一种无人机的自动化拍摄控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种无人机的自动化拍摄控制方法和系统，其中，无人机的自动化拍摄控制方法包括：控制无人机移动并悬停至拍摄点位；根据拍摄点位和杆塔的世界坐标，计算并设置无人机中相机的方位角和俯仰角；根据世界坐标分别与像素坐标和相机坐标的转换关系，计算杆塔的世界坐标投影至相机的像素坐标和相机坐标；根据杆塔的像素坐标和相机坐标，计算杆塔的像素偏移量；根据杆塔的像素偏移量与预设偏移量阈值的大小关系，判断杆塔是否处于相机的最佳拍摄角度；当像素偏移量大于预设偏移量阈值时计算并调整相机的方位角和俯仰角；当杆塔处于最佳拍摄角度时控制相机拍摄杆塔。本发明专利技术的技术方案能解决现有技术中难以精确控制无人机的拍摄姿态的问题。拍摄姿态的问题。拍摄姿态的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机的自动化拍摄控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种无人机的自动化拍摄控制方法和系统。

技术介绍

[0002]在空间测绘的多个领域都需要用到无人机，例如输电线路巡检。输电线路巡检是保障电力系统稳定运行的基本措施，因此输电线路巡检系统的稳定性和可靠性至关重要。
[0003]目前，无人机拍摄技术在输电线路巡检行业中得到广泛应用，利用无人机摄取的图像能够对输电线路进行高精度的建模，从而得到输电线路的精细结构和安全指标信息。现有的无人机拍摄方法大多通过操作人员手动控制无人机飞临到目标物的预定距离范围内，然后手动控制无人机的拍摄姿态，在对准需要拍摄的目标物后快速进行拍摄；或者预先获取目标物的坐标，控制无人机飞临目标物预定距离范围内，控制无人机的相机画面对目标物进行框选，再调整无人机的相机拍摄姿态，使得目标物位于相机画面中心进行拍摄。
[0004]上述无人机的拍摄控制方式，难以实现自动化拍摄以及精确无人机的拍摄姿态，导致图像摄取模糊，目标物的摄取精度和角度不达标。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种无人机的自动化拍摄控制方案，旨在解决现有技术中无人机的拍摄控制方式，难以实现自动化拍摄以及精确控制无人机的拍摄姿态，导致图像摄取模糊，目标物的摄取精度和角度不达标的问题。
[0006]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种无人机的自动化拍摄控制方法，包括：
[0007]控制无人机移动并悬停至杆塔的拍摄点位；
>[0008]根据拍摄点位的世界坐标和杆塔的世界坐标，计算并设置无人机中相机的方位角和俯仰角，以使杆塔位于相机的拍摄区域中；
[0009]根据世界坐标分别与像素坐标和相机坐标的转换关系，分别计算杆塔的世界坐标投影至相机的像素坐标和相机坐标；
[0010]根据杆塔的像素坐标和相机坐标，计算杆塔的像素偏移量；
[0011]根据杆塔的像素偏移量与预设偏移量阈值的大小关系，判断杆塔是否处于相机的最佳拍摄角度；
[0012]当像素偏移量大于预设偏移量阈值时，计算并调整相机的方位角和俯仰角，以使杆塔处于相机的最佳拍摄角度；
[0013]当杆塔处于相机的最佳拍摄角度时，控制相机拍摄杆塔。
[0014]优选的，上述无人机的自动化拍摄控制方法中，根据杆塔的像素偏移量与预设偏移量阈值的大小关系，判断杆塔是否处于相机的最佳拍摄角度的步骤包括：
[0015]判断像素偏移量是否小于或等于预设偏移量阈值；
[0016]若像素偏移量小于或等于预设偏移量阈值，则确定杆塔处于相机的最佳拍摄角度，执行控制相机拍摄杆塔的步骤；
[0017]或者，
[0018]若像素偏移量大于预设偏移量阈值，则根据相机的像主点坐标和杆塔的相机坐标，计算杆塔的虚拟世界坐标；
[0019]根据杆塔的虚拟世界坐标，计算无人机的虚拟方位角和虚拟俯仰角；
[0020]根据虚拟方位角和虚拟俯仰角计算角度偏移量，按照该角度偏移量调整相机视角至杆塔处，以使杆塔处于相机的最佳拍摄角度。
[0021]优选的，上述无人机的自动化拍摄控制方法中，控制无人机移动并悬停至杆塔的拍摄点位的步骤包括：
[0022]根据杆塔的世界坐标和预先提取的线路方程，计算线路方向上拍摄点位的点位坐标；
[0023]计算拍摄点位的点位坐标的点位规划路径；
[0024]控制无人机沿点位规划路径移动并悬停至拍摄点位。
[0025]优选的，上述无人机的自动化拍摄控制方法中，根据拍摄点位的世界坐标和杆塔的世界坐标，计算并设置无人机中相机的方位角和俯仰角的步骤包括：
[0026]获取无人机在拍摄点位的世界坐标和杆塔的世界坐标；
[0027]使用反正切函数对拍摄点位的世界坐标和杆塔的世界坐标进行变换，分别得到相机的方位角和俯仰角；
[0028]设置相机至方位角和俯仰角，以使杆塔位于相机的拍摄区域中。
[0029]优选的，上述无人机的自动化拍摄控制方法中，分别计算杆塔的世界坐标投影至相机的像素坐标和相机坐标的步骤包括：
[0030]使用相机的安装角度和无人机的机体到导航坐标系的旋转角度，计算得到世界坐标与相机坐标的转换关系；
[0031]使用相机投影矩阵，计算世界坐标与像素坐标的转换关系；
[0032]使用世界坐标与相机坐标的转换关系，计算杆塔的世界坐标投影至相机的拍摄图像上的相机坐标；
[0033]使用世界坐标与像素坐标的转换关系，计算杆塔的世界坐标投影至相机的拍摄图像上的像素坐标。
[0034]优选的，上述无人机的自动化拍摄控制方法中，使用相机的安装角度和无人机的机体到导航坐标系的旋转角度，计算得到世界坐标与相机坐标的转换关系的步骤包括：
[0035]获取相机的安装角度和无人机的机体到导航坐标系的旋转角度；
[0036]使用相机的安装角度和无人机的机体到导航坐标系的旋转角度，计算得到世界坐标系至相机坐标系的旋转矩阵；
[0037]使用世界坐标系至相机坐标系的旋转矩阵，计算得到世界坐标与相机坐标的转换关系。
[0038]优选的，上述无人机的自动化拍摄控制方法中，计算并调整相机的方位角和俯仰角的步骤之后，该方法还包括：
[0039]当杆塔不处于相机的最佳拍摄角度时，重新计算并调整相机的方位角和俯仰角，
直至杆塔处于相机的最佳拍摄角度。
[0040]根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供了一种无人机的自动化拍摄控制系统，包括：
[0041]无人机移动控制模块，用于控制无人机移动并悬停至目标拍摄物杆塔的拍摄点位；
[0042]拍摄角度设置模块，用于根据拍摄点位的世界坐标和杆塔的世界坐标，计算并设置无人机中相机的方位角和俯仰角，以使杆塔位于相机的拍摄区域中；
[0043]杆塔坐标计算模块，用于根据世界坐标分别与像素坐标和相机坐标的转换关系，分别计算杆塔的世界坐标投影至相机的像素坐标和相机坐标；
[0044]像素偏移量计算模块，用于根据杆塔的像素坐标和相机坐标，计算杆塔的像素偏移量；
[0045]拍摄角度判断模块，用于根据杆塔的像素偏移量与预设偏移量阈值的大小关系，判断杆塔是否处于相机的最佳拍摄角度；
[0046]拍摄角度调整模块，用于当像素偏移量大于预设偏移量阈值时，计算并调整相机的方位角和俯仰角，以使杆塔处于相机的最佳拍摄角度；
[0047]拍摄控制模块，用于当杆塔处于相机的最佳拍摄角度时，控制相机拍摄杆塔。
[0048]优选的，上述无人机的自动化拍摄控制系统中，杆塔坐标计算模块包括：
[0049]第一转换关系计算子模块，用于使用相机的安装角度和无人机的机体到导航坐标系的旋转角度，计算得到世界坐标与相机坐标的转换关系；
[0050]第二转换关系计算子模块，用于使用相机投影矩阵，计算世界坐标与像素坐标的转换关系；
[0051]相机坐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机的自动化拍摄控制方法，其特征在于，包括：控制无人机移动并悬停至杆塔的拍摄点位；根据所述拍摄点位的世界坐标和所述杆塔的世界坐标，计算并设置所述无人机中相机的方位角和俯仰角，以使所述杆塔位于所述相机的拍摄区域中；根据所述世界坐标分别与像素坐标和相机坐标的转换关系，分别计算所述杆塔的世界坐标投影至所述相机的像素坐标和相机坐标；根据所述杆塔的像素坐标和相机坐标，计算所述杆塔的像素偏移量；根据所述杆塔的像素偏移量与预设偏移量阈值的大小关系，判断所述杆塔是否处于所述相机的最佳拍摄角度；当所述像素偏移量大于所述预设偏移量阈值时，计算并调整所述相机的方位角和俯仰角，以使所述杆塔处于所述相机的最佳拍摄角度；当所述杆塔处于所述相机的最佳拍摄角度时，控制所述相机拍摄所述杆塔。2.根据权利要求1所述的无人机的自动化拍摄控制方法，其特征在于，所述根据杆塔的像素偏移量与预设偏移量阈值的大小关系，判断所述杆塔是否处于所述相机的最佳拍摄角度的步骤，包括：判断所述像素偏移量是否小于或等于预设偏移量阈值；若所述像素偏移量小于或等于所述预设偏移量阈值，则确定所述杆塔处于所述相机的最佳拍摄角度，执行控制所述相机拍摄所述杆塔的步骤；或者，若所述像素偏移量大于预设偏移量阈值，则根据所述相机的像主点坐标和所述杆塔的相机坐标，计算所述杆塔的虚拟世界坐标；根据所述杆塔的虚拟世界坐标，计算所述无人机的虚拟方位角和虚拟俯仰角；根据所述虚拟方位角和虚拟俯仰角计算角度偏移量，按照角度偏移量调整相机视角至杆塔处，以使所述杆塔处于所述相机的最佳拍摄角度。3.根据权利要求1所述的无人机的自动化拍摄控制方法，其特征在于，所述控制无人机移动并悬停至所述杆塔的拍摄点位的步骤，包括：根据所述杆塔的世界坐标和预先提取的线路方程，计算线路方向上拍摄点位的点位坐标；计算所述拍摄点位的点位坐标的点位规划路径；控制所述无人机沿所述点位规划路径移动并悬停至所述拍摄点位。4.根据权利要求1所述的无人机的自动化拍摄控制方法，其特征在于，所述根据拍摄点位的世界坐标和所述杆塔的世界坐标，计算并设置所述无人机中相机的方位角和俯仰角的步骤，包括：获取所述无人机在所述拍摄点位的世界坐标和所述杆塔的世界坐标；使用反正切函数对所述拍摄点位的世界坐标和所述杆塔的世界坐标进行变换，分别得到所述相机的方位角和俯仰角；设置所述相机至所述方位角和所述俯仰角，以使所述杆塔位于所述相机的拍摄区域中。5.根据权利要求1所述的无人机的自动化拍摄控制方法，其特征在于，所述分别计算杆
塔的世界坐标投影至所述相机的像素坐标和相机坐标的步骤，包括：使用所述相机的安装角度和所述无人机的机体到导航坐标系的旋转角度，计算得到所述世界坐标与所述相机坐标的转换关系；使用相机投影矩阵，计算所述世界坐标与所述像素坐标的转换关系；使用所述世界坐标与所述相机坐标的转换关系，计算所述杆塔的世界坐标投影至所述相机的拍摄图像上的相机坐标；使用所述世界坐标与所述像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：深圳绿土智新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：