基于無人機的圖像采集系統、圖像采集方法及無人機的制作方法
【專利摘要】本發明涉及無人機控制領域，特別涉及一種基于無人機的圖像采集系統、圖像采集方法及無人機。包含控制器、姿態傳感器、三維姿態調整裝置及攝像裝置；本發明提供的無人機圖像采集系統，通過設置一高靈敏度的三維姿態調整裝置，并把攝像裝置固定設置在該三維姿態調整裝置上；通過感測拍照時無人機機身姿態變化，通過自動調整三維姿態調整裝置使得攝像裝置的鏡頭不受無人機機身姿態變化影響，始終保持在同一方向和角度，從而實現無人機攝像裝置鏡頭姿態的穩定性，保證圖像的質量。
【專利說明】
基于無人機的圖像采集系統、圖像采集方法及無人機
技術領域
[0001]本發明涉及無人機控制領域，特別涉及一種基于無人機的圖像采集系統、圖像采集方法及無人機。
【背景技術】
[0002]隨著信息化技術的不斷發展，無論是數字城市、智慧城市的建設還是在面對重大自然災害時的應急保障服務，亦或是對各種資源的使用和監測都需要有及時、精細的空間地理信息作為支持。因此，諸多行業對低空大比例尺高分辨率數字影像的需求越來越迫切，對其實時性、穩定性和有效性要求越來越高。
[0003]通常，傳統的獲取大比例尺數字影像信息的方法主要依靠衛星遙感和航空攝影。但是衛星遙感技術受氣象、地貌條件的限制，且運行周期長、獲取影像分辨率低，不能滿足對地理信息產品實時性的要求;航空攝影技術則對機場和天氣條件的依賴性較大，使用成本較高。
[0004]近年來，無人機拍攝逐漸成為獲取大比例尺數字影像信息的主要手段，相對于以上兩種攝影方式，無人機具有體積小、成本低、針對性強、靈活性高，獲取圖像分辨率高等優點。但是，目前的無人機也有著易受空氣動力因素影響的問題，無人機拍攝過程中經常會由于機身抖動導致鏡頭跟隨抖動，進而導致拍攝畫面不清的情況，特別是在需要“精細”圖像的場合，這種抖動的影響更為嚴重，這使得傳統無人機的簡單拍照系統已經無法滿足人們的要求。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種可以避免無人機機身抖動影響拍照質量的無人機圖像采集系統。
[0006]為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案:
一種基于無人機的圖像采集系統，包含控制器、姿態傳感器、三維姿態調整裝置及攝像裝置;所述控制器同時與所述姿態傳感器、所述三維姿態調整裝置及所述攝像裝置連接；
所述姿態傳感器用于感測無人機的姿態變化，并將感測到的無人機姿態變化信息傳遞至控制器；
所述攝像裝置固定設置在所述三維姿態調整裝置上；
所述控制器用于根據接收到的無人機姿態變化信息控制所述三維姿態調整裝置，以使得攝像裝置的鏡頭所面對的方向、角度在拍照過程中保持不變。
[0007]優選的，所述姿態傳感器為三軸陀螺儀。
[0008]優選的，所述三維姿態調整裝置為正交式三維運動平臺。
[0009]優選的，所述控制器還用于控制所述無人機機身對攝像裝置進行姿態調整。
[0010]優選的，所述控制器只有在接收到拍照命令時，才根據所述無人機姿態變化信息對所述三維姿態調整裝置進行調整。[0011 ]本發明同時提供一種無人機，其包含如上所述的無人機圖像采集系統，當進行攝像時，其可實現根據無人機機身姿態的變化對攝像裝置進行姿態調整，以使得攝像裝置的鏡頭面對的方向、角度不受無人機機身姿態變化的影響而保持不變。
[0012]本發明同時提供一種可以讓無人機機載攝像裝置拍照時不受機身姿態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；
包含感測無人機機身姿態變化的步驟；
包含根據無人機姿態變化反向調整攝像裝置鏡頭姿態，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度拍照過程中保持不變的步驟。
[0013]其中，感測無人機機身姿態變化的步驟既可以在無人機接收到拍照命令后才啟動，也可以不收無人機是否接收到拍照命令的限制，始終感測。
[0014]一些實施例中，所述攝像裝置鏡頭的姿態通過三維姿態調整裝置直接調節攝像裝置姿態完成。
[0015]另外一些實施例中，所述攝像裝置鏡頭姿態通過調節無人機機身姿態結合三維姿態調整裝置調節攝像裝置，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變。
[0016]還有一些實施例中，接收到拍照命令后，對所述無人機機身姿態變化信息進行判斷，
當無人機機身姿態變化小于閾值，則采用三維姿態調整裝置直接調節攝像裝置的方式對鏡頭姿態進行調節；
當無人機機身姿態變化大于閾值時，則采用調整無人機機身姿態結合三維姿態調整裝置調整攝像裝置的方式對鏡頭姿態進行調節。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果:本發明提供的基于無人機的圖像采集系統圖像采集方法及無人機，通過設置一高靈敏度的三維姿態調整裝置，并把攝像裝置固定設置在該三維姿態調整裝置上;通過感測拍照時無人機機身姿態變化，通過自動調整三維姿態調整裝置使得攝像裝置的鏡頭不受無人機機身姿態變化影響，始終保持在同一方向和角度，從而實現無人機攝像裝置鏡頭姿態的穩定性，保證圖像的質量。優選采用T-S模糊控制實現無人機姿態調整，在借助無人機的靈活性的前提下，采用T-S模糊控制理論實現無人機姿態自動智能調整，將實現一種新穎的拍照系統，對于攝影愛好者、戶外活動愛好者、旅游者等都具有很大的吸引力。滿足人們對大尺寸、高分辨率、清晰廣角圖像拍攝的需求，創造新的消費熱點，將具有積極的社會效益與經濟效益。
[0018]【附圖說明】:
圖1為本發明提供的無人機圖像采集系統原理框圖。
[0019]圖2為本發明中提供的無人機圖像采集方法流程圖。
[0020]圖3為本發明中提供的無人機圖像采集方法另一種實施方式流程圖。
[0021 ]圖4為本發明中提供的無人機圖像采集方法又一種實施方式流程圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0023]實施例1:如圖1所示，本實施例提供一種基于無人機的圖像采集系統，包含控制器、姿態傳感器、三維姿態調整裝置及攝像裝置;所述控制器同時與所述姿態傳感器、所述三維姿態調整裝置及所述攝像裝置連接；
所述姿態傳感器用于感測無人機的姿態變化，并將感測到的無人機姿態變化信息傳遞至控制器；
所述攝像裝置固定設置在所述三維姿態調整裝置上；
所述控制器用于根據接收到的無人機姿態變化信息控制所述三維姿態調整裝置，以使得攝像裝置的鏡頭所面對的方向、角度保持不變，具體的，當拍照時，無人機機身向X方向發生了傾斜動作，姿態傳感器第一時間感測到無人機機身的變化，并將該變化信息發送至處理器，處理器立即根據該變化信息反向調整三維姿態裝置(-X方向)，反向調整的程度和無人機正向變化程度相同，這樣，攝像裝置的鏡頭將不會跟隨無人機機身抖動，而是始終面向固定的角度和方向。
[0024]優選的，所述姿態傳感器為三軸陀螺儀；同時，所述三維姿態調整裝置為正交式三維運動平臺。
[0025]本實施例中，所述控制器還用于控制所述無人機機身進行姿態調整。同時，本實施例中，所述控制器只有在接收到拍照命令時，才根據所述無人機姿態變化信息對所述三維姿態調整裝置進行調整。考慮到無人機飛行姿態具有高度非線性，不確定等特征，且難以用現有方法建立其精確數學模型，這使得傳統依賴于系統精確數學模型的控制算法無法直接應用；因此，本實施例中優選采用T-S模糊控制算法以實現對無人機機身姿態進行調整。T-S模糊控制的主要思想是將控制系統的輸入空間分為若干個模糊子空間，在每個模糊子空間建立關于輸入/輸出的局部線性模型，然后使用隸屬度函數將各個局部模型平滑地連接起來，形成一個全局的非線性模型(即T-S模糊模型)。需要指出的是T-S模糊模型可以對定義在一個致密集上的非線性系統做到任意精度的一致逼近(即萬能逼近性)。正是由于這些局部線性子模型的存在，使得應用傳統線性系統控制技術研究解決基于T-S模糊模型的非線性系統的各種控制問題成為可能。具體的，本實施例中，首先利用扇區非線性方法建立無人機姿態自調整系統T-S模糊模型，然后針對該T-S模糊模型設計實現無人機的姿態自調整控制，由于該T-S模型可以以任意精度逼近機身的實際飛行姿態，因而，間接實現了對無人機飛行姿態的控制。
[0026]本實施例采用T-S模糊控制理論實現無人機姿態自動智能調整，由此將實現一種新穎的拍照系統，對于攝影愛好者、戶外活動愛好者、旅游者等都具有很大的吸引力。滿足人們對大尺寸、高分辨率、清晰廣角圖像拍攝的需求，創造新的消費熱點，將具有積極的社會效益與經濟效益。
[0027]實施例2:本發明同時提供一種無人機，其包含如上所述的無人機圖像采集系統，當進行攝像時，其可實現根據無人機機身姿態的變化對攝像裝置進行姿態調整，以使得攝像裝置的鏡頭面對的方向、角度不受無人機機身姿態變化的影響而保持不變。
[0028]實施例3:如圖2所示，本發明同時提供一種可以讓無人機機載攝像裝置拍照時不受機身姿態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:感測無人機機身姿態變化的步驟；
S300:根據無人機姿態變化反向調整攝像裝置鏡頭姿態，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，感測無人機機身姿態變化的步驟既可以在無人機接收到拍照命令后才啟動，也可以不收無人機是否接收到拍照命令的限制，始終感測。
[0030]本實施例中，所述攝像裝置鏡頭姿態通過三維姿態調整裝置直接調節攝像裝置姿態完成。
[0031]實施例4:如圖3所示，與實施例3不同點在于，本實施例中，所述攝像裝置鏡頭姿態通過調節無人機機身姿態結合三維姿態調整裝置調節攝像裝置姿態完成；
即本實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:感測無人機機身姿態變化的步驟；
S400:所述攝像裝置鏡頭姿態通過調節無人機機身姿態結合三維姿態調整裝置調節攝像裝置，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變；
實施例5:如圖4所示，與實施例3不同點在于，本實施例中，接收到拍照命令后，對所述無人機機身姿態變化信息進行判斷，
當無人機機身姿態變化小于閾值，則采用三維姿態調整裝置直接調節攝像裝置的方式對鏡頭姿態進行調節；
當無人機機身姿態變化大于閾值時，則采用調整無人機機身姿態結合三維姿態調整裝置調整攝像裝置的方式對鏡頭姿態進行調節。
[0032]即本實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:感測無人機機身姿態變化的步驟；
S201:對所述無人機機身姿態變化信息進行判斷，如無人機機身姿態變化小于閾值，則進入步驟S300，否則進入步驟400 ；
S300:根據無人機姿態變化反向調整攝像裝置鏡頭姿態，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通過調節無人機機身姿態結合三維姿態調整裝置調節攝像裝置，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變。
【主權項】
1.一種基于無人機的圖像采集系統，其特征在于，包含控制器、姿態傳感器、三維姿態調整裝置及攝像裝置;所述控制器同時與所述姿態傳感器、所述三維姿態調整裝置及所述攝像裝置連接； 所述姿態傳感器用于感測無人機的姿態變化，并將感測到的無人機姿態變化信息傳遞至控制器； 所述攝像裝置固定設置在所述三維姿態調整裝置上； 所述控制器用于根據接收到的無人機姿態變化信息控制所述三維姿態調整裝置，以使得攝像裝置的鏡頭所面對的方向、角度保持不變。2.如權利要求1所述的圖像采集系統，其特征在于，所述姿態傳感器為三軸陀螺儀。3.如權利要求1所述的圖像采集系統，其特征在于，所述三維姿態調整裝置為正交式三維運動平臺。4.如權利要求1所述的圖像采集系統，其特征在于，所述控制器還用于控制三維姿態調整裝置進行姿態調整。5.如權利要求1所述的圖像采集系統，其特征在于，所述控制器只有在接收到拍照命令時，才根據所述無人機姿態變化信息對所述三維姿態調整裝置進行調整。6.—種無人機，其特征在于，包含如權利要求1至5任一項所述的基于無人機的圖像采集系統。7.一種無人機圖像采集方法，其特征在于，包含如下步驟: 包含接收拍照命令的步驟； 包含感測無人機機身姿態變化的步驟； 包含根據無人機姿態變化反向調整攝像裝置的姿態，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.如權利要求7所述的無人機圖像采集方法，其特征在于， 所述攝像裝置鏡頭的姿態通過三維姿態調整裝置直接調節攝像裝置姿態完成。9.如權利要求8所述的無人機圖像采集方法，其特征在于， 所述攝像裝置鏡頭姿態通過調節無人機機身姿態結合三維姿態調整裝置調節攝像裝置，使得所述攝像裝置鏡頭面向的方向、角度保持不變。10.如權利要求8所述的無人機圖像采集方法，其特征在于， 接收到拍照命令后，對所述無人機機身姿態變化信息進行判斷， 當無人機機身姿態變化小于閾值，則采用三維姿態調整裝置直接調節攝像裝置的方式對攝像裝置的姿態進行調節； 當無人機機身姿態變化大于閾值時，則采用調整無人機機身姿態結合三維姿態調整裝置調整攝像裝置的方式對鏡頭姿態進行調節。
【文檔編號】G05D1/08GK105933615SQ201610537429
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月4日
【發明人】潘俊濤, 張白
【申請人】北方民族大學