[發明專利]從無人機拍攝移動圖像的具有目標跟蹤和定位的自主系統

在審

• 申請號: 201710607394.0
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107643759A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: L·舍瓦爾雷;E·勒朗
• 申請（專利權）人: 鸚鵡無人機股份有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳小剛,顧嘉運

技術領域

本發明涉及遠程駕駛飛行機動化設備，下文中一般地稱為“無人機”。

背景技術

本發明具體而言適用于諸如四螺旋槳直升機之類的旋翼無人機，其典型示例是法國巴黎鸚鵡股份有限公司的Bebop，其是一種配備有一系列傳感器(加速度計、三軸陀螺儀、高度計)、捕捉無人機所朝向的場景的圖像的前置相機、以及捕捉飛過的地形的圖像的俯視相機的無人機。

但是，本發明還可應用于其他類型的無人機，例如固定翼無人機，尤其是“飛翼型”的固定翼無人機，諸如舉例而言瑞士Cheseaux-Lausanne的SenseFly的eBee型(其為專業的土地測繪無人機)或者由法國巴黎鸚鵡股份有限公司最近呈現的Disco型。

旋翼無人機設置有由相應的馬達驅動的多個旋翼，這些馬達能夠按不同方式受控，以便在姿態和速度方面駕駛該無人機。

文獻WO 2010/061099 A2和EP 2 364 757 A1(鸚鵡股份有限公司)描述了這樣的無人機以及借助于諸如具有集成加速度計的觸摸屏多媒體電話或播放器(例如，iphone類型的蜂窩電話或iPad類型的多媒體平板(注冊商標))之類的終端來由此進行駕駛的原理。這些設備包含經由Wi-Fi(IEEE 802.11)或藍牙無線局域網類型的無線電鏈路的駕駛命令的檢測以及數據的雙向交換所需的各種控制元件。它們進一步設置有觸摸屏，該觸摸屏顯示由無人機的前置相機捕獲的圖像并疊加若干符號，這些符號允許通過操作者的手指在該觸摸屏上的簡單觸摸來激活命令。

無人機的前置攝像機可被用來捕捉無人機所朝向的場景的圖像序列。因此，用戶可以以相機或便攜式相機將由無人機承載而不是將其握在手中的相同方式來使用無人機。可將收集到的圖像記錄下來，隨后廣播，上傳到視頻序列主存網站，發送給其他互聯網用戶，在社交網絡上共享，等等。

前置相機有利地是可轉向的相機，以便以受控方式在預先確定的方向上引導視軸，并因此引導隨視頻流傳送的圖像的視野。特別是在上述Bebop設備中實現并在EP 2 933 775 A1中描述的技術包括使用設置有覆蓋約180°的視野的魚眼型的半球形視野透鏡的高清廣角相機，并且通過軟件處理來實時地對由該傳感器遞送的原始圖像開窗，從而確保在經確定的捕捉區域中根據一定數量的參數(包括指向由用戶選擇的或者由無人機自動地追隨的特定目標的命令)對原始圖像的有用像素的選擇。作為通過開窗軟件程序對相機視軸的控制的變型或者甚至作為其補充，還可以將相機安裝在具有萬向懸掛的萬向節型的、設置了根據陀螺儀數據和指向命令來操縱的伺服馬達的三軸鉸接式支承上。本發明當然適用于任何類型的相機，不論是否可轉向，也不論其指向模式為何。

在所謂的跟蹤模式下，無人機可被編程來跟蹤其坐標已知的移動目標，并且使得相機的視軸在飛行期間被引導朝向所述目標。該目標通常是由可能在運動中(例如，練習他在其中移動的一項運動(跑步、滑行、駕駛等))的用戶攜帶的終端本身。在該模式下，無人機能夠拍攝用戶的進展，而用戶不必對無人機的位移和相機的視軸采取動作。

為此，終端的坐標(該坐標由裝備該終端的GPS單元以本質上已知的方式獲得)通過無線鏈路被傳遞給無人機，并且無人機可因此調整其位移以便跟蹤該終端，并且使得相機的視軸保持被引導朝向該終端，以使得圖像因此以被攝體為中心。

然而，僅借助目標的GPS坐標來獲得良好的構圖仍然是有問題的。的確，智能電話類型的終端板載的GPS單元是便宜的消費者單元，其經受有關GPS衛星系統的理論可能性的準確度缺乏的損害。事實上，所遞送的坐標的誤差相對于確切的位置可達到5到10米。

因此，在一些情況下，用戶被不適當地構圖，或者甚至在構圖之外。

此外，通過GPS單元遞送這些GPS坐標的速率通常相當緩慢(每秒1組坐標)，這使得難以跟蹤目標的位移，尤其是當用戶處于沿不規則的軌跡的快速加速中時。

為了嘗試擺脫與配備該類型的設備的GPS單元相關聯的不準確度，EP 2 071 353 A2提出了將由GPS單元遞送的來自被跟蹤目標的數據與來自由跟蹤方無人機拍攝的該目標的視頻圖像的分析的數據進行組合。相機的視軸基于這些經組合的數據通過跟蹤方無人機和/或板載攝像機的方向的修改來進行調整。由收集到的有效狀態信息永久地校正的預測模型允許提高調整的準確度。

發明內容