CN103188431A - 控制无人飞行载具进行影像采集的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种控制无人飞行载具进行影像采集的系统，该系统通过GPS与电子罗盘取得安装于无人飞行载具上的摄影装置的实时位置和实时拍摄方向等数据。然后该系统将该等数据与目标地点的位置以及用户设定的摄影装置的初始位置和初始拍摄方向等数据进行对比，计算出该摄影装置为取得目标地点的影像资料所需调整的方向和角度等信息，以自动调整该摄影装置的拍摄方向。本发明还提供一种控制无人飞行载具进行影像采集的方法。实施本发明提高了无人飞行载具进行影像资料采集的效果。

Description

控制无人飞行载具进行影像采集的系统及方法

技术领域

本发明涉及一种影像采集系统及方法，尤其涉及一种控制无人飞行载具进行影像采集的系统及方法。

背景技术

近年来，无人飞行载具（Unmanned Aerial Vehicle，UAV），又称无人机或无人飞行系统，除了被广泛的运用于军事领域之外，也逐渐的被应用于各种民生用途，例如环保监控、安全监控以及数据采集等领域。在一种典型的应用中，无人飞行载具被用于影像采集，例如用于取得环境较为恶劣的地理环境的影像资料。许多的无人飞行载具需要依靠遥控装置等设备对安装在无人飞行载具上的摄影装置进行控制，从而取得特定地理位置处的影像资料。然而，控制人员无法在遥控无人飞行载具的同时，对摄影装置的拍摄方向、镜头位置等进行调整，从而降低了影像资料采集的效果，且需要耗费较多的人力。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种控制无人飞行载具进行影像采集的系统，应用于后端主机中，该无人飞行载具包括摄影装置、电子罗盘、GPS、致动装置以及无线通讯设备。该系统包括：设定模块，用于设定所述摄影装置的初始位置和初始拍摄方向，以及设定进行影像资料采集的目标地点的位置，并将该设定的初始位置、初始拍摄方向以及目标地点的位置保存在后端主机的存储装置中；获取模块，用于在无人飞行载具的飞行过程中，通过所述无线通讯设备实时获取GPS与电子罗盘所测得的所述摄影装置的当前位置以及当前拍摄方向；计算模块，用于将摄影装置的当前位置、当前拍摄方向与存储装置中存储的该摄影装置的初始位置、初始拍摄方向及目标地点的位置进行对比，计算出该摄影装置为采集所述目标地点的影像资料需要朝该目标地点水平旋转的第一角度以及朝该目标地点垂直旋转的第二角度；及无线通讯模块，用于根据上述计算出的第一角度和第二角度，发送控制指令至所述无线通讯设备，控制所述致动装置对该摄影装置的拍摄方向进行调整，使该摄影装置指向所述目标地点并取得该目标地点的实时影像资料。

还有必要提供一种控制无人飞行载具进行影像采集的方法，应用于后端主机中，该无人飞行载具包括摄影装置、电子罗盘、GPS、致动装置以及无线通讯设备。该方法包括：设定步骤，设定所述摄影装置的初始位置和初始拍摄方向，以及设定进行影像资料采集的目标地点的位置，并将该设定的初始位置、初始拍摄方向以及目标地点的位置保存在后端主机的存储装置中；获取步骤，在无人飞行载具的飞行过程中，通过所述无线通讯设备实时获取GPS与电子罗盘所测得的所述摄影装置的当前位置以及当前拍摄方向；计算步骤，将摄影装置的当前位置、当前拍摄方向与存储装置中存储的该摄影装置的初始位置、初始拍摄方向及目标地点的位置进行对比，计算出该摄影装置为采集所述目标地点的影像资料需要朝该目标地点水平旋转的第一角度以及朝该目标地点垂直旋转的第二角度；及无线通讯步骤，根据上述计算出的第一角度和第二角度，发送控制指令至所述无线通讯设备，控制所述致动装置对该摄影装置的拍摄方向进行调整，使该摄影装置指向所述目标地点并取得该目标地点的实时影像资料。

相较于现有技术，本发明控制无人飞行载具进行影像采集的系统及方法，可结合GPS与电子罗盘取得安装于无人飞行载具上的摄影装置的实时位置和拍摄方向等数据，通过将该等数据与目标地点的位置以及用户设定的摄影装置的初始位置和初始拍摄方向等数据进行对比，计算出该摄影装置为取得目标地点的影像资料所需调整的方向和角度等信息，以对该摄影装置的拍摄方向进行自动控制，提高了无人飞行载具进行影像资料采集的效果。

附图说明

图1是本发明控制无人飞行载具进行影像采集的系统运行环境的硬件示意图。

图2是图1中的摄影装置分别被安装在监控区域的各子区域的示意图。

图3和图4是用于计算摄影装置需要调整的第一角度和第二角度的示意图。

图5是本发明控制无人飞行载具进行影像采集的方法较佳实施例的流程图。

主要元件符号说明

后端主机	1
		控制系统	10
处理器	11
		存储装置	12
设定模块	101
		获取模块	102
计算模块	103
		无线通讯模块	104
无人飞行载具	2
		摄影装置	20
电子罗盘	21
		GPS	22
致动装置	23
		无线通讯设备	24

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

如图1所示，是本发明控制无人飞行载具进行影像采集的系统较佳实施例的架构图。在本实施例中，该控制无人飞行载具进行影像采集的系统（以下简称“控制系统”）10安装并运行于后端主机1中。该后端主机1与无人飞行载具2进行无线通讯，以对该无人飞行载具2进行遥控。该后端主机1可以是计算机、服务器等控制设备。

所述无人飞行载具2包括摄影装置20、电子罗盘21、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）22、致动装置23以及无线通讯设备24。所述摄影装置20安装在无人飞行载具2上，用于进行影像采集。所述电子罗盘21可安装在摄影装置20上，用于侦测摄影装置20的拍摄方向。所述GPS 22用于实时监控摄影装置20的当前位置信息，该位置信息包括摄影装置20的经度、纬度以及海拔高度等信息。所述无线通讯设备24用于与后端主机进行无线通讯，接收后端主机1发送的控制指令，并将接收的控制指令发送给致动装置23，使得该致动装置23根据该控制指令控制摄影装置20进行移动，例如倾斜、旋转、平移等，从而使得该摄影装置20能够采集到特定地理位置的影像资料。

如图2所示，是所述摄影装置20、电子罗盘21以及GPS 22在无人飞行载具2上的位置关系示意图。所述电子罗盘21以及GPS 22均可安装在摄影装置20上，从而对摄影装置20的拍摄方向以及当前位置进行侦测。

在本实施例中，如图1所示，所述控制系统10包括设定模块101、获取模块102、计算模块103以及无线通讯模块104。该控制系统10可被存储在后端主机1的存储装置12中，并由该后端主机1的处理器11执行。

所述设定模块101用于设定所述摄影装置20的初始位置和初始拍摄方向，以及设定进行影像资料采集的目标地点的位置。所述摄影装置20的初始位置是由该摄影装置20的经度、纬度以及海拔高度等信息确定。该目标地点的位置同样由该目标地点的经度、纬度以及海拔高度等信息确定。此外，上述设定模块101所设定的各种数据被保存在所述存储装置12中。

在本实施例中，用户可首先将摄影装置20的拍摄方向对准所述目标地点的位置，然后通过所述电子罗盘21以及GPS 22针对摄影装置20的拍摄方向以及拍摄位置等数据进行侦测。然后，所述设定模块101可通过所述无线通讯设备24获取上述侦测到的数据，从而根据该侦测到的数据设定摄影装置20的初始拍摄方向以及初始位置。所述目标地点的位置可由用户预先使用GPS 22进行测定。

所述获取模块102用于在无人飞行载具2的飞行过程中，通过所述无线通讯设备24实时获取GPS 22与电子罗盘21所测得的摄影装置20的当前位置以及当前拍摄方向等信息。

在本实施例中，无人飞行载具2在飞行过程中，所述GPS 22与电子罗盘21将持续针对摄影装置20的当前位置以及当前拍摄方向等数据进行侦测，然后通过所述无线通讯设备24将取得的数据回传至后端主机1中。

所述计算模块103用于将摄影装置20的当前位置、当前拍摄方向与存储装置12中存储的该摄影装置20的初始位置、初始拍摄方向及目标地点的位置等信息进行对比，计算出该摄影装置20为采集所述目标地点的影像资料需要朝该目标地点水平旋转的第一角度以及朝该目标地点垂直旋转的第二角度。

下面举例对计算摄影装置20所需调整的方向和角度的方法进行详细介绍。

如图3所示，假设摄影装置20的初始位置（如图3中的A所示）的位置坐标为（X2，Y2，Z2），所述目标地点（如图3中的B所示）的位置坐标为（X1，Y1，Z1），设置的初始拍摄方向为图3中的射线AB所指向的方向。其中，X1和Y1分别为目标地点B的经度和纬度，Z1为目标地点B的海拔高度。X2和Y2分别为所述初始位置A的经度和纬度，Z2为该初始位置A的海拔高度。如图4所示，当无人飞行载具2从初始位置A开始移动后，假设所侦测到的摄影装置20的当前位置A'的位置坐标为（X3，Y3，Z3）。

首先，忽略上述各位置坐标中的海拔高度数据，也即令所述Z1、Z2以及Z3都为零。所述计算模块103由坐标点P1（X3，Y3，0）以及坐标点P2（X1，Y1，0）计算得到一条在水平面上的射线P1P2。然后，该计算模块103计算该射线P1P2与所述初始拍摄方向在水平面上的投影线（也即射线AB在水平面上的投影线）的夹角，例如图4中的夹角θ。该角度θ即为所述摄影装置20需要朝所述目标地点水平旋转的第一角度。

同理，令所述X1、X2以及X3都为零，根据上述方法即可计算出该摄影装置20需要朝所述目标地点垂直旋转的第二角度。

所述无线通讯模块104用于根据上述计算出的第一角度和第二角度，发送控制指令至无人飞行载具2的无线通讯设备24，控制所述致动装置23对该摄影装置20的拍摄方向进行调整，从而使得该摄影装置20能够指向所述目标地点，以即时取得该目标地点的实时影像资料。具体地，当所述无线通讯设备24接收到控制指令时，该致动装置23可首先控制摄影装置20朝所述目标地点水平旋转第一角度，然后再控制该摄影装置20朝该目标地点垂直旋转第二角度，即可使得该摄影装置20指向该目标地点，对该目标地点进行拍摄，从而取得该目标地点的影像资料。此外，致动装置23也可先控制摄影装置20朝所述目标地点垂直旋转所述第二角度，然后再控制该摄影装置20朝该目标地点水平旋转所述第一角度。

当所述摄影装置20指向所述目标地点以后，该无线通讯模块104进一步的获取该摄影装置20的当前位置以及当前拍摄方向，并将该获取的当前位置以及当前拍摄方向存储在所述存储装置12中，以将该当前位置替换为该摄影装置20的初始位置，以及将该当前拍摄方向替换为该摄影装置20的初始拍摄方向，使得后续可根据该替换的初始位置和初始拍摄方向持续对该摄影装置20进行调整。

如图5所示，是本发明控制无人飞行载具进行影像采集的方法的流程图。

步骤S01，所述设定模块101设定所述摄影装置20的初始位置和初始拍摄方向，以及设定进行影像资料采集的目标地点的位置，并将该设定的初始位置、初始拍摄方向以及目标地点的位置保存在存储装置12中。所述摄影装置20的初始位置是由该摄影装置20的经度、纬度以及海拔高度等信息确定。该目标地点的位置同样由该目标地点的经度、纬度以及海拔高度等信息确定。

步骤S02，所述获取模块102在无人飞行载具2的飞行过程中，通过所述无线通讯设备24实时获取GPS 22与电子罗盘21所测得的摄影装置20的当前位置以及当前拍摄方向等信息。

步骤S03，所述计算模块103将摄影装置20的当前位置、当前拍摄方向与存储装置12中存储的该摄影装置20的初始位置、初始拍摄方向及目标地点的位置等信息进行对比，计算出该摄影装置20为采集所述目标地点的影像资料需要朝该目标地点水平旋转的第一角度以及朝该目标地点垂直旋转的第二角度。

步骤S04，所述无线通讯模块104根据上述计算出的第一角度和第二角度，发送控制指令至无人飞行载具2的无线通讯设备24，控制所述致动装置23对该摄影装置20的拍摄方向进行调整，从而使得该摄影装置20能够指向所述目标地点，以即时取得该目标地点的实时影像资料。

步骤S05，当所述摄影装置20指向所述目标地点以后，所述无线通讯模块104获取该摄影装置20的当前位置以及当前拍摄方向，并将该获取的当前位置以及当前拍摄方向存储在所述存储装置12中，以将该当前位置替换为该摄影装置20的初始位置，以及将该当前拍摄方向替换为该摄影装置20的初始拍摄方向，使得后续可根据该替换的初始位置和初始拍摄方向持续对该摄影装置20进行调整。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种控制无人飞行载具进行影像采集的方法，应用于后端主机中，该无人飞行载具包括摄影装置、电子罗盘、GPS、致动装置以及无线通讯设备，其特征在于，该方法包括：

设定步骤，设定所述摄影装置的初始位置和初始拍摄方向，以及设定进行影像资料采集的目标地点的位置，并将该设定的初始位置、初始拍摄方向以及目标地点的位置保存在后端主机的存储装置中；

获取步骤，在无人飞行载具的飞行过程中，通过所述无线通讯设备实时获取GPS与电子罗盘所测得的所述摄影装置的当前位置以及当前拍摄方向；

计算步骤，将摄影装置的当前位置、当前拍摄方向与存储装置中存储的该摄影装置的初始位置、初始拍摄方向及目标地点的位置进行对比，计算出该摄影装置为采集所述目标地点的影像资料需要朝该目标地点水平旋转的第一角度以及朝该目标地点垂直旋转的第二角度；及

无线通讯步骤，根据上述计算出的第一角度和第二角度，发送控制指令至所述无线通讯设备，控制所述致动装置对该摄影装置的拍摄方向进行调整，使该摄影装置指向所述目标地点并取得该目标地点的实时影像资料。

2.如权利要求1所述的控制无人飞行载具进行影像采集的方法，其特征在于，所述无线通讯步骤还包括：

当所述摄影装置指向所述目标地点以后，获取所述摄影装置的当前位置以及当前拍摄方向；及

将上述获取的当前位置以及当前拍摄方向存储在所述存储装置中，并将该当前位置替换为该摄影装置的初始位置，将该当前拍摄方向替换为该摄影装置的初始拍摄方向。

3.如权利要求1所述的控制无人飞行载具进行影像采集的方法，其特征在于，所述摄影装置的初始位置由该摄影装置的经度、纬度以及海拔高度确定，以及所述目标地点的位置由该目标地点的经度、纬度以及海拔高度确定。

4.如权利要求1所述的控制无人飞行载具进行影像采集的方法，其特征在于，当所述无线通讯设备接收到控制指令时，所述致动装置首先控制摄影装置朝所述目标地点水平旋转所述第一角度，然后再控制该摄影装置朝该目标地点垂直旋转所述第二角度。

5.如权利要求1所述的控制无人飞行载具进行影像采集的方法，其特征在于，当所述无线通讯设备接收到控制指令时，所述致动装置首先控制摄影装置朝所述目标地点垂直旋转所述第二角度，然后再控制该摄影装置朝该目标地点水平旋转所述第一角度。

6.一种控制无人飞行载具进行影像采集的系统，应用于后端主机中，该无人飞行载具包括摄影装置、电子罗盘、GPS、致动装置以及无线通讯设备，其特征在于，该系统包括：

设定模块，用于设定所述摄影装置的初始位置和初始拍摄方向，以及设定进行影像资料采集的目标地点的位置，并将该设定的初始位置、初始拍摄方向以及目标地点的位置保存在后端主机的存储装置中；

获取模块，用于在无人飞行载具的飞行过程中，通过所述无线通讯设备实时获取GPS与电子罗盘所测得的所述摄影装置的当前位置以及当前拍摄方向；

计算模块，用于将摄影装置的当前位置、当前拍摄方向与存储装置中存储的该摄影装置的初始位置、初始拍摄方向及目标地点的位置进行对比，计算出该摄影装置为采集所述目标地点的影像资料需要朝该目标地点水平旋转的第一角度以及朝该目标地点垂直旋转的第二角度；及

无线通讯模块，用于根据上述计算出的第一角度和第二角度，发送控制指令至所述无线通讯设备，控制所述致动装置对该摄影装置的拍摄方向进行调整，使该摄影装置指向所述目标地点并取得该目标地点的实时影像资料。

7.如权利要求6所述的控制无人飞行载具进行影像采集的系统，其特征在于，所述无线通讯模块还用于当所述摄影装置指向所述目标地点以后，获取所述摄影装置的当前位置以及当前拍摄方向，及将上述获取的当前位置以及当前拍摄方向存储在所述存储装置中，并将该当前位置替换为该摄影装置的初始位置，将该当前拍摄方向替换为该摄影装置的初始拍摄方向。

8.如权利要求6所述的控制无人飞行载具进行影像采集的系统，其特征在于，所述摄影装置的初始位置由该摄影装置的经度、纬度以及海拔高度确定，以及所述目标地点的位置由该目标地点的经度、纬度以及海拔高度确定。

9.如权利要求6所述的控制无人飞行载具进行影像采集的系统，其特征在于，当所述无线通讯设备接收到控制指令时，所述致动装置首先控制摄影装置朝所述目标地点水平旋转所述第一角度，然后再控制该摄影装置朝该目标地点垂直旋转所述第二角度。

10.如权利要求6所述的控制无人飞行载具进行影像采集的系统，其特征在于，当所述无线通讯设备接收到控制指令时，所述致动装置首先控制摄影装置朝所述目标地点垂直旋转所述第二角度，然后再控制该摄影装置朝该目标地点水平旋转所述第一角度。

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