使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息制造方法及图纸

一种设置在航空载具上的螺旋桨，可以包括嵌入到所述螺旋桨的所述桨叶中的一者的表面中的数码相机或其他成像装置。所述数码相机可以在所述螺旋桨以操作速度旋转时捕获图像。可以处理由所述数码相机捕获的图像以标识其中的一个或多个物体，并且通过立体三角测量技术来确定到此类物体的范围。使用此类范围，可以限定并存储所述航空载具在其中操作的环境中的表面特征的深度图或其他模型，或者将所述深度图或其他模型用于任何目的。螺旋桨可以包括嵌入到两个或更多个桨叶中的数码相机或其他成像装置，并且还可以使用此类图像通过立体三角测量技术来确定到物体的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息
技术介绍
诸如飞机、直升机或其他飞艇等很多航空载具被配置成在两个或更多个飞行模式下操作，包括向前飞行模式（或基本上水平飞行模式），其中航空载具通过在地球的至少一部分上方行进而从空间中的一个点（例如，陆基点或者替代地海基点或空基点）行进到另一点。航空载具还可以被配置成以竖直飞行模式飞行，其中航空载具在竖直或基本上竖直方向上从基本上垂直于地球的表面的一个高度行进到另一高度（例如，从陆地上、海上或空中的第一点向上或向下行进到空中的第二点，反之亦然），或者盘旋（例如，维持基本上恒定的高度），其中水平或横向位置无实质变化。航空载具还可以被配置成以向前飞行模式和竖直飞行模式两者飞行，例如，以其中航空载具的位置在水平方向和竖直方向两者上改变的混合模式飞行。通常使用一个或多个螺旋桨或者具有桨叶的装置将升力和推力施加到航空载具，所述桨叶围绕桨毂安装并连结到轴件或原动机的另一部件，所述桨叶在飞行操作期间可以每分钟数千转的角速度旋转。航空载具（具体地包括无人航空载具或UAV）经常配备有可以用来帮助航空载具的引导或自主操作的一个或多个成像装置（诸如数码相机），以确定航空载具何时到达或经过给定位置，或者在一个或多个结构、特征、物体或人（或其他动物）的范围内，以便进行监督或监测操作或者用于任何其他目的。给航空载具配备一个或多个成像装置通常需要安装壳体、转台或者可以用于将成像装置安装到航空载具的其他结构或特征。此类结构或特征会增加航空载具的重量并且可以增加在飞行期间遇到的拖曳量或程度，由此用航空载具的操作成本交换成像装置可以提供的很多益处。立体成像（或立体三角测量）是从使用隔开固定距离的成像装置（诸如数码相机）捕获的描绘物体的数字图像中确定到此类物体的距离或范围的过程。例如，通过处理由成像装置捕获的环境的图像对，到在两个图像中表达的点的范围（包括但不限于，与具体物体相关联的点）可以通过经由每个图像内此类点的表示找到从成像装置的相应镜头或传感器延伸的线对的虚拟交叉点来确定。如果基本上同时捕获环境的每个图像，或者如果在捕获每个图像时环境的条件基本上不改变，则在给定时间到环境内的单个点的范围可基于以下项来确定：捕获此类图像的成像装置的镜头或传感器之间的基线距离，以及当图像彼此叠加时在两个图像内表达的空间中的单个点的对应表示之间的视差或距离。可以针对在两个图像中表达的三维空间中的任何数量的点来完成此类过程，并且可以相应地限定此类点的模型，例如，点云、深度图或深度模型。在随后捕获并处理图像对以确定到此类点的范围时，可以更新此类点的模型。附图说明图1A至图1E是根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的一个系统的各方面的视图。图2是根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的一个系统的框图。图3是根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的一个过程的流程图。图4A、图4B和图4C是根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的一个系统的各方面的视图。图5A、图5B和图5C是根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的一个系统的各方面的视图。图6是根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的一个过程的流程图。图7是根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的一个系统的各方面的视图。图8A和图8B是根据本公开的实施方案的其中集成有用于确定立体距离信息的成像装置的螺旋桨桨叶的视图。图9A至图9D是根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的一个系统的各方面的视图。图10A、图10B和图10C是根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的一个系统的各方面的视图。具体实施方式如下文更详细地阐述，本公开涉及确定从操作的航空载具到一个或多个物体的范围或距离。更具体地，本文中公开的系统和方法涉及使用已经集成到一个或多个操作螺旋桨的桨叶中的成像装置（例如，数码相机）来确定立体距离信息。所述成像装置可以是数码相机（例如，黑白相机、灰度相机或彩色相机）或者用于捕获和解译从一个或多个物体反射的光的任何其他装置。在一些实施方案中，成像装置可以嵌入、安装或以其他方式集成到用于向航空载具提供升力或推力的螺旋桨的桨叶的表面中，其中成像装置设置在距螺旋桨的桨毂的预定距离（例如，固定半径）处。当螺旋桨桨叶以操作角速度（例如，每分钟数千转或更多）旋转时，可以使用成像装置在螺旋桨桨叶处于第一角取向的情况下捕获第一图像，并且在螺旋桨桨叶处于第二角取向的情况下可以捕获第二图像。第一图像和第二图像可以相对于彼此对准，并且可以根据一种或多种立体测距算法或技术来确定到每个图像中表达的物体的范围。在螺旋桨桨叶的操作角速度足够高的情况下，集成到螺旋桨桨叶中的单个成像装置可以通过在一转眼的工夫内从空间中的第一位置摆动到空间中的第二位置而充当两个成像装置，并且由成像装置在第一位置捕获的第一图像和由成像装置在第二位置捕获的第二图像可以被确定为基本上同时捕获。例如，在螺旋桨的桨叶的第一角取向与桨叶的第二角取向分开大约一百八十度（180°），例如反方向角的情况下，可以使用等于螺旋桨的桨毂与嵌入到桨叶中的成像装置之间的预定距离或半径两倍的基线距离或间隔来计算到在每个图像中表达的物体的范围。在其他实施方案中，成像装置可以集成到螺旋桨的相同桨叶中，或者集成到螺旋桨的桨叶中的两者或更多者中、在距桨毂的相同或不同半径处。由此类装置在此类螺旋桨的旋转期间捕获的图像可以相对于彼此对准，并且可以使用立体三角测量，例如使用一种或多种基于计算机的立体测距算法或技术来确定到此类图像中的每一者中表达的物体的范围。参考图1A至图1E，示出根据本公开的实施方案的用于使用集成到螺旋桨桨叶中的成像装置来确定立体距离信息的系统。如图1A所示，航空载具110包括控制中心120、多个马达130-1、130-2、130-3、130-4，以及多个螺旋桨140-1、140-2、140-3、140-4，其中螺旋桨140-1、140-2、140-3、140-4中的每一者可旋转地联接到马达130-1、130-2、130-3、130-4中的一者。螺旋桨140-4包括桨毂142-4、第一桨叶144-4和第二桨叶146-4，其中成像装置150集成到第一桨叶144-4的下侧中、在距桨毂142-4的半径r处。如图1A所示，第一桨叶144-4在时间t1处以角度θ1对准。如图1B所示，航空载具110在螺旋桨140-4旋转（例如，在马达130-4的动力下）时捕获图像10-1，并且其中成像装置150在时间t1处基本上向下取向，因为第一桨叶144-4以角度θ1对准。例如，成像装置150可以被配置成捕获成像装置150在其中操作的区域中的基于地面特征（例如，结构、车辆或其他机器、植物或动物生命）或者可接近航空载具110或位于航空载具110附近的空中元素（例如，鸟类、其他航空载具或任何其他空中物体）的彩色或灰度图像。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人航空载具，其包括：框架；第一推进马达，其安装到所述框架，其中所述第一推进马达被配置成使第一轴件围绕由所述第一轴件限定的第一轴线旋转；第一螺旋桨，其具有第一多个桨叶，其中所述第一螺旋桨可旋转地联接到所述第一轴件；第一数码相机，其嵌入在所述第一多个桨叶中的第一桨叶的下侧中；以及至少一个计算机处理器，其中所述至少一个计算机处理器被配置成至少：致使所述第一推进马达使所述第一螺旋桨以第一预定速度旋转；致使所述第一数码相机在第一时间捕获第一数字图像，其中在其中嵌入有所述第一数码相机的所述第一桨叶在所述第一时间沿第一角取向对准；致使所述第一数码相机在第二时间捕获第二数字图像，其中在其中嵌入有所述第一数码相机的所述第一桨叶在所述第二时间沿第二角取向对准；确定所述第一数码相机在所述第一时间的第一位置与所述第一数码相机在所述第二时间的第二位置之间的基线距离；在所述第一图像的至少一部分内识别所述无人航空载具下方的物体的一部分的第一表示；在所述第二图像的至少一部分内识别所述无人航空载具下方的所述物体的所述部分的第二表示；至少部分地基于所述基线距离、所述第一数码相机的焦距、所述第一表示和所述第二表示来确定所述物体的所述部分的第一位置；以及至少部分地基于所述第一位置来确定到所述无人航空载具下方的所述物体的所述部分的第一距离。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.22 US 15/243,8441.一种无人航空载具，其包括：框架；第一推进马达，其安装到所述框架，其中所述第一推进马达被配置成使第一轴件围绕由所述第一轴件限定的第一轴线旋转；第一螺旋桨，其具有第一多个桨叶，其中所述第一螺旋桨可旋转地联接到所述第一轴件；第一数码相机，其嵌入在所述第一多个桨叶中的第一桨叶的下侧中；以及至少一个计算机处理器，其中所述至少一个计算机处理器被配置成至少：致使所述第一推进马达使所述第一螺旋桨以第一预定速度旋转；致使所述第一数码相机在第一时间捕获第一数字图像，其中在其中嵌入有所述第一数码相机的所述第一桨叶在所述第一时间沿第一角取向对准；致使所述第一数码相机在第二时间捕获第二数字图像，其中在其中嵌入有所述第一数码相机的所述第一桨叶在所述第二时间沿第二角取向对准；确定所述第一数码相机在所述第一时间的第一位置与所述第一数码相机在所述第二时间的第二位置之间的基线距离；在所述第一图像的至少一部分内识别所述无人航空载具下方的物体的一部分的第一表示；在所述第二图像的至少一部分内识别所述无人航空载具下方的所述物体的所述部分的第二表示；至少部分地基于所述基线距离、所述第一数码相机的焦距、所述第一表示和所述第二表示来确定所述物体的所述部分的第一位置；以及至少部分地基于所述第一位置来确定到所述无人航空载具下方的所述物体的所述部分的第一距离。2.根据权利要求1所述的无人航空载具，其中所述至少一个计算机处理器还被配置成至少：限定从所述成像装置的所述第一位置延伸穿过所述物体的所述部分的所述第一表示的第一线；限定从所述成像装置的所述第二位置延伸穿过所述物体的所述部分的所述第二表示的第二线；以及标识所述第一线和所述第二线的交叉点，其中至少部分地基于所述第一线和所述第二线的所述交叉点来确定所述物体的所述部分的所述第一位置。3.根据权利要求1所述的无人航空载具，其中所述至少一个计算机处理器还被配置成至少：至少部分地基于所述第一预定速度而选择所述第二角取向或所述第二时间中的至少一者。4.一种方法，其包括：由第一成像装置在第一时间捕获场景的至少一部分的第一图像，其中所述第一成像装置集成到第一航空载具的第一螺旋桨的第一桨叶的第一表面中、在距所述第一螺旋桨的第一桨毂的第一半径处，并且其中所述第一螺旋桨以第一角速度旋转；由所述第一成像装置在第二时间捕获所述场景的至少所述部分的第二图像；由至少一个计算机处理器识别所述第一图像中的所述场景的至少一个点；由所述至少一个计算机处理器识别所述第二图像中的所述场景的所述至少一个点；以及由所述至少一个计算机处理器至少部分地基于所述第一图像和所述第二图像来确定到所述场景的所述至少一个点的第一范围。5.根据权利要求4所述的方法，其还包括：确定所述第一成像装置在所述第一时间的第一位置；确定所述第一成像装置在所述第二时间的第二位置；以及确定所述第一位置与所述第二位置之间的基线距离，其中至少部分地基于所述基线距离来确定到所述场景的所述至少一个点的所述第一范围。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一桨叶在所述第一时间处于第一角取向，其中所述第一桨叶在所述第二时间处于第二角取向，其中所述第二角取向与所述第一角取向分开大约一百八十度，并且其中所述基线距离是所述第一半径的大约两倍。7.根据权利要求5所述的方法，其中识别所述第一图像中的所述场景的所述至少一个点包括：由所述至少一个计算机处理器标识所述第一图像中的所述场景的所述至少一个点的第一表示；其中识别所述第二图像中的所述场景的所述至少一个点包括：由所述至少一个计算机处理器标识所述第二图像中的所述场景的所述至少一个点的第二表示；并且其中确定到所述物体的所述部分的所述第一范围包括：由所述至少一个计算机处理器限定从所述第一位置穿过所述第一表示的第一核线；由所述至少一个计算机处理器限定从所述第二位置穿过所述第二表示的第二核线；由所述至少一个计算机处理器确定所述第一核线和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：SP博伊德，BJ奥布里恩，JJ沃森，SM维尔科克斯，
申请(专利权)人：亚马逊科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US