、旅游者等都具有很大的吸引力。滿足人們對(duì)大尺寸、高分辨率、清晰廣角圖像拍攝的需求，創(chuàng)造新的消費(fèi)熱點(diǎn)，將具有積極的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
[0027]實(shí)施例2:本發(fā)明同時(shí)提供一種無(wú)人機(jī)，其包含如上所述的無(wú)人機(jī)圖像采集系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)行攝像時(shí)，其可實(shí)現(xiàn)根據(jù)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)的變化對(duì)攝像裝置進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，以使得攝像裝置的鏡頭面對(duì)的方向、角度不受無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化的影響而保持不變。
[0028]實(shí)施例3:如圖2所示，本發(fā)明同時(shí)提供一種可以讓無(wú)人機(jī)機(jī)載攝像裝置拍照時(shí)不受機(jī)身姿態(tài)變化影響的圖像采集方法，包含如下步驟:
S100:接收拍照命令的步驟； S200:感測(cè)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化的步驟；
S300:根據(jù)無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化反向調(diào)整攝像裝置鏡頭姿態(tài)，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變的步驟。
[0029]其中，感測(cè)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化的步驟既可以在無(wú)人機(jī)接收到拍照命令后才啟動(dòng)，也可以不收無(wú)人機(jī)是否接收到拍照命令的限制，始終感測(cè)。
[0030]本實(shí)施例中，所述攝像裝置鏡頭姿態(tài)通過(guò)三維姿態(tài)調(diào)整裝置直接調(diào)節(jié)攝像裝置姿態(tài)完成。
[0031]實(shí)施例4:如圖3所示，與實(shí)施例3不同點(diǎn)在于，本實(shí)施例中，所述攝像裝置鏡頭姿態(tài)通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)結(jié)合三維姿態(tài)調(diào)整裝置調(diào)節(jié)攝像裝置姿態(tài)完成；
即本實(shí)施例提供的圖像采集方法，包含如下步驟:
S100:接收拍照命令的步驟；
S200:感測(cè)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化的步驟；
S400:所述攝像裝置鏡頭姿態(tài)通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)結(jié)合三維姿態(tài)調(diào)整裝置調(diào)節(jié)攝像裝置，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變；
實(shí)施例5:如圖4所示，與實(shí)施例3不同點(diǎn)在于，本實(shí)施例中，接收到拍照命令后，對(duì)所述無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化信息進(jìn)行判斷，
當(dāng)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化小于閾值，則采用三維姿態(tài)調(diào)整裝置直接調(diào)節(jié)攝像裝置的方式對(duì)鏡頭姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)；
當(dāng)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化大于閾值時(shí)，則采用調(diào)整無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)結(jié)合三維姿態(tài)調(diào)整裝置調(diào)整攝像裝置的方式對(duì)鏡頭姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0032]即本實(shí)施例中圖像采集方法包含如下步驟:
S100:接收拍照命令的步驟；
S200:感測(cè)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化的步驟；
S201:對(duì)所述無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化信息進(jìn)行判斷，如無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化小于閾值，則進(jìn)入步驟S300，否則進(jìn)入步驟400 ；
S300:根據(jù)無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化反向調(diào)整攝像裝置鏡頭姿態(tài)，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變的步驟；
S400:所述攝像裝置鏡頭姿態(tài)通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)結(jié)合三維姿態(tài)調(diào)整裝置調(diào)節(jié)攝像裝置，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無(wú)人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，包含控制器、姿態(tài)傳感器、三維姿態(tài)調(diào)整裝置及攝像裝置;所述控制器同時(shí)與所述姿態(tài)傳感器、所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置及所述攝像裝置連接； 所述姿態(tài)傳感器用于感測(cè)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)變化，并將感測(cè)到的無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化信息傳遞至控制器； 所述攝像裝置固定設(shè)置在所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置上； 所述控制器用于根據(jù)接收到的無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化信息控制所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置，以使得攝像裝置的鏡頭所面對(duì)的方向、角度保持不變。2.如權(quán)利要求1所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述姿態(tài)傳感器為三軸陀螺儀。3.如權(quán)利要求1所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置為正交式三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。4.如權(quán)利要求1所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還用于控制三維姿態(tài)調(diào)整裝置進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。5.如權(quán)利要求1所述的圖像采集系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器只有在接收到拍照命令時(shí)，才根據(jù)所述無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化信息對(duì)所述三維姿態(tài)調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整。6.—種無(wú)人機(jī)，其特征在于，包含如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的基于無(wú)人機(jī)的圖像采集系統(tǒng)。7.一種無(wú)人機(jī)圖像采集方法，其特征在于，包含如下步驟: 包含接收拍照命令的步驟； 包含感測(cè)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化的步驟； 包含根據(jù)無(wú)人機(jī)姿態(tài)變化反向調(diào)整攝像裝置的姿態(tài)，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變的步驟。8.如權(quán)利要求7所述的無(wú)人機(jī)圖像采集方法，其特征在于， 所述攝像裝置鏡頭的姿態(tài)通過(guò)三維姿態(tài)調(diào)整裝置直接調(diào)節(jié)攝像裝置姿態(tài)完成。9.如權(quán)利要求8所述的無(wú)人機(jī)圖像采集方法，其特征在于， 所述攝像裝置鏡頭姿態(tài)通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)結(jié)合三維姿態(tài)調(diào)整裝置調(diào)節(jié)攝像裝置，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變。10.如權(quán)利要求8所述的無(wú)人機(jī)圖像采集方法，其特征在于， 接收到拍照命令后，對(duì)所述無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化信息進(jìn)行判斷， 當(dāng)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化小于閾值，則采用三維姿態(tài)調(diào)整裝置直接調(diào)節(jié)攝像裝置的方式對(duì)攝像裝置的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)； 當(dāng)無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)變化大于閾值時(shí)，則采用調(diào)整無(wú)人機(jī)機(jī)身姿態(tài)結(jié)合三維姿態(tài)調(diào)整裝置調(diào)整攝像裝置的方式對(duì)鏡頭姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】G05D1/08GK105933615SQ201610537429
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年7月4日
【發(fā)明人】潘俊濤, 張白
【申請(qǐng)人】北方民族大學(xué)