一种无人机的悬停定位方法及装置的制造方法
一种无人机的悬停定位方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无人机的悬停定位方法及装置。
【背景技术】
[0002]—般地，无人机的悬停最常规的方式是基于陀螺仪(加速度传感器)，判断无人机的姿态，保证无人机不产生水平位移，从而实现无人机的稳定悬停，然而陀螺仪本身存在的测量精度偏差较大，随着时间的累积，无人机会产生一定范围的偏移。
[0003]为了解决上述问题，现有的改进后的无人机的悬停定位方法有3种:
[0004]方法1，在无人机中增加全球定位系统(Global Posit1ning System，GPS)模块，通过GPS定位处理的水平位置确定该无人机是否产生水平方向的位移，但是GPS的最小测量单位为10米级别，所以即使增加GPS模块，无人机也会在10米以内偏移，最多只能防止悬停飞丢，而不能让飞机进行稳定悬停。
[0005]方法2，在无人机下方悬挂特殊图标的特征物和摄像头，例如专利申请号为201410526631.7的一篇专利中公开的无人机的悬停定位方法是:在预设悬停地点放置特殊图标，由无人机悬挂摄像头，对特殊图标进行识别，并保证特殊图标在所拍摄图像中占有固定位置，从而保证摄像头和图标的相对水平位置保持不变。为了保证不出现自旋偏移，特殊图标需要带有一定的方向指示，如图1。
[0006]方法3，利用光流法确定无人机的悬停。具体地，光流是指空间运动中的物体在观察成像平面上的像素运动的瞬间速度，光流技术就是利用图像序列中像素在时间域上的变化及相邻帧之间的相关性来找到上一帧与当前帧之间存在的对应关系，从而计算出相邻帧之间物体的运动信息的一种方法，其目的是获取物体的运动场，其效果类似于加速度传感器，获取加速度从而计算出移动速度和位移，通过计算运动场也就能获取到移动速度和位移。并且常用的光流检测技术都是用专门的光流传感器实现的，该技术多用于室内定位和导航。
[0007]然而，方法1存在的缺点是因为GPS的误差较大，造成无人机的悬停定位判断的失误，影响判断结果;方法2存在的缺点是实现较为复杂，不仅需要悬停地点预先放置特殊图片，导致无人机不能随便悬停，而且若特殊图标有破损，则导致无人机无法准确悬停;方法3存在的缺点是依赖于光流传感器加光流算法，复杂度高，成本高，并不适合于单个悬停功會泛。
[0008]综上所述，现有技术中的无人机的悬停定位方法，不仅实现起来较为复杂，且需要增加额外的成本，适用性较弱。
【发明内容】
[0009]本发明提供一种无人机的悬停定位方法及装置，用以通过无人机自带的航拍机拍摄的特定区域的图像，以及该图像中寻找的多个特征物体对该无人机的悬停进行定位，从而简化了无人机的悬停定位方法，减少了成本，且适用性强。
[0010]本发明提供的一种无人机的悬停定位方法，包括:
[0011]当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
[0012]按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标；
[0013 ]当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于所述第一预设范围之内。
[0014]通过本发明提供的一种无人机的悬停定位方法，首先在无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，并根据该特定区域的图像确定多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定该多个特征物体的初始坐标，从而确定每个特征物体的初始位置;然后按照周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标当确定多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使得该无人机在下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内，从而确保了无人机的悬停在初始位置。因此，本发明是通过无人机自带的航拍机拍摄的同一特定区域的图像，以及从该图像中确定的多个特征物体，判断该特征物体的坐标是否发生变化，来确定无人机的悬停是否定位在一个位置。本发明提供的无人机的悬停定位方法不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，也不需要复杂的光流算法，所以不仅简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
[0015 ]较佳地，通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，包括:
[0016]在所述特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。
[0017]较佳地，确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，包括:
[0018]将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。
[0019]较佳地，所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，包括:
[0020]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或；
[0021 ]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。
[0022]较佳地，所述调整所述无人机的方向，包括:
[0023]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机；
[0024]和/或，
[0025]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。
[0026]较佳地，在确定所述多个特征物体的初始坐标时，该方法还包括:
[0027]确定所述多个特征物体之间的初始距离。
[0028 ]较佳地，在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外后，且调整所述无人机的方向之前，该方法还包括:
[0029]判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向；
[0030]否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。
[0031 ]较佳地，所述多个特征物体为静止不动的物体。
[0032]本发明提供的一种无人机的悬停定位装置，包括:
[0033]确定初始坐标单元，用于当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
[0034]确定多个特征物体单元，用于按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标；
[0035]调整无人机单元，用于当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内。
[0036]通过本发明提供的一种无人机的悬停定位装置，首先在无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，并根据该特定区域的图像确定多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定该多个特征物体的初始坐标，从而确定每个特征物体的初始位置;然后按照周期继续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标当确定多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使得该无人机在下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初 始坐标的变化值位于第一预设范围之内，从而确保了无人机的悬停在初始位置。因此，本发明是通过无人机自带的航拍机拍摄的同一特定区域的图像，以及从该图像中确定的多个特征物体，判断该特征物体的坐标是否发生变化，来确定无人机的悬停是否定位在一个位置。本发明提供的无人机的悬停定位装置不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，也不需要复杂的光流算法，所以不仅简化了无人机的悬停定位装置，而且减少了成本，且适用性强。
[0037 ]较佳地，所述确定初始坐标单元通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，具体用于:
[0038]在所述特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。
[0039]较佳地，所述确定初始坐标单元确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，具体用于:
[0040]将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。
[0041 ]较佳地，所述调整无人机单元所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，具体包括:
[0042]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或；
[0043]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。
[0044]较佳地，所述调整无人机单元，具体用于:
[0045]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机；
[0046]和/或，
[0047]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。
[0048]较佳地，所述确定初始坐标单元还用于:
[0049]确定所述多个特征物体之间的初始距离。
[0050]较佳地，所述调整无人机单元在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外之后，且调整所述无人机的方向之前，还用于:
[0051]判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向；
[0052]否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。
[0053]较佳地，所述多个特征物体为静止不动的物体。
【附图说明】
[0054]图1为现有技术提供的一种无人机的悬停定位方法的结构示意图；
[0055]图2为本发明实施例提供的一种无人机的悬停定位方法的流程示意图；
[0056]图3为本发明实施例提供的一种多个特征物体的平面示意图；
[0057]图4为本发明实施例提供的一种多个特征物体的变化的平面示意图之一；
[0058]图5为本发明实施例提供的一种多个特征物体的变化的立体示意图；
[0059]图6为本发明实施例提供的一种多个特征物体的变化的平面示意图之二；
[0060]图7为本发明实施例提供的另一种无人机的悬停定位方法的流程示意图；
[0061 ]图8为本发明实施例提供的一种无人机的悬停定位装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0062]本发明实施例提供了一种无人机的悬停定位方法及装置，用以通过无人机自带的航拍机拍摄的特定区域的图像，以及该图像中寻找的多个特征物体对该无人机的在水平方向的悬停进行定位，从而简化了无人机的悬停定位方法，减少了成本，且适用性强。
[0063]参见图2，本发明实施例提供的一种无人机的悬停定位方法，包括:
[0064]S201、当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
[0065]其中，当无人机处于悬停状态，且悬停位置稳定之后，利用无人机自带的航拍机或者摄像头拍摄该无人机特定区域的图像，其中，优选地特定区域为无人机的正下方，当然特定区域不仅限于无人机的正下方。然后在该特定区域的图像中寻找多个特征物体，该多个特征物体作为判断飞机是否固定在水平方向的参照物，因此该多个特征物体一般为静止不动的物体。当然在无人机在拍摄时即使运动的物体也会被认为是相对静止，所以经过初始拍摄的特定区域的图像确定的多个特征物体可能包括运动的物体。本实施例不做具体限定。
[0066]其中，根据特定区域的图像确定多个特征物体可以采用边缘检测技术，所谓边缘是指图像中灰度发送急剧变化的区域，边缘检测就是依靠判断该变化区域从而找到特征目标的边缘，继而识别出特征目标的位置和形状。目前市面上有很多开源的的边缘检测算法，如:Roberts、Prewitt、Sobel、LOG、Canny等。其应用也较为成熟，本实施例不做具体限定。
[0067]多个特征物体包括2个及2个以上的特征物体，且多个特征物体的初始坐标不重叠。当确定的特征物体个数越多，无人机的悬停定位方法的定位精度越高，误差越小。
[0068]需要说明的是，本实施例中的特征物体至少为2个，主要原因为:若只采用一个特征物体作为判定无人机悬停定位的参照物，如果该特征物体和无人机均沿着同一方向运动，使得该特征物体与无人机产生相对静止的效果，且该特征物体的坐标不会产生变化，则失去了将特征物体作为参照物的意义了；若采用两个特征物体作为判定无人机悬停定位的参照物，若其中一个特征物体和无人机均沿着同一方向运动，使得该一个特征物体与无人机产生相对静止的效果，但是另一个特征物体不会随着无人机进行运动或者旋转，使得该另一个特征物体的坐标产生变化，从而需要进一步确定无人机是否稳定悬停。当然，2个特征物体与无人机同时沿着同一方向运动或者旋转的几率较小。因此，需要确定2个或者2个以上的特征物体。
[0069]其中，特征物体可以为人，或者山，或者建筑物等。本实施例不做具体限定。
[0070]S202、按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在同一特定区域的图像中建立与初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定多个特征物体的坐标；
[0071]其中，连续拍摄同一特定区域的图像的预设周期可以根据实际应用进行自行设定，例如可以设定为5S、lmin等。在此不做具体限定。同一特定区域，是指无人机在进行连续拍摄时镜头的角度与初次拍摄的特定区域的图像的角度相同，使得无人机再次拍摄的图像的区域与初次拍摄的图像的区域范围相同。优选地，同一特定区域为与初次拍摄的水平面的图像的区域范围相同。
[0072]需要说明的是，当确定按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像中的特征物体与初次拍摄的特征物体不同，则重新拍摄同一特定区域的图像或者重新选择特定区域进行拍摄并重新确定多个特征物体。其中，判断是否属于相同的特征物体可以采用上述的边缘检测技术。此处不做详细赘述。
[0073]S203、当确定同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内。
[0074]其中，第一预设范围是指再次拍摄的同一特定区域的图像中的特征物体的坐标与初始坐标的差的范围，该第一预设范围的值越大，则无人机悬停时产生漂移的误差越大，该第一预设范围的值越小，则无人机悬停越稳定。例如，第一预设范围的值可以为(-0.1m?0.1m)，或者(-0.5m?0.5m)等。本实施例对第一预设范围的值不做具体限定。
[0075]通过本发明提供的一种无人机的悬停定位方法，首先在无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，并根据该特定区域的图像确定多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定该多个特征物体的初始坐标，从而确定每个特征物体的初始位置;然后按照周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定同一特定区域的图像中的与初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在同一特定区域的图像中建立与初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定多个特征物体的坐标，当确定多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使得该无人机在下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内，从而确保了无人机的悬停在初始位置。因此，本发明是通过无人机自带的航拍机拍摄的 同一特定区域的图像，以及从该图像中确定的多个特征物体，判断该特征物体的坐标是否发生变化，来确定无人机的悬停是否定位在一个位置。本发明提供的无人机的悬停定位方法不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，也不需要复杂的光流算法，所以不仅简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
[0076]其中，S201中通过在特定区域的图像中建立坐标系确定多个特征物体的初始坐标，包括:
[0077]在特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的的坐标系，并确定多个特征物体在坐标系中的初始坐标。
[0078]其中，确定多个特征物体在坐标系中的初始坐标，包括:
[0079]将多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。
[0080]需要说明的是，在建立特定区域的图像的坐标系时，可以在图像的任意位置建立坐标系，且坐标系的横向和纵向坐标可以相互垂直或者不垂直，本实施例不做具体限定。特征物体可以为山或者建筑物，或者其他，所以特征物体在坐标系中的坐标有多个，本实施例中可以将特征物体的边缘位置或者中心位置为参考点建立坐标。例如，可以将特征物体在纵轴方向上最远或者最近的点为参考点代表该物体的初始坐标，或者将特征物体在横向方向上最远或者最近的点为参考点代表该物体的初始坐标，或者将特征物体的中心位置为参考点代表该物体的初始坐标，在同一个特定区域的图像中的多个特征物体的初始坐标的参考点可以相同或者不同。本实施例不做具体限定。
[0081]在具体实施例中，可以将特定区域优选为水平面进行举例说明。如:在初次拍摄的水平面的图像中建立包括横向和纵向相互垂直的坐标系，例如建立X-Y轴的坐标系。较佳地，在水平面的图像中建立坐标系时可以根据特征物体的位置建立坐标系，也可以在水平面的图像中的任意位置建立坐标系。例如参见图3，在图像的左下角建立X-Y轴的坐标系，其中水平面的图像11的水平方向为X轴，与X轴垂直的方向为Y轴。根据建立的坐标系确定多个特征物体的坐标，例如图3中包括2个特征物体，特征物体31和特征物体32，其中将特征物体的中心位置代表该特征物体的初始坐标。例如，图3中，特征物体31的初始坐标为(3、3)，特征物体32的初始坐标为(0、4)。
[0082]其中，S203中同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，包括:
[0083]同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或；
[0084]同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。
[0085]在具体实施例中，同样以无人机正下方的水平面为特定区域进行举例说明。每周期都拍摄该无人机下方的水平面的图像，并且确定该水平面的图像中的多个特征物体的坐标，且确定该特征物体的坐标的原则与确定初始坐标的原则相同。例如，若确定初始坐标时按照该特征物体的中心点的坐标为初始坐标，则在每次拍摄的水平面的图像中确定该特征物体的坐标时均以该特征物体的中心点的坐标为该特征物体的坐标。具体地，按照边缘位置或者中心位置或者任意一点为该特征物体的坐标，本实施不做具体限定，但是同一个特征物体在拍摄过程中确定坐标的原则相同，即同一个特征物体只能以一个参考点作为该特征物体的坐标或者初始坐标。
[0086]在具体实施例中，每次拍摄完该水平面的图像中的特征物体之后，需要判断该特征物体的坐标与该特征物体的初始坐标的差值与第一预设范围的大小。如果任一特征物体的坐标中横向坐标(或者纵向坐标)与该特征物体的初始横向坐标(或者纵向坐标)的差值不在第一预设范围之内时，需要调整无人机的方向。
[0087]例如，参见图4，若第一预设范围为(-lm?lm)，而水平面的图像11中特征物体31的初始坐标为(3、3)，特征物体32的初始坐标为(0、4)，第二次或者第三次拍摄的特征物体31的坐标为(5、3)，特征物体32的坐标为(2、4)，则特征物体31的横向坐标的差值为2 (5-3 =2)，且特征物体32的横向坐标差为2，使得特征物体31和特征物体32的坐标超过第一预设范围(-lm?lm)，此时需要调整无人机的方向。
[0088]参见图5，若第一预设范围为(_lm?lm)，无人机拍摄的立体示意图。无人机10初次拍摄的水平面的图像11中的特征物体31的初始坐标为(3、3)，特征物体32的初始坐标为(0、4)，再次拍摄的水平面的图像11中的特征物体31的坐标为(2.5、4)，特征物体32的坐标为(-0.5,3.5),则特征物体31的横向坐标的差值为0.5，纵向坐标的差值为0.5，特征物体32的横向坐标的差值为-0.5，纵向坐标的差值为-0.5，且均没有超过第一预设值范围，则在较小的误差范围内，可以认为无人机的状态为悬停稳定。若第一预设值范围为(-0.5m?0.5m)，则需要调整无人机的方向。
[0089]其中，S203中调整无人机的方向，包括:
[0090]当确定同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整该无人机；当确定同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整该无人机；
[0091]和/或，
[0092]当确定同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整该无人机；当确定同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整该无人机。
[0093]在具体实施例中，同样以无人机正下方的水平面为特定区域进行举例说明。当确定连续拍摄到的水平面的图像中的至少一个特征物体或全部特征物体的坐标与初始坐标相比，发生变化，且变化值位于第一预设范围之内，则根据坐标发生变化的坐标差值，调节无人机的方向。例如，参见图4，特征物体31的初始坐标为(3、3)，再次拍摄的特征物体31的坐标为(5、3)，特征物体32的初始坐标为(0、4)，再次拍摄的特征物体32的坐标为(2、4)。为了将特征物体的坐标与初始坐标重合，需要调整无人机的方向，即沿着X轴向X轴的负方向调整，直到下一次拍摄到的特征物体的坐标与初始坐标重叠。
[0094]其中，在确定多个特征物体的初始坐标时，该方法还包括:
[0095]确定多个特征物体之间的初始距离。
[0096]在具体实施例中，特征物体可能会相对运动，为了将静止状态的物体作为本实施例中的特征物体，需要确定多个特征物体之间的初始距离，防止多个特征物体中有一个或者多个产生运动，而造成判定为是无人机的运动。另外，当多个特征物体发生移动，且多个特征物体保持相对静止的状态的可能性较小，在实际应用中可以忽略这种情况。因此，确定多个特征物体之间的初始距离，用以判断多个特征物体中的任一或者多个特征物体是否产生运动也是一种优选方案。
[0097]其中，在确定同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外后，且调整无人机的方向之前，该方法还包括:
[0098]判断多个特征物体之间的距离与多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整无人机的方向；
[0099]否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在特定区域的图像中建立坐标系确定多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于第二预设范围之外的特征物体。
[0100]需要说明的是，重新拍摄特定区域的图像中的特定区域可以与初次拍摄的特定区域范围相同，也可以与初次拍摄的特定区域范围不同而重新选择区域。本发明实施例不做具体限定。
[0101]在具体实施例中，第二预设范围是指可以在实际应用中，可以接收特征物体产生小距离运动的范围，例如，若多个特征物体之间的相对距离的变化值在-lm-lm之间，属于正常现象，不属于特征物体的相对运动，则可以设置第二预设范围为(_lm、lm)。本实施例不做具体限定。
[0102]在具体实施例中，根据第二预设范围的值，确定多个特征物体之间是否存在相对运动，当确定多个特征物体之间的距离与初始距离的变化值位于第二预设范围之内，则确定多个特征物体处于静止状态，仅根据多个特征物体的坐标与初始坐标之间的变化值来确定是否调整无人机的方向；当确定多个特征物体之间的距离与初始距离的变化值位于第二预设范围之外，则确定多个特征物体之间产生了相对运动，则需要重新确定特征物体，且重新确定的特征物体中不包括产生运动的特征物体。例如，假设第二预设范围为(_0.5、0.5)，参见图6，特征物体31的初始坐标为(3、3)，特征物体32的初始坐标为(0、3)，即特征物体31和特征物体32之间的初始距离为3。再次拍摄到的特征物体31的坐标为(3、3)，特征物体32的坐标为(1、3)，则再次拍摄到的特征物体31和特征物体32之间的相对距离为2，因此，特征物体31和特征物体32之间的距离与初始距离的变化值为1，且位于第二预设范围(-0.5、0.5)之外，且确定需要重新拍摄水平面的图像，并重新确定特征物体，且因为特征物体32的坐标产生了变化，因此重新确定的特征物体中最好不要包括特征物体 32。防止特征物体32为一个运动的物体。
[0103]综上所述，本发明中通过采用无人机拍摄的特定区域的图像，确定多个特征物体，且通过在特定区域的图像中建立坐标系来确定每个特征物体的初始坐标，并确定多个特征物体之间的初始距离;然后通过周期连续拍摄的同一特定区域的图像中的该多个特征物体确定的坐标，与相对应的初始坐标相比，若多个特征物体中至少一个特征物体的坐标与初始坐标的差位于第一预设范围之外，则认为该特征物体或者无人机产生水平位移;进一步地，根据多个特征物体之间的相对距离与初始距离的差值确定多个特征物体是否产生水平方向的相对运动，若是，则需要重新拍摄特定区域的图像，并重新确定多个特征物体，且重新确定的特征物体中不包括产生水平运动的物体，若否，则根据多个特征物体的坐标与初始坐标的差值来确定调整无人机的方向，直到再次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标重叠或者差值位于第一预设范围之内。因此，本发明提供的无人机的悬停定位方法，仅需要无人机自带的航拍机或者摄像机，以及简单的坐标计算就能实现无人机悬停的定位，不仅简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
[0104]为了进一步更加清楚地明白本发明提供的无人机的悬停定位方法的整个流程，下面通过具体实施例详细介绍。
[0105]参见图7，本发明实施例提供的一种无人机的悬停定位方法，包括步骤:
[0106]S601、当无人机处于悬停状态后，初次拍摄无人机下方的水平面的图像；
[0107]其中拍摄水平面的图像是航拍机或者摄像头与无人机之间保持固定不变的姿势。
[0108]S602、在初次拍摄的水平面的图像中寻找特征物体，并判断寻找的特征物体是否至少为2个，若只能找到1个，则返回步骤S601，否则执行步骤S603;
[0109]S603、在该水平面的图像中任意位置建立坐标系，并且确定每个特征物体的初始坐标；
[0110]S604、按照周期连续拍摄无人机下方的水平面的图像，并确定该多个特征物体的坐标；
[0111]S605、判断该多个特征物体的坐标与该多个特征物体的初始坐标之间的差是否位于第一预设范围之间，若是则执行步骤S604，否则执行步骤S606;
[0112]S606、判断该多个特征物体之间的相对距离与该多个特征物体之间的初始距离的差是否位于第二预设范围之内，若是则执行步骤S607，否则执行步骤S601;
[0113]S607、根据多个特征物体的坐标与该多个特征物体的初始坐标之间的差值，对无人机进行方向的调整，然后继续执行步骤S604。
[0114]本发明实施例中对无人机的调整，是根据多个特征物体的坐标与该多个特征物体的初始坐标之间的差值进行调整，无人机调整后的状态是否与无人机的初始状态相同，还需要通过不停的拍摄无人机特定区域的图像中的特征物体的坐标进行判定。
[0115]因此本实施例中提供的无人机的悬停定位方法在无人机进行悬停之后，周期性的拍摄特定区域的图像实时监督该无人机的悬停定位状态，提高了定位的精准度。其中，选取至少2个特征物体，是为了防止特征物体处于运动状态，且无人机产生于特征物体相同的运动，比如水平移动或者自旋;通过选取多的特征物体作为参照物体，提高了无人机悬停定位的精准度;通过特征物体的坐标变化值来调整无人机的算法较为简单，便于实现，且适用性较强;检测多个特征物体之间的相对距离，并控制在第二预设范围之内，避免了无人机跟随特征物体运动的可能;直接采用无人机自带的设备来实现无人机的悬停定位方法，并未增加方法的成本。
[0116]参见图8，本发明提供的一种无人机的悬停定位装置，包括:
[0117]确定初始坐标单元71，用于当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
[0118]确定多个特征物体单元72，用于按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标；
[0119]调整无人机单元73，用于当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内。
[0120]较佳地，确定初始坐标单元71通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，具体用于:
[0121]在所述特定区域的图像中建立横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。
[0122]较佳地，确定初始坐标单元71确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，具体用于:
[0123]将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。
[0124]较佳地，调整无人机单元73中同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，具体包括:
[0125]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或；
[0126]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。
[0127]较佳地，调整无人机单元73，具体用于:
[0128]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机；
[0129]和/或，
[0130]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。
[0131]较佳地，确定初始坐标单元71还用于:
[0132]确定所述多个特征物体之间的初始距离。
[0133]较佳地，调整无人机单元73在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外之后，且调整所述无人机的方向之前，还用于:
[0134]判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向；
[0135]否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。
[0136]较佳地，所述多个特征物体为静止不动的物体。
[0137]综上所述，本发明中通过采用无人机拍摄的特定区域的图像，确定多个特征物体，且通过在特定区域的图像中建立坐标系来确定每个特征物体的初始坐标，并确定多个特征物体之间的初始距离;然后通过周期连续拍摄的同一特定区域的图像中的该多个特征物体确定的坐标，与相对应的初始坐标相比，若多个特征物体中至少一个特征物体的坐标与初始坐标的差位于第一预设范围之外，则认为该特征物体或者无人机产生水平位移;进一步地，根据多个特征物体之间的相对距离与初始距离的差值确定多个特征物体是否产生水平方向的相对运动，若是，则需要重新拍摄特定区域的图像，并重新确定多个特征物体，且重新确定的特征物体中不包括产生水平运动的物体，若否，则根据多个特征物体的坐标与初始坐标的差值来确定调整无人机的方向，直到再次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标重叠或者差值位于第一预设范围之内。因此本实施例中提供的无人机的悬停定位方法在无人机进行悬停之后，周期性的拍摄水平面的图像实时监督该无人机的悬停定位状态，提高了定位的精准度。其中，选取至少2个特征物体，是为了防止特征物体处于运动状态，且无人机产生于特征物体相同的运动，比如水平移动或者自旋;通过选取多的特征物体作为参照物体，提高了无人机悬停定位的精准度;通过特征物体的坐标变化值来调整无人机的算法较为简单，便于实现，且适用性较强;检测多个特征物体之间的相对距离，并控制在第二预设范围之内，避免了无人机跟随特征物体运动的可能;直接采用无人机自带的设备来实现无人机的悬停定位方法，并未增加方法的成本。
[0138]本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0139]本发明是参照根据本发明实施例的方法、设 备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0140]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0141]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0142]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种无人机的悬停定位方法，其特征在于，该方法包括: 当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标； 按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标； 当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于所述第一预设范围之内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，包括: 在所述特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，包括: 将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，包括: 所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或； 所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整所述无人机的方向，包括: 当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机； 和/或， 当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述多个特征物体的初始坐标时，该方法还包括: 确定所述多个特征物体之间的初始距离。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外后，且调整所述无人机的方向之前，该方法还包括: 判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向； 否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。8.根据权利要求1-7任一权项所述的方法，其特征在于，所述多个特征物体为静止不动的物体。9.一种无人机的悬停定位装置，其特征在于，该装置包括: 确定初始坐标单元，用于当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标； 确定多个特征物体单元，用于按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标； 调整无人机单元，用于当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于所述第一预设范围之内。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定初始坐标单元通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，具体用于: 在所述特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述确定初始坐标单元确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，具体用于: 将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述调整无人机单元所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，具体包括: 所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或； 所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述调整无人机单元，具体用于: 当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机； 和/或， 当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定初始坐标单元还用于: 确定所述多个特征物体之间的初始距离。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述调整无人机单元在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外之后，且调整所述无人机的方向之前，还用于: 判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向； 否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。16.根据权利要求9-15任一权项所述的装置，其特征在于，所述多个特征物体为静止不动的物体。
【专利摘要】本发明公开了一种无人机的悬停定位方法及装置，用以通过无人机自带的航拍机拍摄的特定区域的图像，以及该图像中寻找的多个特征物体对该无人机的悬停进行定位，从而简化了无人机的悬停定位方法，减少了成本。因此，本发明是通过无人机自带的航拍机拍摄的同一特定区域的图像，以及从该图像中确定的多个特征物体，判断该特征物体的坐标是否发生变化，来确定无人机的悬停是否定位在一个位置。本发明提供的无人机的悬停定位方法不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，也不需要复杂的光流算法，所以不仅简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
【IPC分类】H04N7/18, B64D47/08, H04N5/232, G05D1/10
【公开号】CN105487555
【申请号】CN201610023340
【发明人】邓志吉
【申请人】浙江大华技术股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月14日
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无人机的悬停定位方法及装置。
【背景技术】
[0002]—般地，无人机的悬停最常规的方式是基于陀螺仪(加速度传感器)，判断无人机的姿态，保证无人机不产生水平位移，从而实现无人机的稳定悬停，然而陀螺仪本身存在的测量精度偏差较大，随着时间的累积，无人机会产生一定范围的偏移。
[0003]为了解决上述问题，现有的改进后的无人机的悬停定位方法有3种:
[0004]方法1，在无人机中增加全球定位系统(Global Posit1ning System，GPS)模块，通过GPS定位处理的水平位置确定该无人机是否产生水平方向的位移，但是GPS的最小测量单位为10米级别，所以即使增加GPS模块，无人机也会在10米以内偏移，最多只能防止悬停飞丢，而不能让飞机进行稳定悬停。
[0005]方法2，在无人机下方悬挂特殊图标的特征物和摄像头，例如专利申请号为201410526631.7的一篇专利中公开的无人机的悬停定位方法是:在预设悬停地点放置特殊图标，由无人机悬挂摄像头，对特殊图标进行识别，并保证特殊图标在所拍摄图像中占有固定位置，从而保证摄像头和图标的相对水平位置保持不变。为了保证不出现自旋偏移，特殊图标需要带有一定的方向指示，如图1。
[0006]方法3，利用光流法确定无人机的悬停。具体地，光流是指空间运动中的物体在观察成像平面上的像素运动的瞬间速度，光流技术就是利用图像序列中像素在时间域上的变化及相邻帧之间的相关性来找到上一帧与当前帧之间存在的对应关系，从而计算出相邻帧之间物体的运动信息的一种方法，其目的是获取物体的运动场，其效果类似于加速度传感器，获取加速度从而计算出移动速度和位移，通过计算运动场也就能获取到移动速度和位移。并且常用的光流检测技术都是用专门的光流传感器实现的，该技术多用于室内定位和导航。
[0007]然而，方法1存在的缺点是因为GPS的误差较大，造成无人机的悬停定位判断的失误，影响判断结果;方法2存在的缺点是实现较为复杂，不仅需要悬停地点预先放置特殊图片，导致无人机不能随便悬停，而且若特殊图标有破损，则导致无人机无法准确悬停;方法3存在的缺点是依赖于光流传感器加光流算法，复杂度高，成本高，并不适合于单个悬停功會泛。
[0008]综上所述，现有技术中的无人机的悬停定位方法，不仅实现起来较为复杂，且需要增加额外的成本，适用性较弱。
【发明内容】
[0009]本发明提供一种无人机的悬停定位方法及装置，用以通过无人机自带的航拍机拍摄的特定区域的图像，以及该图像中寻找的多个特征物体对该无人机的悬停进行定位，从而简化了无人机的悬停定位方法，减少了成本，且适用性强。
[0010]本发明提供的一种无人机的悬停定位方法，包括:
[0011]当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
[0012]按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标；
[0013 ]当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于所述第一预设范围之内。
[0014]通过本发明提供的一种无人机的悬停定位方法，首先在无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，并根据该特定区域的图像确定多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定该多个特征物体的初始坐标，从而确定每个特征物体的初始位置;然后按照周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标当确定多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使得该无人机在下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内，从而确保了无人机的悬停在初始位置。因此，本发明是通过无人机自带的航拍机拍摄的同一特定区域的图像，以及从该图像中确定的多个特征物体，判断该特征物体的坐标是否发生变化，来确定无人机的悬停是否定位在一个位置。本发明提供的无人机的悬停定位方法不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，也不需要复杂的光流算法，所以不仅简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
[0015 ]较佳地，通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，包括:
[0016]在所述特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。
[0017]较佳地，确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，包括:
[0018]将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。
[0019]较佳地，所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，包括:
[0020]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或；
[0021 ]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。
[0022]较佳地，所述调整所述无人机的方向，包括:
[0023]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机；
[0024]和/或，
[0025]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。
[0026]较佳地，在确定所述多个特征物体的初始坐标时，该方法还包括:
[0027]确定所述多个特征物体之间的初始距离。
[0028 ]较佳地，在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外后，且调整所述无人机的方向之前，该方法还包括:
[0029]判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向；
[0030]否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。
[0031 ]较佳地，所述多个特征物体为静止不动的物体。
[0032]本发明提供的一种无人机的悬停定位装置，包括:
[0033]确定初始坐标单元，用于当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
[0034]确定多个特征物体单元，用于按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标；
[0035]调整无人机单元，用于当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内。
[0036]通过本发明提供的一种无人机的悬停定位装置，首先在无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，并根据该特定区域的图像确定多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定该多个特征物体的初始坐标，从而确定每个特征物体的初始位置;然后按照周期继续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标当确定多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使得该无人机在下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初 始坐标的变化值位于第一预设范围之内，从而确保了无人机的悬停在初始位置。因此，本发明是通过无人机自带的航拍机拍摄的同一特定区域的图像，以及从该图像中确定的多个特征物体，判断该特征物体的坐标是否发生变化，来确定无人机的悬停是否定位在一个位置。本发明提供的无人机的悬停定位装置不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，也不需要复杂的光流算法，所以不仅简化了无人机的悬停定位装置，而且减少了成本，且适用性强。
[0037 ]较佳地，所述确定初始坐标单元通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，具体用于:
[0038]在所述特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。
[0039]较佳地，所述确定初始坐标单元确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，具体用于:
[0040]将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。
[0041 ]较佳地，所述调整无人机单元所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，具体包括:
[0042]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或；
[0043]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。
[0044]较佳地，所述调整无人机单元，具体用于:
[0045]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机；
[0046]和/或，
[0047]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。
[0048]较佳地，所述确定初始坐标单元还用于:
[0049]确定所述多个特征物体之间的初始距离。
[0050]较佳地，所述调整无人机单元在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外之后，且调整所述无人机的方向之前，还用于:
[0051]判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向；
[0052]否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。
[0053]较佳地，所述多个特征物体为静止不动的物体。
【附图说明】
[0054]图1为现有技术提供的一种无人机的悬停定位方法的结构示意图；
[0055]图2为本发明实施例提供的一种无人机的悬停定位方法的流程示意图；
[0056]图3为本发明实施例提供的一种多个特征物体的平面示意图；
[0057]图4为本发明实施例提供的一种多个特征物体的变化的平面示意图之一；
[0058]图5为本发明实施例提供的一种多个特征物体的变化的立体示意图；
[0059]图6为本发明实施例提供的一种多个特征物体的变化的平面示意图之二；
[0060]图7为本发明实施例提供的另一种无人机的悬停定位方法的流程示意图；
[0061 ]图8为本发明实施例提供的一种无人机的悬停定位装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0062]本发明实施例提供了一种无人机的悬停定位方法及装置，用以通过无人机自带的航拍机拍摄的特定区域的图像，以及该图像中寻找的多个特征物体对该无人机的在水平方向的悬停进行定位，从而简化了无人机的悬停定位方法，减少了成本，且适用性强。
[0063]参见图2，本发明实施例提供的一种无人机的悬停定位方法，包括:
[0064]S201、当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
[0065]其中，当无人机处于悬停状态，且悬停位置稳定之后，利用无人机自带的航拍机或者摄像头拍摄该无人机特定区域的图像，其中，优选地特定区域为无人机的正下方，当然特定区域不仅限于无人机的正下方。然后在该特定区域的图像中寻找多个特征物体，该多个特征物体作为判断飞机是否固定在水平方向的参照物，因此该多个特征物体一般为静止不动的物体。当然在无人机在拍摄时即使运动的物体也会被认为是相对静止，所以经过初始拍摄的特定区域的图像确定的多个特征物体可能包括运动的物体。本实施例不做具体限定。
[0066]其中，根据特定区域的图像确定多个特征物体可以采用边缘检测技术，所谓边缘是指图像中灰度发送急剧变化的区域，边缘检测就是依靠判断该变化区域从而找到特征目标的边缘，继而识别出特征目标的位置和形状。目前市面上有很多开源的的边缘检测算法，如:Roberts、Prewitt、Sobel、LOG、Canny等。其应用也较为成熟，本实施例不做具体限定。
[0067]多个特征物体包括2个及2个以上的特征物体，且多个特征物体的初始坐标不重叠。当确定的特征物体个数越多，无人机的悬停定位方法的定位精度越高，误差越小。
[0068]需要说明的是，本实施例中的特征物体至少为2个，主要原因为:若只采用一个特征物体作为判定无人机悬停定位的参照物，如果该特征物体和无人机均沿着同一方向运动，使得该特征物体与无人机产生相对静止的效果，且该特征物体的坐标不会产生变化，则失去了将特征物体作为参照物的意义了；若采用两个特征物体作为判定无人机悬停定位的参照物，若其中一个特征物体和无人机均沿着同一方向运动，使得该一个特征物体与无人机产生相对静止的效果，但是另一个特征物体不会随着无人机进行运动或者旋转，使得该另一个特征物体的坐标产生变化，从而需要进一步确定无人机是否稳定悬停。当然，2个特征物体与无人机同时沿着同一方向运动或者旋转的几率较小。因此，需要确定2个或者2个以上的特征物体。
[0069]其中，特征物体可以为人，或者山，或者建筑物等。本实施例不做具体限定。
[0070]S202、按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在同一特定区域的图像中建立与初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定多个特征物体的坐标；
[0071]其中，连续拍摄同一特定区域的图像的预设周期可以根据实际应用进行自行设定，例如可以设定为5S、lmin等。在此不做具体限定。同一特定区域，是指无人机在进行连续拍摄时镜头的角度与初次拍摄的特定区域的图像的角度相同，使得无人机再次拍摄的图像的区域与初次拍摄的图像的区域范围相同。优选地，同一特定区域为与初次拍摄的水平面的图像的区域范围相同。
[0072]需要说明的是，当确定按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像中的特征物体与初次拍摄的特征物体不同，则重新拍摄同一特定区域的图像或者重新选择特定区域进行拍摄并重新确定多个特征物体。其中，判断是否属于相同的特征物体可以采用上述的边缘检测技术。此处不做详细赘述。
[0073]S203、当确定同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内。
[0074]其中，第一预设范围是指再次拍摄的同一特定区域的图像中的特征物体的坐标与初始坐标的差的范围，该第一预设范围的值越大，则无人机悬停时产生漂移的误差越大，该第一预设范围的值越小，则无人机悬停越稳定。例如，第一预设范围的值可以为(-0.1m?0.1m)，或者(-0.5m?0.5m)等。本实施例对第一预设范围的值不做具体限定。
[0075]通过本发明提供的一种无人机的悬停定位方法，首先在无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，并根据该特定区域的图像确定多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定该多个特征物体的初始坐标，从而确定每个特征物体的初始位置;然后按照周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定同一特定区域的图像中的与初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在同一特定区域的图像中建立与初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定多个特征物体的坐标，当确定多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整无人机的方向，使得该无人机在下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内，从而确保了无人机的悬停在初始位置。因此，本发明是通过无人机自带的航拍机拍摄的 同一特定区域的图像，以及从该图像中确定的多个特征物体，判断该特征物体的坐标是否发生变化，来确定无人机的悬停是否定位在一个位置。本发明提供的无人机的悬停定位方法不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，也不需要复杂的光流算法，所以不仅简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
[0076]其中，S201中通过在特定区域的图像中建立坐标系确定多个特征物体的初始坐标，包括:
[0077]在特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的的坐标系，并确定多个特征物体在坐标系中的初始坐标。
[0078]其中，确定多个特征物体在坐标系中的初始坐标，包括:
[0079]将多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。
[0080]需要说明的是，在建立特定区域的图像的坐标系时，可以在图像的任意位置建立坐标系，且坐标系的横向和纵向坐标可以相互垂直或者不垂直，本实施例不做具体限定。特征物体可以为山或者建筑物，或者其他，所以特征物体在坐标系中的坐标有多个，本实施例中可以将特征物体的边缘位置或者中心位置为参考点建立坐标。例如，可以将特征物体在纵轴方向上最远或者最近的点为参考点代表该物体的初始坐标，或者将特征物体在横向方向上最远或者最近的点为参考点代表该物体的初始坐标，或者将特征物体的中心位置为参考点代表该物体的初始坐标，在同一个特定区域的图像中的多个特征物体的初始坐标的参考点可以相同或者不同。本实施例不做具体限定。
[0081]在具体实施例中，可以将特定区域优选为水平面进行举例说明。如:在初次拍摄的水平面的图像中建立包括横向和纵向相互垂直的坐标系，例如建立X-Y轴的坐标系。较佳地，在水平面的图像中建立坐标系时可以根据特征物体的位置建立坐标系，也可以在水平面的图像中的任意位置建立坐标系。例如参见图3，在图像的左下角建立X-Y轴的坐标系，其中水平面的图像11的水平方向为X轴，与X轴垂直的方向为Y轴。根据建立的坐标系确定多个特征物体的坐标，例如图3中包括2个特征物体，特征物体31和特征物体32，其中将特征物体的中心位置代表该特征物体的初始坐标。例如，图3中，特征物体31的初始坐标为(3、3)，特征物体32的初始坐标为(0、4)。
[0082]其中，S203中同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，包括:
[0083]同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或；
[0084]同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。
[0085]在具体实施例中，同样以无人机正下方的水平面为特定区域进行举例说明。每周期都拍摄该无人机下方的水平面的图像，并且确定该水平面的图像中的多个特征物体的坐标，且确定该特征物体的坐标的原则与确定初始坐标的原则相同。例如，若确定初始坐标时按照该特征物体的中心点的坐标为初始坐标，则在每次拍摄的水平面的图像中确定该特征物体的坐标时均以该特征物体的中心点的坐标为该特征物体的坐标。具体地，按照边缘位置或者中心位置或者任意一点为该特征物体的坐标，本实施不做具体限定，但是同一个特征物体在拍摄过程中确定坐标的原则相同，即同一个特征物体只能以一个参考点作为该特征物体的坐标或者初始坐标。
[0086]在具体实施例中，每次拍摄完该水平面的图像中的特征物体之后，需要判断该特征物体的坐标与该特征物体的初始坐标的差值与第一预设范围的大小。如果任一特征物体的坐标中横向坐标(或者纵向坐标)与该特征物体的初始横向坐标(或者纵向坐标)的差值不在第一预设范围之内时，需要调整无人机的方向。
[0087]例如，参见图4，若第一预设范围为(-lm?lm)，而水平面的图像11中特征物体31的初始坐标为(3、3)，特征物体32的初始坐标为(0、4)，第二次或者第三次拍摄的特征物体31的坐标为(5、3)，特征物体32的坐标为(2、4)，则特征物体31的横向坐标的差值为2 (5-3 =2)，且特征物体32的横向坐标差为2，使得特征物体31和特征物体32的坐标超过第一预设范围(-lm?lm)，此时需要调整无人机的方向。
[0088]参见图5，若第一预设范围为(_lm?lm)，无人机拍摄的立体示意图。无人机10初次拍摄的水平面的图像11中的特征物体31的初始坐标为(3、3)，特征物体32的初始坐标为(0、4)，再次拍摄的水平面的图像11中的特征物体31的坐标为(2.5、4)，特征物体32的坐标为(-0.5,3.5),则特征物体31的横向坐标的差值为0.5，纵向坐标的差值为0.5，特征物体32的横向坐标的差值为-0.5，纵向坐标的差值为-0.5，且均没有超过第一预设值范围，则在较小的误差范围内，可以认为无人机的状态为悬停稳定。若第一预设值范围为(-0.5m?0.5m)，则需要调整无人机的方向。
[0089]其中，S203中调整无人机的方向，包括:
[0090]当确定同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整该无人机；当确定同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整该无人机；
[0091]和/或，
[0092]当确定同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整该无人机；当确定同一特定区域的图像中的至少一个特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整该无人机。
[0093]在具体实施例中，同样以无人机正下方的水平面为特定区域进行举例说明。当确定连续拍摄到的水平面的图像中的至少一个特征物体或全部特征物体的坐标与初始坐标相比，发生变化，且变化值位于第一预设范围之内，则根据坐标发生变化的坐标差值，调节无人机的方向。例如，参见图4，特征物体31的初始坐标为(3、3)，再次拍摄的特征物体31的坐标为(5、3)，特征物体32的初始坐标为(0、4)，再次拍摄的特征物体32的坐标为(2、4)。为了将特征物体的坐标与初始坐标重合，需要调整无人机的方向，即沿着X轴向X轴的负方向调整，直到下一次拍摄到的特征物体的坐标与初始坐标重叠。
[0094]其中，在确定多个特征物体的初始坐标时，该方法还包括:
[0095]确定多个特征物体之间的初始距离。
[0096]在具体实施例中，特征物体可能会相对运动，为了将静止状态的物体作为本实施例中的特征物体，需要确定多个特征物体之间的初始距离，防止多个特征物体中有一个或者多个产生运动，而造成判定为是无人机的运动。另外，当多个特征物体发生移动，且多个特征物体保持相对静止的状态的可能性较小，在实际应用中可以忽略这种情况。因此，确定多个特征物体之间的初始距离，用以判断多个特征物体中的任一或者多个特征物体是否产生运动也是一种优选方案。
[0097]其中，在确定同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外后，且调整无人机的方向之前，该方法还包括:
[0098]判断多个特征物体之间的距离与多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整无人机的方向；
[0099]否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在特定区域的图像中建立坐标系确定多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于第二预设范围之外的特征物体。
[0100]需要说明的是，重新拍摄特定区域的图像中的特定区域可以与初次拍摄的特定区域范围相同，也可以与初次拍摄的特定区域范围不同而重新选择区域。本发明实施例不做具体限定。
[0101]在具体实施例中，第二预设范围是指可以在实际应用中，可以接收特征物体产生小距离运动的范围，例如，若多个特征物体之间的相对距离的变化值在-lm-lm之间，属于正常现象，不属于特征物体的相对运动，则可以设置第二预设范围为(_lm、lm)。本实施例不做具体限定。
[0102]在具体实施例中，根据第二预设范围的值，确定多个特征物体之间是否存在相对运动，当确定多个特征物体之间的距离与初始距离的变化值位于第二预设范围之内，则确定多个特征物体处于静止状态，仅根据多个特征物体的坐标与初始坐标之间的变化值来确定是否调整无人机的方向；当确定多个特征物体之间的距离与初始距离的变化值位于第二预设范围之外，则确定多个特征物体之间产生了相对运动，则需要重新确定特征物体，且重新确定的特征物体中不包括产生运动的特征物体。例如，假设第二预设范围为(_0.5、0.5)，参见图6，特征物体31的初始坐标为(3、3)，特征物体32的初始坐标为(0、3)，即特征物体31和特征物体32之间的初始距离为3。再次拍摄到的特征物体31的坐标为(3、3)，特征物体32的坐标为(1、3)，则再次拍摄到的特征物体31和特征物体32之间的相对距离为2，因此，特征物体31和特征物体32之间的距离与初始距离的变化值为1，且位于第二预设范围(-0.5、0.5)之外，且确定需要重新拍摄水平面的图像，并重新确定特征物体，且因为特征物体32的坐标产生了变化，因此重新确定的特征物体中最好不要包括特征物体 32。防止特征物体32为一个运动的物体。
[0103]综上所述，本发明中通过采用无人机拍摄的特定区域的图像，确定多个特征物体，且通过在特定区域的图像中建立坐标系来确定每个特征物体的初始坐标，并确定多个特征物体之间的初始距离;然后通过周期连续拍摄的同一特定区域的图像中的该多个特征物体确定的坐标，与相对应的初始坐标相比，若多个特征物体中至少一个特征物体的坐标与初始坐标的差位于第一预设范围之外，则认为该特征物体或者无人机产生水平位移;进一步地，根据多个特征物体之间的相对距离与初始距离的差值确定多个特征物体是否产生水平方向的相对运动，若是，则需要重新拍摄特定区域的图像，并重新确定多个特征物体，且重新确定的特征物体中不包括产生水平运动的物体，若否，则根据多个特征物体的坐标与初始坐标的差值来确定调整无人机的方向，直到再次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标重叠或者差值位于第一预设范围之内。因此，本发明提供的无人机的悬停定位方法，仅需要无人机自带的航拍机或者摄像机，以及简单的坐标计算就能实现无人机悬停的定位，不仅简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
[0104]为了进一步更加清楚地明白本发明提供的无人机的悬停定位方法的整个流程，下面通过具体实施例详细介绍。
[0105]参见图7，本发明实施例提供的一种无人机的悬停定位方法，包括步骤:
[0106]S601、当无人机处于悬停状态后，初次拍摄无人机下方的水平面的图像；
[0107]其中拍摄水平面的图像是航拍机或者摄像头与无人机之间保持固定不变的姿势。
[0108]S602、在初次拍摄的水平面的图像中寻找特征物体，并判断寻找的特征物体是否至少为2个，若只能找到1个，则返回步骤S601，否则执行步骤S603;
[0109]S603、在该水平面的图像中任意位置建立坐标系，并且确定每个特征物体的初始坐标；
[0110]S604、按照周期连续拍摄无人机下方的水平面的图像，并确定该多个特征物体的坐标；
[0111]S605、判断该多个特征物体的坐标与该多个特征物体的初始坐标之间的差是否位于第一预设范围之间，若是则执行步骤S604，否则执行步骤S606;
[0112]S606、判断该多个特征物体之间的相对距离与该多个特征物体之间的初始距离的差是否位于第二预设范围之内，若是则执行步骤S607，否则执行步骤S601;
[0113]S607、根据多个特征物体的坐标与该多个特征物体的初始坐标之间的差值，对无人机进行方向的调整，然后继续执行步骤S604。
[0114]本发明实施例中对无人机的调整，是根据多个特征物体的坐标与该多个特征物体的初始坐标之间的差值进行调整，无人机调整后的状态是否与无人机的初始状态相同，还需要通过不停的拍摄无人机特定区域的图像中的特征物体的坐标进行判定。
[0115]因此本实施例中提供的无人机的悬停定位方法在无人机进行悬停之后，周期性的拍摄特定区域的图像实时监督该无人机的悬停定位状态，提高了定位的精准度。其中，选取至少2个特征物体，是为了防止特征物体处于运动状态，且无人机产生于特征物体相同的运动，比如水平移动或者自旋;通过选取多的特征物体作为参照物体，提高了无人机悬停定位的精准度;通过特征物体的坐标变化值来调整无人机的算法较为简单，便于实现，且适用性较强;检测多个特征物体之间的相对距离，并控制在第二预设范围之内，避免了无人机跟随特征物体运动的可能;直接采用无人机自带的设备来实现无人机的悬停定位方法，并未增加方法的成本。
[0116]参见图8，本发明提供的一种无人机的悬停定位装置，包括:
[0117]确定初始坐标单元71，用于当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标；
[0118]确定多个特征物体单元72，用于按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标；
[0119]调整无人机单元73，用于当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之内。
[0120]较佳地，确定初始坐标单元71通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，具体用于:
[0121]在所述特定区域的图像中建立横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。
[0122]较佳地，确定初始坐标单元71确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，具体用于:
[0123]将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。
[0124]较佳地，调整无人机单元73中同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，具体包括:
[0125]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或；
[0126]所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。
[0127]较佳地，调整无人机单元73，具体用于:
[0128]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机；
[0129]和/或，
[0130]当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。
[0131]较佳地，确定初始坐标单元71还用于:
[0132]确定所述多个特征物体之间的初始距离。
[0133]较佳地，调整无人机单元73在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外之后，且调整所述无人机的方向之前，还用于:
[0134]判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向；
[0135]否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。
[0136]较佳地，所述多个特征物体为静止不动的物体。
[0137]综上所述，本发明中通过采用无人机拍摄的特定区域的图像，确定多个特征物体，且通过在特定区域的图像中建立坐标系来确定每个特征物体的初始坐标，并确定多个特征物体之间的初始距离;然后通过周期连续拍摄的同一特定区域的图像中的该多个特征物体确定的坐标，与相对应的初始坐标相比，若多个特征物体中至少一个特征物体的坐标与初始坐标的差位于第一预设范围之外，则认为该特征物体或者无人机产生水平位移;进一步地，根据多个特征物体之间的相对距离与初始距离的差值确定多个特征物体是否产生水平方向的相对运动，若是，则需要重新拍摄特定区域的图像，并重新确定多个特征物体，且重新确定的特征物体中不包括产生水平运动的物体，若否，则根据多个特征物体的坐标与初始坐标的差值来确定调整无人机的方向，直到再次拍摄的同一特定区域的图像中的多个特征物体的坐标与初始坐标重叠或者差值位于第一预设范围之内。因此本实施例中提供的无人机的悬停定位方法在无人机进行悬停之后，周期性的拍摄水平面的图像实时监督该无人机的悬停定位状态，提高了定位的精准度。其中，选取至少2个特征物体，是为了防止特征物体处于运动状态，且无人机产生于特征物体相同的运动，比如水平移动或者自旋;通过选取多的特征物体作为参照物体，提高了无人机悬停定位的精准度;通过特征物体的坐标变化值来调整无人机的算法较为简单，便于实现，且适用性较强;检测多个特征物体之间的相对距离，并控制在第二预设范围之内，避免了无人机跟随特征物体运动的可能;直接采用无人机自带的设备来实现无人机的悬停定位方法，并未增加方法的成本。
[0138]本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0139]本发明是参照根据本发明实施例的方法、设 备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0140]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0141]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0142]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种无人机的悬停定位方法，其特征在于，该方法包括: 当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标； 按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标； 当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于所述第一预设范围之内。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，包括: 在所述特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，包括: 将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，包括: 所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或； 所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述调整所述无人机的方向，包括: 当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机； 和/或， 当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述多个特征物体的初始坐标时，该方法还包括: 确定所述多个特征物体之间的初始距离。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外后，且调整所述无人机的方向之前，该方法还包括: 判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向； 否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。8.根据权利要求1-7任一权项所述的方法，其特征在于，所述多个特征物体为静止不动的物体。9.一种无人机的悬停定位装置，其特征在于，该装置包括: 确定初始坐标单元，用于当无人机处于悬停状态后，镜头朝下初次拍摄特定区域的图像，确定所述特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标； 确定多个特征物体单元，用于按照预设周期连续拍摄同一特定区域的图像，确定所述同一特定区域的图像中的与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的多个特征物体，以及通过在所述同一特定区域的图像中建立与所述初次拍摄特定区域的图像中相同的坐标系确定所述多个特征物体的坐标； 调整无人机单元，用于当确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化位于第一预设范围之外时，调整所述无人机的方向，使所述无人机下一次拍摄的同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于所述第一预设范围之内。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定初始坐标单元通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，具体用于: 在所述特定区域的图像中建立包括横向和纵向且相互垂直的坐标系，并确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述确定初始坐标单元确定所述多个特征物体在所述坐标系中的初始坐标，具体用于: 将所述多个特征物体的边缘位置或者中心位置作为所述多个特征物体的参考点，确定所述多个特征物体的初始坐标。12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述调整无人机单元所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外，具体包括: 所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标与该特征物体的初始横向坐标的变化值位于第一预设范围之外;和/或； 所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标与该特征物体的初始纵向坐标的变化值位于第一预设范围之外。13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述调整无人机单元，具体用于: 当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标大于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的横向坐标小于该特征物体的初始横向坐标，则按照横向坐标的正方向调整所述无人机； 和/或， 当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标大于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的负方向调整所述无人机；当确定所述同一特定区域的图像中的至少一个所述特征物体的纵向坐标小于该特征物体的初始纵向坐标，则按照纵向坐标的正方向调整所述无人机。14.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定初始坐标单元还用于: 确定所述多个特征物体之间的初始距离。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述调整无人机单元在确定所述同一特定区域的图像中的所述多个特征物体的坐标与初始坐标的变化值位于第一预设范围之外之后，且调整所述无人机的方向之前，还用于: 判断所述多个特征物体之间的距离与所述多个特征物体之间的初始距离的变化值是否位于第二预设范围之内，若是，则调整所述无人机的方向； 否则，重新拍摄特定区域的图像，并确定重新拍摄的特定区域的图像中的多个特征物体，以及通过在所述特定区域的图像中建立坐标系确定所述多个特征物体的初始坐标，其中重新确定的多个特征物体不包括坐标产生变化、且变化值位于所述第二预设范围之外的特征物体。16.根据权利要求9-15任一权项所述的装置，其特征在于，所述多个特征物体为静止不动的物体。
【专利摘要】本发明公开了一种无人机的悬停定位方法及装置，用以通过无人机自带的航拍机拍摄的特定区域的图像，以及该图像中寻找的多个特征物体对该无人机的悬停进行定位，从而简化了无人机的悬停定位方法，减少了成本。因此，本发明是通过无人机自带的航拍机拍摄的同一特定区域的图像，以及从该图像中确定的多个特征物体，判断该特征物体的坐标是否发生变化，来确定无人机的悬停是否定位在一个位置。本发明提供的无人机的悬停定位方法不需要增加额外的摄像机或者GPS模块，也不需要复杂的光流算法，所以不仅简化了无人机的悬停定位方法，而且减少了成本，且适用性强。
【IPC分类】H04N7/18, B64D47/08, H04N5/232, G05D1/10
【公开号】CN105487555
【申请号】CN201610023340
【发明人】邓志吉
【申请人】浙江大华技术股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月14日
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