CN105100728A - 无人机视频跟踪拍摄系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机视频跟踪拍摄系统及方法，其中系统包括：无人机，包括机体、连接机体的云台以及设于云台上的摄像装置；飞行控制器，设于所述无人机上，控制云台的运动及无人机的飞行；图像数据处理模块，设于所述无人机上，连接所述摄像装置及飞行控制器，接收所述摄像装置拍摄的图像视频并进行图像数据处理，处理结果传送至所述飞行控制器，飞行控制器根据该处理结果控制云台及无人机进行跟踪拍摄，本发明的方案能准确高效的对目标进行识别和跟踪拍摄，结构、步骤简单。

Description

无人机视频跟踪拍摄系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机飞行拍摄技术领域，特别是涉及一种无人机视频跟踪拍摄系统及方法。

背景技术

随着科技的发展，无人机类飞行设备开始进入人们的视野，逐渐深入人们的生活，改善着人们的生活。无人机飞行器的应用范围越来越广，例如在航拍、灾害控制以及测量监控等专业领域都有着广泛的应用。

与此同时，对无人机的智能飞行拍摄功能也提出了更高的要求，例如要求无人机能够对对地面或空中的指定目标进行目标识别和跟踪拍摄。

一般来说，飞行器对目标的监测是通过视觉传感器实现的，常见的对目标跟踪的方式例如有通过获取目标的定位信息来实现、通过地面引导方式实现、通过视频识别系统实现，然而随着视频处理技术的飞速发展，前两种方式在反应速度及准确度方面都显现出一定的缺陷，而现有的视频识别系统构成复杂，响应速度慢，效率低。

鉴于上述情况，本设计人借其多年相关领域的技术经验以及丰富的专业知识，不断研发改进，并经实践验证，提出了本发明无人机视频跟踪拍摄系统及方法的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机视频跟踪拍摄系统，能准确高效的对目标进行识别和跟踪拍摄，结构简单。

本发明的另一目的在于提供一种无人机视频跟踪拍摄方法，基于本发明的无人机视频跟踪拍摄系统，能准确高效的实现目标识别及跟踪拍摄。

为了实现上述目的，本发明提供了一种无人机视频跟踪拍摄系统，包括：用于航拍图像的无人机，包括机体、连接机体的云台以及设于云台上的摄像装置；飞行控制器，设于所述无人机上，控制云台的运动及无人机的飞行；图像数据处理模块，设于所述无人机上，连接所述摄像装置及飞行控制器，接收所述摄像装置拍摄的图像视频并进行图像数据处理，处理结果传送至所述飞行控制器，飞行控制器根据该处理结果控制云台及无人机进行跟踪拍摄。

优选的，上述的无人机视频跟踪拍摄系统，其中，所述图像数据处理模块包括：目标识别子模块，用于确定目标；数据处理子模块，连接所述目标识别子模块，用于对图像进行数据处理，得出目标在图像中的坐标值，发送给飞行控制器。

优选的，上述的无人机视频跟踪拍摄系统，其中，所述目标识别子模块进一步包括一存储模块，用于预设存储目标的特征值。

优选的，上述的无人机视频跟踪拍摄系统，其中，还包括地面终端，连接所述至图像数据处理模块，从所述图像数据处理模块获得所拍摄的图像，在所述图像上操作指定目标，再将目标数据反馈至所述图像数据处理模块。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种无人机视频跟踪拍摄方法，基于上述的本发明的无人机视频跟踪拍摄系统，该方法包括：步骤S1，无人机飞行拍摄图像视频；步骤S2，图像数据处理模块接收图像信号，并进行目标识别及图像数据处理，输出处理结果；步骤S3，飞行控制器接收所述图像数据处理结果，根据该结果控制无人机对目标进行跟踪拍摄。

优选的，上述的无人机视频跟踪拍摄系统，其中，所述步骤S2中的目标识别步骤通过目标识别子模块进行，首先在存储模块中预设存储目标特征值，然后目标识别子模块接收无人机航拍的图像，与预设的目标特征值进行数据匹配处理并识别和确认目标。

优选的，上述的无人机视频跟踪拍摄系统，其中，所述步骤S2中的目标识别步骤通过目标识别子模块及地面终端进行，所述地面终端从图像数据处理模块获得航拍图像，操作人员在所述航拍图像上操作指定目标，再将目标数据反馈传输至图像数据处理模块，目标识别子模块接收目标数据，完成识别确定目标。

优选的，上述的无人机视频跟踪拍摄系统，其中，所述步骤S2中的图像数据处理步骤通过数据处理子模块进行，得到的数据处理结果为目标的位置坐标数据。

优选的，上述的无人机视频跟踪拍摄系统，其中，所述数据处理子模块进行的数据处理结果为目标相对图像中心位置的坐标数据，步骤S3中，飞行控制器根据该目标相对图像中心位置的坐标数据控制云台转动，带动摄像装置运动，使目标回复至图像中心位置，实现跟踪拍摄。

优选的，上述的无人机视频跟踪拍摄系统，其中，步骤S3中，当云台转动无法实现回复目标至图像中心位置时，飞行控制器控制无人机飞行以调整拍摄位置，使目标能够回复至图像中心位置，实现跟踪拍摄。

优选的，上述的无人机视频跟踪拍摄系统，其中，步骤S2中，当无人机检测到图像数据传输不畅或无法传输图像数据时，向地面终端发送预警信息，地面终端接收该预警信息，操作人员根据该预警信息采取应对措施。

本发明的无人机视频跟踪拍摄系统及方法至少具有以下优点及特点：

1、本发明的无人机视频跟踪拍摄系统及方法在无人机上设置图像数据处理模块，对无人机拍摄的图像进行处理，识别目标以及得到目标的位置坐标等信息，再由飞行控制器根据处理结果控制无人机进行跟踪拍摄，整个系统结构简单，响应速度快，准确度高，提升了工作效率。

2、本发明的无人机视频跟踪拍摄系统及方法由于组成及工作流程简单，使得其运行快速可靠，各个模块简洁明了，使得整个系统的运行稳定性高，进而可提高无人机视频跟踪拍摄的信赖性。

3、本发明的无人机视频跟踪拍摄系统及方法还可包括地面终端，通过地面终端选取目标，进而可存储目标特征值，进行目标识别，地面终端可为手机、PAD等移动终端，将飞行拍摄技术与移动终端做结合，目前移动终端如手机、PAD等相当普及，数据处理能力很强且用户界面友好，本发明通过与移动终端结合可获得更加简易的操作和更好的用户体验。

4、本发明的无人机视频跟踪拍摄系统及方法相比现有技术结构及步骤简单，降低了成本，有利于产品的推广。

附图说明

图1为本发明无人机视频跟踪拍摄系统模块结构示意图；

图2为本发明无人机视频跟踪拍摄方法一实施例的原理流程示意图。

主要元件标号说明：

10无人机

11机体

12云台

13摄像装置

20飞行控制器

30图像数据处理模块

301目标识别子模块

302数据处理子模块

303存储模块

40地面终端

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。

请参考图1，为本发明无人机视频跟踪拍摄系统模块结构示意图，如图所示，本发明无人机视频跟踪拍摄系统包括：无人机10，用于飞行拍摄图像，无人机10包括有机体11、云台12及摄像装置13；飞行控制器20，设于无人机上，控制无人机的飞行及云台的运动；图像数据处理模块30，设于无人机上，连接摄像装置13及飞行控制器20，接收摄像装置13拍摄的图像视频并进行图像数据处理，处理结果传送至飞行控制器20，飞行控制器20根据处理结果控制无人机及云台进行跟踪拍摄。

无人机10中，云台12连接于机体11，摄像装置13装设于云台12上，飞行控制器20一般来说设置于机体上，其控制无人机的飞行及云台的运动，关于机体、云台、摄像装置及飞行控制器的结构组成及工作原理已为常规技术，不再详细说明。

图像数据处理模块30设于无人机上，优选的，设置于无人机的机体上。数据处理模块连接摄像装置13，摄像装置13拍摄的图像视频传输给图像数据处理模块30。图像数据处理模块30包括有目标识别子模块301和数据处理子模块302，其中目标识别子模块301用于确定目标，也就是完成目标识别的工作，目标识别子模块301进一步可包括有一存储模块303，用于预设存储目标的特征值，所述特征值可为目标的任何特征数据，例如人脸特征数据、人体特征数据、动作特征数据等等，若目标不是人而是物体，那么预设存储目标的特征值可为该物体的形状、大小、颜色等等，在无人机起飞之前，目标特征值即存储于存储模块303中，待无人机飞行过程中，摄像装置13拍摄到图像视频，目标识别子模块301即依据预设存储的目标特征值在所拍摄到的图像视频中进行匹配处理，识别出目标；数据处理子模块302用于对图像进行数据处理，得出目标在图像中的坐标值，目标识别及图像数据处理具体过程为本领域常规技术，不再详细说明。

图像数据处理模块可为数字信号处理装置(DSP)及相应的电路板，本领域技术人员可根据需要进行设计，不再赘述。

在另一实施例中，也可不预设目标的特征值，而是待无人机飞行拍摄到图像视频后，由用户在地面终端40上操作指定目标，具体的说，本实施例中的视频跟踪拍摄系统还包括地面终端40，其连接至图像数据处理模块30，从图像数据处理模块30获得所拍摄的图像，在所述图像上操作指定目标后，再将目标数据反馈至图像数据处理模块30，目标识别子模块301接收并存储目标特征数据，数据处理子模块302处理获得目标的坐标值等信息。地面终端40例如可为常见的智能手机、PAD等，指定目标的操作可为直接在航拍图像上框选目标。

飞行控制器20连接图像数据处理模块30，图像数据处理结果(例如上述数据处理子模块处理得出的目标坐标信息)发送至飞行控制器，飞行控制器根据该图像数据处理结果控制云台及无人机进行跟踪拍摄。

以上即为本发明无人机视频跟踪拍摄系统的模块组成，另一方面，本发明还提出一种无人机视频跟踪拍摄方法，基于上述的本发明的无人机视频跟踪拍摄系统，来对目标进行跟踪拍摄。

请结合参考图2，为本发明无人机视频跟踪拍摄方法一实施例的原理流程示意图，如图所示，本发明的方法包括：步骤S1，无人机飞行拍摄图像视频并输出图像信号；步骤S2，图像数据处理模块接收图像信号，并进行目标识别及图像数据处理，输出处理结果；步骤S3，飞行控制器接收所述图像数据处理结果，根据该结果控制无人机对目标进行跟踪拍摄。

步骤S1中无人机10通过云台12及摄像装置13拍摄图像，并将所拍摄到的图像数据传输给图像数据处理模块30，传输方式不做限制，关于图像的拍摄及数据传输已为本领域较常规的技术，故不再详细说明。

步骤S2进一步包括目标识别步骤及数据处理步骤，其中目标识别步骤由目标识别子模块301完成，首先在存储模块303中预设存储目标特征值，目标特征值的具体内容在上述实施例中已有记载，然后图像数据处理模块30(目标识别子模块)接收无人机航拍的图像，与预设的目标特征值进行数据匹配处理并识别和确认目标；在另一优选实施例中，目标识别和确认步骤也可通过地面终端来完成，具体的说，本实施例中的视频跟踪拍摄系统还包括地面终端40，其连接至图像数据处理模块30，从图像数据处理模块30获得无人机航拍图像，在地面终端显示图像，操作人员在所述图像上操作指定目标，之后，再将目标数据反馈传输至图像数据处理模块30，目标识别子模块301接收目标数据，同时可存储目标特征数据，后续由数据处理子模块302处理获得目标的坐标值等信息。地面终端40例如可为常见的智能手机、PAD等，指定目标的操作可为直接在航拍图像上框选目标。

数据处理步骤通过数据处理子模块302进行，本实施例中，对目标及图像的数据处理为位置坐标处理，例如，通过数据处理得出目标相对图像中心位置的坐标数据，得出处理结果后，将处理结果发送至飞行控制器20。本领域技术人员可根据实际需要来设定数据处理方式，从而得到所需要的结果，上述的坐标数据也不限于相对图像中心的坐标。

步骤S3中飞行控制器接收所述图像数据处理结果，根据该结果控制无人机对目标进行跟踪拍摄，具体的说，本实施例中，图像数据处理模块30向飞行控制器20传送的处理结果是坐标数据，更确切的说，是相对图像中心位置的坐标数据，飞行控制器20根据该坐标数据控制云台及无人机移动，使目标保持位于图像的中心位置，从而实现跟踪拍摄。在一优选实施例中，当目标偏离图像中心位置时，飞行控制器20首先控制云台转动，带动摄像装置运动，使目标回复至图像中心位置，实现跟踪拍摄功能；当云台转动无法实现回复目标至图像中心位置时，飞行控制器20控制无人机飞行以调整拍摄位置，使目标能够回复至图像中心位置，从而最终实现对目标的视频跟踪拍摄。

值得说明的是，在上述记载的包括地面终端的实施例中，若无人机和地面终端的图像数据传输不畅或无法传输图像数据时，可触发一备用通讯步骤，具体的说，当无人机检测到图像数据传输不畅或无法传输图像数据时，可向地面终端40发送一预警信息，所述预警信息的传输路径可区别于图像数据的传输路径，如采用其他通信方式或者通过另设的通信模块装置进行传输，具体方式或装置本领域技术人员可视需要选择，地面终端40接收到该预警信息后，操作人员可得知此时的图像数据传输情况，并可根据该预警信息采取相应的应对措施，例如可决定是否继续跟踪拍摄，或者，可在地面终端40上回复该预警信息，手动输入目标的坐标数据(操作人员已得知)，通过该预警信息接口及预警信息传输的路径，将目标坐标数据传送至无人机，最终传输至飞行控制器20，飞行控制器20根据获得的该目标坐标数据控制无人机及云台，实现跟踪拍摄。

通过本发明的无人机视频跟踪拍摄系统及方法可轻松实现对目标的视频跟踪拍摄，结构简单，响应速度快，准确度高，工作效率高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术实质及原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人机视频跟踪拍摄系统，其特征在于，包括：

用于航拍图像的无人机，包括机体、连接机体的云台以及设于云台上的摄像装置；

飞行控制器，设于所述无人机上，控制云台及无人机；

图像数据处理模块，设于所述无人机上，连接所述摄像装置及飞行控制器，接收所述摄像装置拍摄的图像视频并进行图像数据处理，处理结果传送至所述飞行控制器，飞行控制器根据该处理结果控制云台及无人机进行跟踪拍摄。

2.根据权利要求1所述的无人机视频跟踪拍摄系统，其特征在于，所述图像数据处理模块包括：

目标识别子模块，用于确定目标；

数据处理子模块，连接所述目标识别子模块，用于对图像进行数据处理，得出目标在图像中的坐标值，发送给飞行控制器。

3.根据权利要求2所述的无人机视频跟踪拍摄系统，其特征在于，所述目标识别子模块进一步包括一存储模块，用于预设存储目标的特征值。

4.根据权利要求2或3所述的无人机视频跟踪拍摄系统，其特征在于，还包括地面终端，连接所述至图像数据处理模块，从所述图像数据处理模块获得所拍摄的图像，在所述图像上操作指定目标，再将目标数据反馈至所述图像数据处理模块。

5.一种无人机视频跟踪拍摄方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1至4所述的无人机视频跟踪拍摄系统，该方法包括：

步骤S1，无人机飞行拍摄图像视频；

步骤S2，图像数据处理模块接收图像信号，并进行目标识别及图像数据处理，输出处理结果；

步骤S3，飞行控制器接收所述图像数据处理结果，根据该结果控制无人机对目标进行跟踪拍摄。

6.根据权利要求5所述的无人机视频跟踪拍摄系统，其特征在于，所述步骤S2中的目标识别步骤通过目标识别子模块进行，首先在存储模块中预设存储目标特征值，然后目标识别子模块接收无人机航拍的图像，与预设的目标特征值进行数据匹配处理并识别和确认目标。

7.根据权利要求5所述的无人机视频跟踪拍摄系统，其特征在于，所述步骤S2中的目标识别步骤通过目标识别子模块及地面终端进行，所述地面终端从图像数据处理模块获得航拍图像，操作人员在所述航拍图像上操作指定目标，再将目标数据反馈传输至图像数据处理模块，目标识别子模块接收目标数据，完成识别确定目标。

8.根据权利要求5、6或7所述的无人机视频跟踪拍摄系统，其特征在于，所述步骤S2中的图像数据处理步骤通过数据处理子模块进行，得到的数据处理结果为目标的位置坐标数据。

9.根据权利要求8所述的无人机视频跟踪拍摄系统，其特征在于，所述数据处理子模块进行的数据处理结果为目标相对图像中心位置的坐标数据，步骤S3中，飞行控制器根据该目标相对图像中心位置的坐标数据控制云台转动，带动摄像装置运动，使目标回复至图像中心位置，实现跟踪拍摄；当云台转动无法实现回复目标至图像中心位置时，飞行控制器控制无人机飞行以调整拍摄位置，使目标能够回复至图像中心位置，实现跟踪拍摄。

10.根据权利要求7所述的无人机视频跟踪拍摄系统，其特征在于，步骤S2中，当无人机检测到图像数据传输不畅或无法传输图像数据时，向地面终端发送预警信息，地面终端接收该预警信息，操作人员根据该预警信息采取应对措施。