带目标跟踪和拍摄角保持的无人机移动图像自主拍摄系统技术方案

本发明专利技术涉及带目标跟踪和拍摄角保持的无人机移动图像自主拍摄系统。系统(1)包括设置有相机(C)的无人机(D)和地面站，所述相机(C)沿视轴(3)定向，所述无人机(D)被适配成自主地飞行以拍摄随所述地面站移动的目标(T)的移动图像，所述视轴(3)的方向使得所述目标(T)保持存在于所述拍摄所产生的连贯图像中。所述系统进一步包括：用于在给定参考系中确定所述目标(T)的速度向量(VT1，VT2)和所述目标(T)的位置(TP1，TP2)的装置(6)，以及控制装置(2)，其被配置成基于所确定的速度向量(VT1，VT2)、所确定的位置(TP1，TP2)以及所确定的方向角(αp)来生成飞行指令，以便使所述相机(C)的视轴(3)与所述速度向量(VT1，VT2)的方向之间的角度基本上保持在所述预定方向角(αp)的值。

An autonomous moving image system for unmanned aerial vehicles with target tracking and filming angle retention

The invention relates to an unmanned aerial vehicle (UAV) mobile image autonomous shooting system with target tracking and shooting angle retention. The system comprises a camera (1) (C) (D) of the UAV and the ground station, the camera (C) along the line of sight (3) orientation, the unmanned aerial vehicle (D) is adapted to autonomously flight to shoot with the ground moving target (T) mobile image and the line of sight (3) in the direction of the target (T) remain present in the film produced by the coherent image. The system further includes: the target for determining in a given reference frame (T) of the velocity vector (VT1, VT2) and the target (T) position (TP1, TP2) of the device (6), and a control device (2), configured based on the determined velocity vector (VT1, VT2), as determined by the position (TP1, TP2) and the direction of the determined angle (alpha P) to generate flight instruction, so that the camera (C) axis (3) and the velocity vector (VT1, VT2) the angle between the direction basically maintain a predetermined in the direction angle (alpha p) value.

【技术实现步骤摘要】
带目标跟踪和拍摄角保持的无人机移动图像自主拍摄系统
本专利技术涉及远程驾驶飞行机动化设备，下文中一般地称为“无人机”。
技术介绍
本专利技术具体而言适用于诸如四螺旋桨直升机之类的旋翼无人机，其典型示例是法国巴黎鹦鹉股份有限公司的Bebop2，其是一种配备有一系列传感器(加速度计、三轴陀螺仪、高度计)、捕捉无人机所朝向的场景的图像的前置相机、以及捕捉飞过的地形的图像的俯视相机的无人机。旋翼无人机设置有由相应的电机驱动的多个旋翼，这些电机能够按不同方式受控，以便在姿态和速度方面驾驶该无人机。文献WO2010/061099A2和EP2364757A1(鹦鹉股份有限公司)描述了这样的无人机以及借助于诸如具有集成加速度计的触摸屏多媒体电话或播放器(例如，iphone类型的蜂窝电话或iPad类型(注册商标)的多媒体平板)之类的站(一般在地面)来由此进行驾驶的原理。这些站包含经由Wi-Fi(IEEE802.11)或蓝牙无线局域网类型的无线电链路的驾驶命令的检测以及与无人机的双向数据交换所需的各种控制元件。它们进一步设置有触摸屏，该触摸屏显示由无人机的前置相机捕获的图像并叠加若干符号，这些符号允许通过用户的手指在该触摸屏上的简单触摸来激活命令。无人机的前置摄像机可被用来捕捉无人机所朝向的场景的图像序列。因此，用户可以以相机或便携式相机将由无人机承载而不是将其握在手中的相同方式来使用无人机。可将收集到的图像记录下来，随后广播，上传到视频序列主存网站，发送给其他互联网用户，在社交网络上共享，等等。前置相机可以是可转向的相机，以便以受控方式在预先确定的方向上引导视轴，并因此引导随视频流传送的图像的视野。特别是在上述Bebop2设备中实现并在EP2933775A1中描述的技术包括使用设置有覆盖约180°的视野的鱼眼型的半球形视野透镜的高清广角相机，并且通过软件处理来在当时对由该传感器递送的原始图像开窗，从而确保在经确定的捕捉区域中根据一定数量的参数(包括指向由用户选择的或者由无人机自动地跟踪的特定目标的命令)对原始图像的有用像素的选择。作为通过开窗软件程序对相机视轴的控制的变型或者甚至作为其补充，还可以将相机安装在具有万向悬挂的万向节型的、设置了根据陀螺仪数据和指向命令来操纵的伺服电机的三轴铰接式支承上。本专利技术当然适用于任何类型的相机，不论是否可转向，也不论其指向模式如何。在所谓的跟踪模式下，无人机可被编程来跟踪其坐标已知的移动目标，并且使得相机的视轴在飞行期间被引导朝向所述目标。该目标通常是由可能在运动中(例如，练习他在其中移动的一项运动(跑步、滑行、驾驶等))的用户携带的站本身。在该模式下，无人机能够拍摄用户的移动，而用户不必对无人机的位移和相机的视轴采取动作。跟踪目标对象的无人机调整其位置和/或相机单元的位置，使得目标对象总是被无人机拍摄到。无人机是自主的，即位移由无人机计算得到并且不由用户来驾驶，它因变于目标对象的移动来确定其迹线并控制相机单元以使得相机单元总是朝向要拍摄的目标对象。因此，在目标移动时，无人机不仅能够跟踪目标，并且它还将自己定位成以其视轴朝向目标的方式来使其相机转向。为此，地面站的坐标(该坐标由装备该地面站的GPS单元以本质上已知的方式获得)通过无线链路被传达给无人机，并且无人机可因此调整其位移以便跟踪目标，并且使得相机的视轴保持被引导朝向该目标，以使得图像因此以被摄体为中心。在跟踪模式中，已知无人机跟踪在相机的视野中的目标的位移。因此，在目标追随远离无人机的迹线时，无人机检测目标的移动并使自己朝目标移动，以使得目标保持在相机的视野中。以此方式，无人机就位在目标之后以跟踪目标的移开。因此获得了具有目标后视图的图像。此外，在目标的移动期间修改图像拍摄角。的确，在目标执行转向而无人机正在跟踪它时，根据转向方向，无人机结果处于目标后方或前方。因此，相机相对于目标的迹线的拍摄角与转向之前大不相同。
技术实现思路
本专利技术的目标是提出一种允许无人机在用于拍摄运动中目标的自主拍摄模式中一方面在跟踪期间保持相同的目标拍摄角以及另一方面保持无人机关于目标的相对定位的系统。为此，本专利技术提出了一种用于拍摄移动图像的系统，该系统包括设置有相机的无人机和通过无线链路与该无人机通信的地面站，所述相机沿视轴定向，所述无人机的位移通过以应用于所述无人机的推进单元或推进单元集合的飞行指令来定义，所述无人机被适配成自主地飞行以拍摄随所述地面站移动的目标的移动图像，所述视轴的方向使得所述目标保持存在于所述拍摄所产生的连贯图像中。本专利技术的特征在于，该系统包括：用于在给定参考系中确定目标的速度向量和目标的位置的装置，以及控制装置，其被配置成基于以下各项来生成所述飞行指令：i.所确定的速度向量，ii.所确定的位置，以及iii.预定方向角。以便使所述相机的视轴与所述速度向量的方向之间的角度基本上保持为所述预定方向角的值(αp)。以下特征可被一起或分开地采用。优选地，该系统包括用于激活无人机对目标的跟踪的装置，其被适配成：控制目标跟踪的激活，以及在所述激活的时刻计算所述预定方向角的值。由控制装置生成的所述飞行指令可以基于与用于保持所述预定方向角的命令有关的反馈环路来生成。同样优选地，控制装置被配置成生成所述飞行指令以进一步将无人机的位移控制在所述无人机和所述目标之间的预定距离处。在一优选实施例中，用于激活无人机对目标的跟踪的装置被进一步适配成在所述激活的时刻计算所述预定距离的值。由控制装置生成的所述飞行指令可以进一步基于与用于保持所述预定距离的命令有关的反馈环路来生成。优选地，控制装置被配置成生成所述飞行指令以进一步控制无人机的位移以便保持预定仰角，该预定仰角是相机的视轴与水平面之间的角度。在一优选实施例中，用于激活无人机对目标的跟踪的装置被进一步适配成在所述激活的时刻计算所述预定仰角的值。由控制装置生成的所述飞行指令可以进一步基于与用于保持所述预定仰角的命令有关的反馈环路来生成。在一特定实施例中，相机的视轴的方向相对于无人机的主轴是固定的，控制装置被配置成生成飞行指令以使相机的视轴在无人机对目标的跟踪期间朝向所述目标。在另一特定实施例中，得益于修改装置，相机的视轴的方向相对于无人机的主轴是可修改的，该修改装置被配置成至少部分地使相机的视轴在无人机对目标的跟踪期间朝向所述目标。用于确定目标的速度向量和位置的所述装置可通过对目标的连贯GPS地理位置的观测来操作，给定参考系是陆地参考系。用于确定目标的速度向量和位置的所述装置可通过对无人机的相机所递送的图像的分析来操作，给定参考系是链接到无人机的参考系。在这一情形中，对相机递送的图像的分析优选地是对无人机的相机相继地生成的图像中目标的位置的分析，并且该系统包括用于在连贯图像中定位并跟踪所述位置的装置。附图说明现在将参考附图来描述本专利技术的示例性实施例，附图中同一附图标记表示所有附图中相同或功能上相似的元件。图1是包括无人机和地面站的拍摄系统的示意性总体视图。图2是根据本专利技术的图1的系统的俯视图的示意表示，目标和无人机各自被表示在初始位置和稍后位置中。图3是在图1的系统中实现的装置的示意表示。图4是根据本专利技术的图1的系统的侧视图的示意表示，目标和无人机各自被表示在初始位置和稍后位置中。具体实施方式本专利技术适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于拍摄移动图像的系统，包括设置有相机(C)的无人机(D)以及通过无线链路与所述无人机通信的地面站(S)，所述相机(C)沿视轴(3)定向，所述无人机(D)的位移通过应用于所述无人机(D)的推进单元或推进单元集合的飞行指令来定义，所述无人机(D)被适配成自主地飞行以拍摄随所述地面站(S)移动的目标(T)的移动图像，所述视轴(3)的方向使得所述目标(T)保持存在于所述拍摄所产生的连贯图像中，所述系统的特征在于其包括：用于在给定参考系中确定所述目标(T)的速度向量(VT1，VT2)和所述目标(T)的位置(TP1，TP2)的装置(6)，以及控制装置(2)，其被配置成基于以下各项来生成所述飞行指令：i.所确定的速度向量(VT1，VT2)，ii.所确定的位置(TP1，TP2)，以及iii.预定方向角(αp)。以便使所述相机(C)的视轴(3)与所述速度向量(VT1，VT2)的方向之间的角度基本上保持为所述预定方向角(αp)的值。

【技术特征摘要】
2016.10.05 FR 16596051.一种用于拍摄移动图像的系统，包括设置有相机(C)的无人机(D)以及通过无线链路与所述无人机通信的地面站(S)，所述相机(C)沿视轴(3)定向，所述无人机(D)的位移通过应用于所述无人机(D)的推进单元或推进单元集合的飞行指令来定义，所述无人机(D)被适配成自主地飞行以拍摄随所述地面站(S)移动的目标(T)的移动图像，所述视轴(3)的方向使得所述目标(T)保持存在于所述拍摄所产生的连贯图像中，所述系统的特征在于其包括：用于在给定参考系中确定所述目标(T)的速度向量(VT1，VT2)和所述目标(T)的位置(TP1，TP2)的装置(6)，以及控制装置(2)，其被配置成基于以下各项来生成所述飞行指令：i.所确定的速度向量(VT1，VT2)，ii.所确定的位置(TP1，TP2)，以及iii.预定方向角(αp)。以便使所述相机(C)的视轴(3)与所述速度向量(VT1，VT2)的方向之间的角度基本上保持为所述预定方向角(αp)的值。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于激活所述无人机(D)对所述目标(T)的跟踪的装置(7)，所述装置(7)被适配成：控制对所述目标(T)的跟踪的激活以及在所述激活的时刻计算所述预定方向角(αp)的值。3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，由所述控制装置(2)生成的所述飞行指令是基于与用于保持所述预定方向角(αp)的命令有关的反馈环路来生成的。4.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述控制装置(2)被配置成生成所述飞行指令以进一步将所述无人机(D)的位移控制在所述无人机(D)和所述目标(T)之间的预定距离(dp)处。5.如权利要求4在引用权利要求2时所述的系统，其特征在于，用于激活所述无人机(D)对所述目标(T)的跟踪的装置(7)被进一步适配成在所述激活的时刻计算所述预定距离(dp)的值。6.如权利要求4或5所述的系统，其特征在于，由所述控制装置(2)生成的所述飞行指令是进一步基于与用于保持所述预定距离(dp)的命令有关的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·勒朗，
申请(专利权)人：鹦鹉无人机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR