一種利用無人飛行器航拍自動生成全景照片的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像信息領(lǐng)域，具體涉及一種利用無人飛行器航拍自動生成全景照片的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無人飛行器在航空拍攝、飛行表演、防災(zāi)救險、科學(xué)考察等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，小型、微型無人飛行器在遠(yuǎn)程遙控、續(xù)航時間、飛行品質(zhì)上有了明顯的突破，成為了近幾年興起的通用航空領(lǐng)域關(guān)注焦點，被普遍認(rèn)為具有良好的發(fā)展前景。無人飛行器，尤其是四軸飛行器已經(jīng)開始廣泛進(jìn)入消費級市場，而無人飛行器的一個廣泛應(yīng)用領(lǐng)域就是航拍。典型地，如四軸多旋翼飛行器已經(jīng)成為航拍的首選設(shè)備。
[0003]航拍意味著從更難以獲得的角度以及更加不受限制的方式，實現(xiàn)向?qū)ο蟮呐臄z，對于被拍攝對象而言，能夠獲得之前從未獲得過的體驗。當(dāng)航拍對象是自然景觀時，采用航拍角度得到的照片具有極強的渲染力，比如在俯拍環(huán)境下取景時，更是能夠得到極度有震撼力的拍攝效果。
[0004]例如:申請?zhí)枮?01410075610.8、發(fā)明名稱為《無人飛行器全景實時動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)》的中國發(fā)明專利申請公開了無人飛行器全景實時動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，其包括空中信息采集系統(tǒng)和地面控制及信息處理系統(tǒng)?？罩行畔⒉杉到y(tǒng)包括:無人飛行器、搭載在無人飛行器上的成像設(shè)備和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備A，無人飛行器上設(shè)有伺服器；數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備A分別與伺服器和成像設(shè)備通訊連接。地面控制及信息處理系統(tǒng)包括:數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備B、工控機和全景拼接處理設(shè)備；數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備B分別與工控機和全景拼接處理設(shè)備通訊連接?？罩行畔⒉杉到y(tǒng)和地面控制及信息處理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備A和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備B通訊連接。本發(fā)明由無人飛行器搭載成像設(shè)備可對目標(biāo)進(jìn)行實時動態(tài)觀測。
[0005]此外，申請?zhí)枮?01410256963.8、發(fā)明名稱為《一種無人飛行器機載全景監(jiān)測系統(tǒng)》的中國發(fā)明專利申請公開了一種無人飛行器機載全景監(jiān)測系統(tǒng)，將航空遙感圖像實時傳輸?shù)降孛?，并生成全景遙感圖像的實時監(jiān)測系統(tǒng)；系統(tǒng)由無人飛行器及遙感器子系統(tǒng)、信息傳輸與地面保障子系統(tǒng)和全景拼接處理子系統(tǒng)組成；其中，無人飛行器搭載遙感器，用于獲取遙感信息；信息傳輸與地面保障子系統(tǒng)中的信息傳輸設(shè)備用于傳輸無人飛行器、云臺和遙感器的狀態(tài)和控制信號及下傳圖像，而地面保障設(shè)備用于運輸、存貯系統(tǒng)設(shè)備，并為系統(tǒng)設(shè)備提供全方面的地面保障；全景拼接處理子系統(tǒng)用于實現(xiàn)對下傳的圖像信息完成自動全景拼接實現(xiàn)實時監(jiān)測。本發(fā)明確保監(jiān)測設(shè)備便于非專業(yè)用戶使用，操作簡單。
[0006]但是，當(dāng)前的用戶或者說無人飛行器開發(fā)者，僅僅關(guān)注到了空中航拍這一需求本身，并著力于提升這種航拍過程的精細(xì)化與可控化，而忽視了對于航拍需求的挖掘。
[0007]對于用戶而言，如果想要獲得全景拍攝照片，需要分別操控?zé)o人飛行器飛行、操控云臺移動、操控攝像頭拍攝，然后還要導(dǎo)出照片、進(jìn)行處理，傳輸?shù)竭m當(dāng)?shù)姆窒碥浖缓蟛拍軐崿F(xiàn)拍攝內(nèi)容的展示與炫耀。這對于非專業(yè)人員而言，操作繁瑣、費時多、要求高，大大降低了用戶體驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種利用無人飛行器航拍自動生成全景照片的系統(tǒng)及方法，采用無人飛行器云臺旋轉(zhuǎn)的方式，自動完成照片素材獲取，并集成了全景照片的自動生成功能，操作簡單，極大的方便了用戶的使用，提高了用戶體驗。
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010]—種利用無人飛行器航拍自動生成全景照片的系統(tǒng)，包括無人飛行器、圖像采集裝置、通信裝置，所述圖像采集裝置搭載于所述無人飛行器之上，還包括控制裝置和全景照片獲取裝置，所述通信裝置連接所述無人飛行器、所述控制裝置與所述全景照片獲取裝置，其中，
[0011]所述控制裝置適用于根據(jù)所述圖像采集裝置的性能參數(shù)、拍攝要求、拍攝環(huán)境選擇預(yù)定拍攝模式，并通過所述通信裝置將控制指令發(fā)送至所述無人飛行器；
[0012]所述無人飛行器適用于在所述控制指令下執(zhí)行飛行和航拍任務(wù)；
[0013]所述圖像采集裝置適用于按照所述預(yù)定拍攝模式進(jìn)行圖像采集，得到預(yù)設(shè)數(shù)量的含有部分重疊區(qū)域的樣本照片，通過所述通信裝置將所述樣本照片發(fā)送至所述全景照片獲取裝置；
[0014]所述全景照片獲取裝置適用于根據(jù)所述預(yù)定拍攝模式選擇相應(yīng)的圖像處理算法對所接收的樣本照片進(jìn)行自動處理，輸出全景照片。
[0015]進(jìn)一步的，所述無人飛行器為多旋翼飛行器，其適用于在懸停狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)拍攝三維樣本照片。
[0016]進(jìn)一步的，還包括全景照片分享裝置，其適用于將所述全景照片獲取裝置輸出的全景照片通過無線或有線方式分享到指定的終端。
[0017]進(jìn)一步的，所述預(yù)定拍攝模式包括球型全景拍攝模式和柱型全景拍攝模式，其中，
[0018]所述柱型全景拍攝模式是指所述圖像采集裝置的觀察視點位于圓柱體內(nèi)部旋轉(zhuǎn)軸上的一點，將所述樣本照片信息映射到圓柱體模型上；
[0019]所述球型全景拍攝模式是指在所述圖像采集裝置的視點以任意角度、任意方向的觀察，將所述樣本照片投影到球面模型上進(jìn)行合成。
[0020]進(jìn)一步的，所述全景照片獲取裝置包括圖像預(yù)處理模塊、圖像配準(zhǔn)模塊、圖像融合模塊，所述圖像配準(zhǔn)模塊分別連接所述圖像預(yù)處理模塊和所述圖像融合模塊，其中，
[0021]所述圖像預(yù)處理模塊包括幾何畸變校正單元和抑制噪聲點單元，所述幾何畸變校正單元適用于從所述樣本照片找出圖像失真的來源建立數(shù)學(xué)模型，恢復(fù)圖像中目標(biāo)的形狀和空間位置，所述抑制噪聲點單元適用于采用頻域濾波或者中值濾波抑制噪聲；
[0022]所述圖像配準(zhǔn)模塊適用于對經(jīng)過所述圖像預(yù)處理模塊處理的待拼接圖像提取特征信息，將所述特征信息進(jìn)行整合，算出拼接參數(shù)，根據(jù)所述拼接參數(shù)對圖像匹配；
[0023]所述圖像融合模塊適用于將所述圖像配準(zhǔn)模塊匹配拼接完后的圖像加以自動分析、優(yōu)化組合，消除拼接線，生成全景照片。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種利用無人飛行器航拍自動生成全景照片的方法，所述無人飛行器上搭載有圖像采集裝置，該方法包括以下步驟:
[0025]自動生成全景照片任務(wù)初始化；
[0026]根據(jù)圖像采集裝置的性能參數(shù)、拍攝要求、拍攝環(huán)境選擇預(yù)定拍攝模式；
[0027]所述無人飛行器按照預(yù)定拍攝模式進(jìn)行圖像采集，獲取預(yù)設(shè)數(shù)量的含有部分重疊區(qū)域的樣本照片；
[0028]選擇相應(yīng)的圖像處理算法對所述樣本照片進(jìn)行自動處理，生成全景照片。
[0029]進(jìn)一步的，還包括分享步驟，即將所述全景照片通過無線或有線方式分享到指定的終端。
[0030]進(jìn)一步的，所述預(yù)定拍攝模式包括球型全景拍攝模式和柱型全景拍攝模式，其中，
[0031]所述柱型全景拍攝模式是指所述圖像采集裝置的觀察視點位于圓柱體內(nèi)部旋轉(zhuǎn)軸上的一點，將所述樣本照片信息映射到圓柱體模型上；
[0032]所述球型全景拍攝模式是指在所述圖像采集裝置的視點以任意角度、任意方向的觀察，將所述樣本照片投影到球面模型上進(jìn)行合成。
[0033]進(jìn)一步的，所述選擇相應(yīng)的圖像處理算法對所述樣本照片進(jìn)行自動處理，生成全景照片的步驟，具體包括以下步驟:
[0034]對所述樣本照片進(jìn)行圖像預(yù)處理，所述圖像預(yù)處理進(jìn)一步包括幾何畸變校正和抑制噪聲點，所述幾何畸變校正是指通過從所述樣本照片找出圖像失真的來源建立數(shù)學(xué)模型，恢復(fù)圖像中目標(biāo)的形狀和空間位置，所述抑制噪聲點是指采用頻域濾波或者中值濾波抑制噪聲；
[0035]對經(jīng)過所述圖像預(yù)處理的待拼接圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，所述圖像配置是指提取特征信息，將所述特征信息進(jìn)行整合，算出拼接參數(shù)，根據(jù)所述拼接參數(shù)對圖像匹配；
[0036]將經(jīng)過所述圖像配準(zhǔn)匹配拼接后的圖像進(jìn)行圖像融合，消除拼接線，生成全景照片。
[0037]進(jìn)一步的，所述自動生成全景照片任務(wù)初始化包括以下步驟:
[0038]所述無人飛行器在控制指令下飛行到指定地點；
[0039]所述無人飛行器懸停后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)拍攝狀態(tài)。
[0040]本發(fā)明公開了一種利用無人飛行器航拍自動生成全景照片的系統(tǒng)及方法，采用無人飛行器進(jìn)行航拍的時候，通過云臺搭載相機的方式進(jìn)行拍攝，能夠很方便的實現(xiàn)360度角的拍攝，即云臺自轉(zhuǎn)一周并進(jìn)行拍攝就能得到非常適于轉(zhuǎn)換成全景照片的素材。而航拍角度的全景照片，能夠從空中極好的反映完整的地貌。相對于傳統(tǒng)全景拍攝，如果是人舉著相機旋轉(zhuǎn)一圈，容易發(fā)生拍攝的不穩(wěn)定，而采用無人飛行器云臺旋轉(zhuǎn)的方式，即使沒有三腳架，也能較好完成照片素材獲??；并且航拍全景照片，解決了對全景拍攝地的物理限制，即使是想從湖面上、或者懸崖外實現(xiàn)全景拍攝，也沒有問題；此外，本發(fā)明還集成了全景照片的生成與分享功能，能夠方便用戶的使用與分享。
[0041]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠使得本發(fā)明的技術(shù)手段更加清楚明白，達(dá)到本領(lǐng)域技術(shù)人員可依照說明書的內(nèi)容予以實施的程度，并且為了能夠讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，下面以本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行舉例說明。
【附圖說明】
[0042]通過閱讀下文優(yōu)選的【具體實施方式】中的詳細(xì)描述，本發(fā)明各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。說明書附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。而且在整個附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。在附圖中:
[0043]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例一的利用無人飛行器航拍自動生成全景照片的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例二的利用無人