一种智能多模式飞行拍摄设备的制造方法
一种智能多模式飞行拍摄设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及航空和自动控制技术领域，具体涉及一种智能多模式飞行拍摄设备。
【背景技术】
[0002]无人机在航空拍摄、飞行表演、防灾救险、科学考察等领域有着广阔的应用。随着电子技术的飞速发展，小型、微型无人机在远程遥控、续航时间、飞行品质上有了明显的突破，成为了近几年兴起的通用航空领域关注焦点，被普遍认为具有良好的发展前景。
[0003]申请号为201310059457.5、发明名称为《一种基于视觉的无人机动态目标跟踪与定位方法》的中国发明专利申请公开了一种基于视觉的无人机动态目标跟踪与定位方法，所述方法包括视频处理，进行动态目标的检测和图像跟踪；云台伺服控制；建立影像中目标与现实环境中目标的对应关系，进一步测量摄像机与动态目标之间的距离，完成动态目标的精确定位；无人机飞控系统进行自主跟踪地面动态目标飞行。本发明完成对运动目标的检测、图像跟踪，自动偏转光轴，使动态目标始终呈现在成像平面中央，在获取无人机高度信息的基础上依据建立的模型实时测量无人机与动态目标之间的距离，从而实现对动态目标的定位，以此作为反馈信号，形成闭环控制，引导无人机的跟踪飞行。然而本发明只能实现对目标对象的自动跟踪，不能在自动跟踪的基础上完成对目标对象的智能拍摄。
[0004]申请号为201410076366.7、发明名称为《一种无人机三维航空摄影测树方法》的中国发明专利申请公开了一种无人机三维航空摄影测树方法。采用多旋翼无人机作为遥感平台，集3D数码相机、差分GPS和陀螺平台于一体，利用数字摄影技术，获取高地面分辨率，大比例尺的低空无人遥感影像，实现获取的影像资料时效性强，分辨率高。但本发明只是针对固定的目标对象进行拍摄，同样也不能完成对目标对象的智能拍摄。
[0005]现有的飞行拍摄设备可以通过遥感技术、自动定位技术等组合，来实现自动跟踪目标对象，并进行持续拍摄的功能，但是现有技术中自动追踪目标对象的效果单一，一般就是在远离目标对象的预设高度和角度，按照与目标相当的移动速度进行持续拍摄，这样拍摄得到的视频展示效果单一、震撼性弱。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的发明目的是提供一种智能多模式飞行拍摄设备，针对上述问题，在传统自动跟拍目标对象的技术基础上，以丰富的拍摄模式完成智能化情景式拍摄，无需对目标对象进行手动操纵，就能够生成具有镜头感、震撼效果的拍摄成果。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下:
[0008]一种智能多模式飞行拍摄设备，所述飞行拍摄设备包括机架、飞行机构、拍摄装置和控制机构，所述控制机构连接所述机架、飞行机构和拍摄装置，接收来自所述飞行机构和拍摄装置的、用于控制所述飞行拍摄设备飞行到指定高度及调节所述拍摄装置的信号，所述控制机构还包括自动跟踪模块、拍摄动作设置模块和拍摄策略设置模块，
[0009]其中，所述自动跟踪模块通过所述拍摄装置识别目标对象，根据所述目标对象的移动轨迹实现航迹追踪，跟随拍摄；
[0010]所述拍摄动作设置模块预定义所述飞行拍摄设备的至少一种拍摄动作；
[0011 ] 所述拍摄策略设置模块连接所述自动跟踪模块和拍摄动作设置模块，根据所述目标对象的预设条件设置相应的拍摄策略，满足所述预设条件时，执行对应的所述拍摄动作。
[0012]进一步的，所述拍摄动作设置模块包括飞行动作设置单元和/或云台动作设置单元和/或飞行动作与云台动作的组合设置单元。
[0013]进一步的，所述拍摄策略设置模块包括场景策略设置单元，以所述目标对象的场景特征作为所述场景策略的预设条件，当满足某一场景特征时，所述飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。
[0014]进一步的，所述拍摄策略设置模块包括时间策略设置单元，即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。
[0015]进一步的，所述飞行拍摄设备还包括仲裁机制执行模块，连接所述场景策略设置单元和时间策略设置单元作为其输入，适用于当所述场景策略设置单元和所述时间策略设置单元同时满足执行条件时，通过所述仲裁机制执行模块来判断当前的拍摄动作。
[0016]进一步的，所述仲裁机制执行模块输出信号至所述控制机构，预设优先执行当前正在执行的拍摄策略。
[0017]进一步的，所述飞行拍摄设备还包括云台机构，所述拍摄装置设置在所述云台机构上。
[0018]进一步的，所述飞行机构包括电子调速器、电机和螺旋桨，所述电子调速器的输出端连接所述电机，所述螺旋桨的下部设置有一快拆件，所述螺旋桨通过所述快拆件与所述电机活动连接，所述电机控制所述螺旋桨以不同转速旋转。
[0019]本实用新型公开了一种智能多模式飞行拍摄设备，在传统自动跟踪拍摄目标对象的技术基础上，增加较为丰富的拍摄模式，引入具有规律性的拍摄动作与拍摄策略，不需要任何人为操作，即可智能拍摄得到具有镜头感、震撼效果的视频成果。
[0020]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够使得本实用新型的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本实用新型的【具体实施方式】进行举例说明。
【附图说明】
[0021]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0022]图1示出了根据本实用新型实施例一的智能多模式飞行拍摄设备结构框图；
[0023]图2示出了根据本实用新型实施例二的智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法流程图；
[0024]图3示出了根据本实用新型实施例三的智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0026]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0027]为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。
[0028]在对本实用新型实施例进行详述前，首先对本实用新型中的智能多模式飞行拍摄设备进行一个描述。
[0029]本实用新型所述飞行拍摄设备以无人机为例进行说明，无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。
[0030]本实用新型实施例中优选的无人机为多旋翼无人机(或称为多旋翼飞行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六且为偶数的无人机，所述多旋翼无人机包括呈长条流线型的机身，机身大致为长方体结构，其边角及转角处均为流线型过渡，以使得空气在机身的表面流过时表现为层流，从而降低多旋翼无人机在飞行过程中的阻力。优选的，机身由碳纤维材料制成，在满足较高使用强度和刚 度的前提下，可大幅减轻机身的重量，从而降低多旋翼无人机的动力需求以及提高多旋翼无人机的机动性。当然，在本实用新型的其他实施例中，机身还可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。机身上设有多个相对于所述机身中的对称平面呈对称分布的浆臂，每一个浆臂远离所述机身的一端设有桨叶组件，所述桨叶组件包括安装在所述浆臂上的电机和连接在所述电机的输出轴上的桨叶，每一片桨叶的旋转轴线均位于同一圆柱面上。
[0031]当然，所述多旋翼无人机的说明只是一个简单说明，具体还包括许多其他的组成构件，也还有其他许多种无人机类型，均可以用于实现本实用新型的目的，在此不再赘述。
[0032]但是，从消费级市场的需求以及用户对于飞行拍摄的操纵便利性的发展趋势来看，本实用新型技术方案的飞行拍摄设备主要是指小、微型多旋翼无人机，这种无人机因为体积小、成本低、飞行稳定性较好，飞行拍摄成本低等，逐渐占领了消费级的航拍市场。
[0033]实施例一、一种智能多模式飞行拍摄设备。
[0034]图1为本实用新型实施例一的智能多模式飞行拍摄设备结构框图，本实用新型实施例将结合图1进行具体说明。
[0035]如图1所示，本实用新型实施例提供了一种智能多模式飞行拍摄设备，所述飞行拍摄设备包括机架101、飞行机构105、拍摄装置103和控制机构104，所述控制机构104连接所述机架101、飞行机构105和拍摄装置103，接收来自所述飞行机构105和拍摄装置103的、用于控制所述飞行拍摄设备飞行到指定高度及调节所述拍摄装置103的信号，所述控制机构104还包括自动跟踪模块102、拍摄动作设置模块106和拍摄策略设置模块107，其中:
[0036]所述自动跟踪模块102通过所述拍摄装置103识别目标对象，根据所述目标对象的移动轨迹实现航迹追踪，跟随拍摄；
[0037]所述拍摄动作设置模块106预定义所述飞行拍摄设备的至少一种拍摄动作；
[0038]所述拍摄策略设置模块107连接所述自动跟踪模块102和拍摄动作设置模块106，根据所述目标对象的预设条件设置相应的拍摄策略，满足所述预设条件时，执行对应的所述拍摄动作。
[0039]本实用新型实施例中优选的，所述飞行拍摄设备为无人机，所述无人机为多旋翼飞行器，尤其适用于小型、微型多旋翼飞行器。
[0040]本实用新型实施例中优选的，所述飞行机构105包括电子调速器、电机和螺旋桨，所述电子调速器的输出端连接所述电机，所述螺旋桨与所述电机连接，所述电机控制所述螺旋桨以不同转速旋转。
[0041]本实用新型实施例中优选的，所述飞行拍摄设备还可以包括云台机构，将所述拍摄装置103设置在所述云台机构上，从而可以实现所述拍摄装置103的灵活运动，而不是固定在所述飞行拍摄设备上，其中所述云台机构包括挂载件、固定支架、电机、云台机架、相机支架和相机。
[0042]下面以四旋翼无人机进行举例说明，所述四旋翼无人机包括机架、飞行机构、云台机构和控制机构，机架沿其机体伸出四只机臂，机体下部设置有脚架，机臂和脚架均可为轻质固定结构或轻质可折叠结构，飞行机构设置于四只机臂的末端，云台机构通过挂载杆挂载于无人机机体底部，云台机构上安装有相机，云台机构用于调节相机光轴与地面的拍摄角度，控制机构104用于控制无人机飞行到指定高度及调节云台机构翻转。该飞行机构105包括电子调速器、电机和螺旋桨，电子调速器的输出端连接电机，螺旋桨的下部设置有一快拆件，螺旋桨通过该快拆件与电机活动连接，电机控制螺旋桨以不同转速旋转。所述云台机构包括挂载件、固定支架、X轴电机、云台机架、相机支架、Y轴电机和相机，所述挂载件的一端设置有卡口，挂载件通过该卡口卡合于挂载杆上，挂载件的另一端与固定支架固连，固定支架的下部固连X轴电机，X轴电机的输出轴与云台机架相连，X轴电机控制云台机架旋转；所述云台机架为U型结构，该云台机架的一端固连有Y轴电机，云台机架的另一端对称设置有转轴；所述相机支架也为U型结构，该相机支架的一端与Y轴电机的输出轴相连，相机支架的另一端与转轴相连，Y轴电机控制相机支架旋转；所述相机固连于相机支架上。
[0043]所述云台机构还包括陀螺仪、X轴电子调速器和Y轴电子调速器，所述陀螺仪的输入端与所述接收机相连，该陀螺仪分别控制所述X轴电子调速器和所述Y轴电子调速器动作，所述X轴电子调速器连接所述X轴电机，所述Y轴电子调速器连接所述Y轴电机。
[0044]本实用新型实施例中优选的，所述控制机构104还包括主控制器、电池、GPS导航仪、IMU模块(Inertial measurement unit，惯性测量单元)和接收机，所述主控制器的输入端分别与所述GPS导航仪、所述IMU模块的输出端相连，所述主控制器的输出端连接所述电子调速器和所述接收机，所述电子调速器的输出端连接所述电机，所述接收机的输出端连接所述陀螺仪，所述电池为无人机动作供电。
[0045]所述机架101、挂载件、固定支架、云台机架和相机支架均为碳纤维材质，体积小重量轻。
[0046]通过所述GPS导航仪的定位可以准确反馈当前的地理位置信息，通过所述IMU模块则准确反馈角速率与加速度信息，而飞行姿态信息则通过陀螺仪反馈，所述主控制器根据上述反馈信息，结合预设的策略自动驱动云台机构的X轴电机和Y轴电机，从而控制相机在X、Y两个方向上运动，使相机光轴与大地表面的拍摄角度可以按照预想进行自动调整，实现各种想要的拍摄动作。
[0047]所述相机为佳能S120数码相机。
[0048]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄动作设置模块包括飞行动作设置单元和/或云台动作设置单元和/或飞行动作与云台动作的组合设置单元。
[0049]具体的，所述飞行动作设置单元，即通过对所述飞行拍摄设备的控制，实现预设好的规定飞行动作，比如包括围绕目标对象环绕飞行、追踪目标对象的同时向上飞行、追踪目标对象的同时向下飞行、追踪目标的同时向自身左侧飞行、追踪目标对象的同时向自身右侧飞行等；所述云台动作设置单元，即通过信号控制实现预设好的云台动作，比如云台向上方调整拍摄角度、云台向下方调整拍摄角度、云台向自身左侧调整拍摄角度、云台向自身右侧调整拍摄角度等；所述飞行动作与云台动作的组合设置单元，即通过对所述飞行拍摄设备的控制实现飞行动作的同时，云台同时完成预设好的动作，两者共同配合，完成特定拍摄效果。
[0050]例如，控制所述飞行拍摄设备围绕目标对象环绕飞行时，云台机构始终保持对目标对象的稳定拍摄；再例如，控制所述飞行拍摄设备向上飞行的同时，云台机构向自身左侧调整拍摄角度，旋转360度；再如，还可控制所述飞行拍摄设备朝着目标前进的方向，超越目标对象。
[0051]利用上述飞行动作设置单元和/或云台动作设置单元的组合，就能实现一些特定的情景式拍摄功能。
[0052]如果将追踪飞行拍摄的模式定义为基本拍摄模式，所述基本拍摄模式可以是【背景技术】中所述自动跟踪目标对象的拍摄模式，还可以根据目标对象携带的信号源来实现信号追踪等。那么，可以将环绕目标对象飞行拍摄的功能定义为环绕拍摄情景模式；可以将旋转360度拍摄的功能定义为全景拍摄情景模式；除此之外，还可以有更多飞行动作和云台动作的组合，例如边上升边追踪目标对象拍摄，例如左右摇摆拍摄，例如飞行超越目标对象，拍摄目标对象正面等。
[0053]本实用新型另一个实施例中，所述云台动作不是必须的。事实上，对于某些简化的情况下，比如为了降低设备成本，可以牺牲一部分功能性。比如飞行拍摄设备不设置云台，拍摄装置采用基本固定的方式，固定在所述飞行拍摄设备上，此时，同样可以通过飞行拍摄设备飞行动作的控制，完成丰富的拍摄任务。跟踪拍摄、拉远拉近拍摄、围绕拍摄、绕前拍摄等，均可以通过对所述飞行拍摄设备的飞行速度、飞行高度、飞行方向等的控制来同样实现。
[0054]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄策略设置模块包括场景策略设置单元，以所述目标对象的场景特征作为所述场景策略的预设条件，当满足某一场景特征时，所述飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。
[0055]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄策略设置模块包括时间策略设置单元，即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。
[00 56]本实用新型实施例中优选的，所述飞行拍摄设备还包括仲裁机制执行模块，连接所述场景策略设置单元和时间策略设置单元作为其输入，适用于当所述场景策略设置单元和所述时间策略设置单元同时满足执行条件时，通过所述仲裁机制执行模块来判断当前的拍摄动作。
[0057]本实用新型实施例中优选的，所述仲裁机制执行模块输出信号至所述控制机构，预设优先执行当前正在执行的拍摄策略。
[0058]上面的所述四旋翼无人机以具体的例子作进一步的描述，但这里的例子仅是为了说明更加容易理解，而不是用于限制本实用新型的适用范围。
[0059]实施例二、智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法。
[0060]无人机用于航拍已经得到广泛运用，目前已有跟踪目标对象进行拍摄的无人机，其主要原理是利用了视觉追踪系统，通过拍摄装置判断和识别目标对象，这里所述拍摄装置可以是摄像头，也可以是相机，然后根据识别目标对象的移动轨迹，实现航迹追踪，跟随拍摄。此外，用于实现自动跟踪的技术还有很多其他选择，比如在被跟踪的目标对象身上设置信号发射器，无人机根据该信号发射机所发出的信号来进行目标跟踪等。但是现有的跟踪追拍技术，只关注目标对象不要丢失，无论目标是以什么方式来移动，航拍角度基本上是比较固定的。这样的方式进行航拍，最终得到的摄影片其效果单一、缺乏现场感。
[0061]事实上，如果不是采用自动跟踪的拍摄技术，现有技术也主要是通过人为遥控无人机来实现拍摄过程，这个遥控过程既包括无人机的飞行线路，也包括无人机上摄像设备的拍摄角度，依托于有经验的操控者，能够实现地面上无法拍摄得到的角度与组合效果。
[0062]上述两种方式存在的问题是，这两种拍摄方式各有其特点，自动跟拍的便捷性和科技感与人工控拍的艺术感和灵活性不能兼得。
[0063]图2为本实用新型实施例二的智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法流程图，包括以下步骤:
[0064]步骤S201:通过安装于所述飞行拍摄设备上的拍摄装置捕捉目标对象；
[0065]步骤S202:判断捕捉目标对象是否成功；如果成功，则执行下一步；反之，跳转到步骤S206 ；
[0066]步骤S203:当捕捉目标对象成功后执行基本拍摄模式；
[0067]步骤S204:实时判断是否满足相应的拍摄策略；如果满足，则向下执行；反之，跳回到步骤S203 ；
[0068]步骤S205:控制所述飞行拍摄设备执行所述拍摄策略的相应拍摄动作；
[0069]步骤S206:结束。
[0070]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄策略包括场景策略，S卩，将所述目标对象的场景特征作为所述场景策略的预设条件，当满足某一场景特征时，所述飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。
[0071]本实用新型实施例中优选的，所述场景特征可以包括目标对象的移动速度、移动方向、移动加速度、障碍情况和/或目标对象数量等。
[0072]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄策略包括时间策略，即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。
[0073]除了单独使用上述两种拍摄策略之外，还可以结合使用上述两种拍摄策略，此时，还应包括一个仲裁机制，即当所述场景策略和所述时间策略同时满足执行条件时，通过执行仲裁机制来判断当前的拍摄动作。
[0074]本实用新型实施例中优选的，所述仲裁机制优先执行当前正在执行的拍摄策略。当然，在其他实施例中，也可以设置优先执行所述场景策略或者时间策略。
[0075]本实用新型实施例一中所述情景模式的拍摄，既可以是预先设计好的以时间轴为基础的拍摄策略，也可以是根据目标对象的具体情况进行判断的智能化拍摄策略，也即场景策略。
[0076]关于依据时间轴实施的时间策略，举例如下:
[0077]比如预先设计好，在基本拍摄模式下，追踪飞行拍摄5秒后，执行10秒的环绕拍摄，然后继续追踪飞行拍摄5秒，然后执行2秒的摇摆拍摄，然后继续追踪飞行拍摄3秒，然后执行全景拍摄，完成全景拍摄之后返航。
[0078]关于智能化拍摄策略也即所述场景策略，举例如下:
[0079]可以将目标对象的移动速度、环境状况等作为条件，预设对应的拍摄策略，飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。
[0080]例如:
[0081]基本拍摄模式下，执行自动追踪目标对象并拍摄的任务，飞行速度与目标对象移动速度相匹配，飞行高度为5米；
[0082]当目标对象移动速度在5m/s以上时，执行基本拍摄模式，即追踪飞行拍摄；
[0083]当目标对象移动速度在3-5m/s范围内，且持续5秒以上时，执行一次飞行超越目标，并控制云台始终保持对目标对象的“拍正脸”模式；
[0084]当目标对象停止移动保持3秒以上时，执行一次环绕拍摄；
[0085]当完成5次非基本拍摄模式的拍摄后，执行返航命令。
[0086]通过调整上述拍摄策略的具体参数，可以实现不同的智能化拍摄，最简单的，仅仅只是基本拍摄模式与环绕模式的组合也能让单调枯燥的跟踪拍摄效果改进成为一个有丰富展示效果的“大片”。
[0087]例如，只需要将飞行拍摄设备简单设置为执行基本拍摄模式的跟踪拍摄，当目标停止移动5秒后，实施环绕拍摄，然后返航的工作方式。然后用户让飞行拍摄设备启动飞行拍摄，之后用户只需完成慢跑I分钟，途径栈桥抵达小岛，然后停留不动的运动过程，则飞行拍摄设备能够自动完成沿途跟踪拍摄，并且，当用户抵达小岛之后，对用户所在地进行环绕拍摄的效果，在最简便的条件下，能够帮助用户完成有设计的拍摄效果。
[0088]再例如，当所述无人机检测到当前正在拍摄的目标对象周围出现多个与目标对象类似的个体时，判断为进入合影拍摄模式，此时调整焦距与拍摄角度、拍摄距离，完成合影拍摄。
[0089]可调的策略与参数，决定了这种飞行拍摄设备的智能化程度，用户可以根据其使用熟悉程度自由的确定，是完成简单直接有创意的拍摄效果，还是专业的长镜头拍摄。无论对于什么类型的用户，都能从中充分感受到拍摄的乐趣。
[0090]这些预定义的情景模式，具有不同拍摄呈现效果。如果在追踪目标拍摄的过程中，结合使用这些情景拍摄模式，就可以实现在无需专业人员配合的情况下，完成具有各种丰富拍摄效果的用户自拍视频，极大降低了拍摄成本，并且也提高了使用体验。
[0091]本实用新型实施例中优选的，基于时间轴的拍摄策略与基于场景的拍摄策略，还可以结合使用，只需要制定适当的冲突裁决机制，就能实现多种策略的共存。事实上，最为常见的方式，就是存在冲突裁决机制，如果裁决机制有效，则按照裁决结果执行相应的策略，如果裁决机制失效，则判定执行基本拍摄模式的飞行。
[0092]本实用新型实施例虽然提供的拍摄策略和拍摄动作是有限的、相对固定的，但是结合用户的使用和目标对象的情况，能够衍生出具有无限需求的消费市场。
[0093]总之，本实用新型实施例提出了一种方法，在自动跟踪技术的基础上，提出了增加较为丰富的拍摄模式，通过引入具有规律性的拍摄动作与拍摄策略，在完全无需人为操控的情况下，也能实现极佳的拍摄效果。一旦感应到目标对象在一个预定时间(比如5秒)之内，没有发生位置变换，则转入围绕目标对象旋转拍摄的模式；或者感应目标对象的移动速度减半的情况下，自动转入绕前拍摄的模式；如此无需对目标对象手动操纵，就能够生成具有镜头感、震撼效果的拍摄效果。
[0094]实施例三、智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法。
[0095]图3为本实用新型实施例三的智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法流程图，包括以下步骤:
[0096]步骤S301:开始；
[0097]步骤S302:摄影装置捕捉目标对象；
[0098]步骤S303:判断捕捉目标对象是否成功；如果成功，则进入下一步；反之，跳转到步骤S315 ；
[0099]步骤S304:获取定时策略，设置定时器；
[0100]步骤S305:所述智能多模式飞行拍摄设备执行伴飞模式；
[0101]步骤S306:判断所述飞行拍摄设备是否触发智能拍摄模式；如果是，则进入下一步；反之，跳转到 步骤S311 ；
[0102]步骤S307:判断根据场景策略将要执行的拍摄动作是否与现有正在执行的策略的拍摄动作相冲突；如果有冲突，则跳转到步骤S309 ;反之，进入下一步；
[0103]步骤S308:所述飞行拍摄设备执行场景策略预设的拍摄动作；
[0104]步骤S309:所述飞行拍摄设备执行仲裁机制；
[0105]步骤S310:预先设置优选执行当前策略；
[0106]步骤S311:判断定时器是否触发；如果是，则进入下一步；反之，跳转到步骤314 ;
[0107]步骤S312:判断预设的时间策略是否和现有执行策略相冲突；如果有冲突，则跳回到步骤S309 ;反之，进入下一步；
[0108]步骤S313:执行时间策略预设的拍摄动作；
[0109]步骤S314:判断是否结束伴飞模式；如果是，则跳转到步骤S316 ;反之，跳回到步骤S305继续执行伴飞模式；
[0110]步骤S315:提示捕捉失败；
[0111]步骤S316:结束。
[0112]在图3所示的方法流程图中，将所述的拍摄策略分为场景策略(将目标的移动速度、环境状况等作为条件，预设对应的拍摄策略)和时间策略(预定在执行伴飞模式后固定时间点上要执行的策略)，飞行拍摄设备在飞行过程中通过轮询场景策略条件来触发场景策略的执行，通过定时器来触发时间策略的执行。当冲突发生时(即场景策略和时间策略在某一时刻均满足执行条件)，需要通过执行仲裁机制来进行判断。客户可以通过定制化仲裁策略来满足自己的需求(如优先执行场景策略或者时间策略，优先执行当前已执行的策略等)。图3中采用了优先执行当前正在执行的策略作为示例。
[0113]在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0114]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0115]另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0116]所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0117]本实用新型可以带来这些有益的技术效果:本实用新型实施例公开的智能多模式飞行拍摄设备，在自动跟踪技术的基础上，预设拍摄策略包括场景策略和时间策略，将所述目标对象的移动速度、环境状况作为所述场景策略的预设条件，所述飞行拍摄设备依据预设好的飞行策略实施拍摄，所述时间策略以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作，增加了较为丰富的拍摄模式，通过引入具有规律性的拍摄动作与拍摄策略，在完全无需人为操控的情况下，也能实现极佳的拍摄效果。
[0118]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
[0119]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
[0120]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种智能多模式飞行拍摄设备，所述飞行拍摄设备包括机架、飞行机构、拍摄装置和控制机构，所述控制机构连接所述机架、飞行机构和拍摄装置，接收来自所述飞行机构和拍摄装置的、用于控制所述飞行拍摄设备飞行到指定高度及调节所述拍摄装置的信号，其特征在于:所述控制机构还包括自动跟踪模块、拍摄动作设置模块和拍摄策略设置模块， 其中，所述自动跟踪模块识别目标对象，针对所述目标对象实现航迹追踪，跟随拍摄； 所述拍摄动作设置模块预定义所述飞行拍摄设备的至少一种拍摄动作； 所述拍摄策略设置模块连接所述自动跟踪模块和拍摄动作设置模块，根据所述目标对象的预设条件设置相应的拍摄策略，满足所述预设条件时，执行对应的所述拍摄动作。2.根据权利要求1所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述拍摄动作设置模块包括飞行动作设置单元和/或云台动作设置单元和/或飞行动作与云台动作的组合设置单元。3.根据权利要求1或2所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述拍摄策略设置模块设置包括场景策略设置单元，以所述目标对象的场景特征作为所述场景策略的预设条件，当满足某一场景特征时，所述飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。4.根据权利要求3所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述拍摄策略设置模块设置包括时间策略设置单元，即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。5.根据权利要求4所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述飞行拍摄设备还包括仲裁机制执行模块，连接所述场景策略设置单元和时间策略设置单元作为其输入，适用于当所述场景策略设置单元和所述时间策略设置单元同时满足执行条件时，通过所述仲裁机制执行模块来判断当前的拍摄动作。6.根据权利要求5所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述仲裁机制执行模块输出信号至所述控制机构，预设优先执行当前正在执行的拍摄策略。7.根据权利要求1或2所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:还包括云台机构，所述拍摄装置设置在所述云台机构上。8.根据权利要求1或2所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述飞行机构包括电子调速器、电机和螺旋桨，所述电子调速器的输出端连接所述电机，所述螺旋桨的下部设置有一快拆件，所述螺旋桨通过所述快拆件与所述电机活动连接，所述电机控制所述螺旋桨以不同转速旋转。
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能多模式飞行拍摄设备，属于航空技术领域。飞行拍摄设备包括机架、飞行机构、云台机构和控制机构，云台机构上安装有拍摄装置，拍摄装置用于捕捉目标对象，满足拍摄策略设置模块预设的拍摄策略时，通过控制飞行拍摄设备执行拍摄动作设置模块设置的相应拍摄动作。预设拍摄策略包括场景策略和时间策略，将目标对象的移动速度、环境状况作为场景策略的预设条件，时间策略即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。通过本实用新型在传统自动跟拍目标对象的技术基础上，以丰富的拍摄模式完成智能化情景式拍摄，在完全无需人为操控的情况下，就能够生成具有镜头感、震撼效果的拍摄成果。
【IPC分类】H04N5/232, H04N5/225, B64D47/08
【公开号】CN204697171
【申请号】CN201520352274
【发明人】杨珊珊
【申请人】杨珊珊
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月27日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及航空和自动控制技术领域，具体涉及一种智能多模式飞行拍摄设备。
【背景技术】
[0002]无人机在航空拍摄、飞行表演、防灾救险、科学考察等领域有着广阔的应用。随着电子技术的飞速发展，小型、微型无人机在远程遥控、续航时间、飞行品质上有了明显的突破，成为了近几年兴起的通用航空领域关注焦点，被普遍认为具有良好的发展前景。
[0003]申请号为201310059457.5、发明名称为《一种基于视觉的无人机动态目标跟踪与定位方法》的中国发明专利申请公开了一种基于视觉的无人机动态目标跟踪与定位方法，所述方法包括视频处理，进行动态目标的检测和图像跟踪；云台伺服控制；建立影像中目标与现实环境中目标的对应关系，进一步测量摄像机与动态目标之间的距离，完成动态目标的精确定位；无人机飞控系统进行自主跟踪地面动态目标飞行。本发明完成对运动目标的检测、图像跟踪，自动偏转光轴，使动态目标始终呈现在成像平面中央，在获取无人机高度信息的基础上依据建立的模型实时测量无人机与动态目标之间的距离，从而实现对动态目标的定位，以此作为反馈信号，形成闭环控制，引导无人机的跟踪飞行。然而本发明只能实现对目标对象的自动跟踪，不能在自动跟踪的基础上完成对目标对象的智能拍摄。
[0004]申请号为201410076366.7、发明名称为《一种无人机三维航空摄影测树方法》的中国发明专利申请公开了一种无人机三维航空摄影测树方法。采用多旋翼无人机作为遥感平台，集3D数码相机、差分GPS和陀螺平台于一体，利用数字摄影技术，获取高地面分辨率，大比例尺的低空无人遥感影像，实现获取的影像资料时效性强，分辨率高。但本发明只是针对固定的目标对象进行拍摄，同样也不能完成对目标对象的智能拍摄。
[0005]现有的飞行拍摄设备可以通过遥感技术、自动定位技术等组合，来实现自动跟踪目标对象，并进行持续拍摄的功能，但是现有技术中自动追踪目标对象的效果单一，一般就是在远离目标对象的预设高度和角度，按照与目标相当的移动速度进行持续拍摄，这样拍摄得到的视频展示效果单一、震撼性弱。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的发明目的是提供一种智能多模式飞行拍摄设备，针对上述问题，在传统自动跟拍目标对象的技术基础上，以丰富的拍摄模式完成智能化情景式拍摄，无需对目标对象进行手动操纵，就能够生成具有镜头感、震撼效果的拍摄成果。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下:
[0008]一种智能多模式飞行拍摄设备，所述飞行拍摄设备包括机架、飞行机构、拍摄装置和控制机构，所述控制机构连接所述机架、飞行机构和拍摄装置，接收来自所述飞行机构和拍摄装置的、用于控制所述飞行拍摄设备飞行到指定高度及调节所述拍摄装置的信号，所述控制机构还包括自动跟踪模块、拍摄动作设置模块和拍摄策略设置模块，
[0009]其中，所述自动跟踪模块通过所述拍摄装置识别目标对象，根据所述目标对象的移动轨迹实现航迹追踪，跟随拍摄；
[0010]所述拍摄动作设置模块预定义所述飞行拍摄设备的至少一种拍摄动作；
[0011 ] 所述拍摄策略设置模块连接所述自动跟踪模块和拍摄动作设置模块，根据所述目标对象的预设条件设置相应的拍摄策略，满足所述预设条件时，执行对应的所述拍摄动作。
[0012]进一步的，所述拍摄动作设置模块包括飞行动作设置单元和/或云台动作设置单元和/或飞行动作与云台动作的组合设置单元。
[0013]进一步的，所述拍摄策略设置模块包括场景策略设置单元，以所述目标对象的场景特征作为所述场景策略的预设条件，当满足某一场景特征时，所述飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。
[0014]进一步的，所述拍摄策略设置模块包括时间策略设置单元，即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。
[0015]进一步的，所述飞行拍摄设备还包括仲裁机制执行模块，连接所述场景策略设置单元和时间策略设置单元作为其输入，适用于当所述场景策略设置单元和所述时间策略设置单元同时满足执行条件时，通过所述仲裁机制执行模块来判断当前的拍摄动作。
[0016]进一步的，所述仲裁机制执行模块输出信号至所述控制机构，预设优先执行当前正在执行的拍摄策略。
[0017]进一步的，所述飞行拍摄设备还包括云台机构，所述拍摄装置设置在所述云台机构上。
[0018]进一步的，所述飞行机构包括电子调速器、电机和螺旋桨，所述电子调速器的输出端连接所述电机，所述螺旋桨的下部设置有一快拆件，所述螺旋桨通过所述快拆件与所述电机活动连接，所述电机控制所述螺旋桨以不同转速旋转。
[0019]本实用新型公开了一种智能多模式飞行拍摄设备，在传统自动跟踪拍摄目标对象的技术基础上，增加较为丰富的拍摄模式，引入具有规律性的拍摄动作与拍摄策略，不需要任何人为操作，即可智能拍摄得到具有镜头感、震撼效果的视频成果。
[0020]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够使得本实用新型的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本实用新型的【具体实施方式】进行举例说明。
【附图说明】
[0021]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:
[0022]图1示出了根据本实用新型实施例一的智能多模式飞行拍摄设备结构框图；
[0023]图2示出了根据本实用新型实施例二的智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法流程图；
[0024]图3示出了根据本实用新型实施例三的智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0026]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0027]为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。
[0028]在对本实用新型实施例进行详述前，首先对本实用新型中的智能多模式飞行拍摄设备进行一个描述。
[0029]本实用新型所述飞行拍摄设备以无人机为例进行说明，无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为:无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。
[0030]本实用新型实施例中优选的无人机为多旋翼无人机(或称为多旋翼飞行器)，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六且为偶数的无人机，所述多旋翼无人机包括呈长条流线型的机身，机身大致为长方体结构，其边角及转角处均为流线型过渡，以使得空气在机身的表面流过时表现为层流，从而降低多旋翼无人机在飞行过程中的阻力。优选的，机身由碳纤维材料制成，在满足较高使用强度和刚 度的前提下，可大幅减轻机身的重量，从而降低多旋翼无人机的动力需求以及提高多旋翼无人机的机动性。当然，在本实用新型的其他实施例中，机身还可以由塑料或者其他任意使用的材料制成。机身上设有多个相对于所述机身中的对称平面呈对称分布的浆臂，每一个浆臂远离所述机身的一端设有桨叶组件，所述桨叶组件包括安装在所述浆臂上的电机和连接在所述电机的输出轴上的桨叶，每一片桨叶的旋转轴线均位于同一圆柱面上。
[0031]当然，所述多旋翼无人机的说明只是一个简单说明，具体还包括许多其他的组成构件，也还有其他许多种无人机类型，均可以用于实现本实用新型的目的，在此不再赘述。
[0032]但是，从消费级市场的需求以及用户对于飞行拍摄的操纵便利性的发展趋势来看，本实用新型技术方案的飞行拍摄设备主要是指小、微型多旋翼无人机，这种无人机因为体积小、成本低、飞行稳定性较好，飞行拍摄成本低等，逐渐占领了消费级的航拍市场。
[0033]实施例一、一种智能多模式飞行拍摄设备。
[0034]图1为本实用新型实施例一的智能多模式飞行拍摄设备结构框图，本实用新型实施例将结合图1进行具体说明。
[0035]如图1所示，本实用新型实施例提供了一种智能多模式飞行拍摄设备，所述飞行拍摄设备包括机架101、飞行机构105、拍摄装置103和控制机构104，所述控制机构104连接所述机架101、飞行机构105和拍摄装置103，接收来自所述飞行机构105和拍摄装置103的、用于控制所述飞行拍摄设备飞行到指定高度及调节所述拍摄装置103的信号，所述控制机构104还包括自动跟踪模块102、拍摄动作设置模块106和拍摄策略设置模块107，其中:
[0036]所述自动跟踪模块102通过所述拍摄装置103识别目标对象，根据所述目标对象的移动轨迹实现航迹追踪，跟随拍摄；
[0037]所述拍摄动作设置模块106预定义所述飞行拍摄设备的至少一种拍摄动作；
[0038]所述拍摄策略设置模块107连接所述自动跟踪模块102和拍摄动作设置模块106，根据所述目标对象的预设条件设置相应的拍摄策略，满足所述预设条件时，执行对应的所述拍摄动作。
[0039]本实用新型实施例中优选的，所述飞行拍摄设备为无人机，所述无人机为多旋翼飞行器，尤其适用于小型、微型多旋翼飞行器。
[0040]本实用新型实施例中优选的，所述飞行机构105包括电子调速器、电机和螺旋桨，所述电子调速器的输出端连接所述电机，所述螺旋桨与所述电机连接，所述电机控制所述螺旋桨以不同转速旋转。
[0041]本实用新型实施例中优选的，所述飞行拍摄设备还可以包括云台机构，将所述拍摄装置103设置在所述云台机构上，从而可以实现所述拍摄装置103的灵活运动，而不是固定在所述飞行拍摄设备上，其中所述云台机构包括挂载件、固定支架、电机、云台机架、相机支架和相机。
[0042]下面以四旋翼无人机进行举例说明，所述四旋翼无人机包括机架、飞行机构、云台机构和控制机构，机架沿其机体伸出四只机臂，机体下部设置有脚架，机臂和脚架均可为轻质固定结构或轻质可折叠结构，飞行机构设置于四只机臂的末端，云台机构通过挂载杆挂载于无人机机体底部，云台机构上安装有相机，云台机构用于调节相机光轴与地面的拍摄角度，控制机构104用于控制无人机飞行到指定高度及调节云台机构翻转。该飞行机构105包括电子调速器、电机和螺旋桨，电子调速器的输出端连接电机，螺旋桨的下部设置有一快拆件，螺旋桨通过该快拆件与电机活动连接，电机控制螺旋桨以不同转速旋转。所述云台机构包括挂载件、固定支架、X轴电机、云台机架、相机支架、Y轴电机和相机，所述挂载件的一端设置有卡口，挂载件通过该卡口卡合于挂载杆上，挂载件的另一端与固定支架固连，固定支架的下部固连X轴电机，X轴电机的输出轴与云台机架相连，X轴电机控制云台机架旋转；所述云台机架为U型结构，该云台机架的一端固连有Y轴电机，云台机架的另一端对称设置有转轴；所述相机支架也为U型结构，该相机支架的一端与Y轴电机的输出轴相连，相机支架的另一端与转轴相连，Y轴电机控制相机支架旋转；所述相机固连于相机支架上。
[0043]所述云台机构还包括陀螺仪、X轴电子调速器和Y轴电子调速器，所述陀螺仪的输入端与所述接收机相连，该陀螺仪分别控制所述X轴电子调速器和所述Y轴电子调速器动作，所述X轴电子调速器连接所述X轴电机，所述Y轴电子调速器连接所述Y轴电机。
[0044]本实用新型实施例中优选的，所述控制机构104还包括主控制器、电池、GPS导航仪、IMU模块(Inertial measurement unit，惯性测量单元)和接收机，所述主控制器的输入端分别与所述GPS导航仪、所述IMU模块的输出端相连，所述主控制器的输出端连接所述电子调速器和所述接收机，所述电子调速器的输出端连接所述电机，所述接收机的输出端连接所述陀螺仪，所述电池为无人机动作供电。
[0045]所述机架101、挂载件、固定支架、云台机架和相机支架均为碳纤维材质，体积小重量轻。
[0046]通过所述GPS导航仪的定位可以准确反馈当前的地理位置信息，通过所述IMU模块则准确反馈角速率与加速度信息，而飞行姿态信息则通过陀螺仪反馈，所述主控制器根据上述反馈信息，结合预设的策略自动驱动云台机构的X轴电机和Y轴电机，从而控制相机在X、Y两个方向上运动，使相机光轴与大地表面的拍摄角度可以按照预想进行自动调整，实现各种想要的拍摄动作。
[0047]所述相机为佳能S120数码相机。
[0048]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄动作设置模块包括飞行动作设置单元和/或云台动作设置单元和/或飞行动作与云台动作的组合设置单元。
[0049]具体的，所述飞行动作设置单元，即通过对所述飞行拍摄设备的控制，实现预设好的规定飞行动作，比如包括围绕目标对象环绕飞行、追踪目标对象的同时向上飞行、追踪目标对象的同时向下飞行、追踪目标的同时向自身左侧飞行、追踪目标对象的同时向自身右侧飞行等；所述云台动作设置单元，即通过信号控制实现预设好的云台动作，比如云台向上方调整拍摄角度、云台向下方调整拍摄角度、云台向自身左侧调整拍摄角度、云台向自身右侧调整拍摄角度等；所述飞行动作与云台动作的组合设置单元，即通过对所述飞行拍摄设备的控制实现飞行动作的同时，云台同时完成预设好的动作，两者共同配合，完成特定拍摄效果。
[0050]例如，控制所述飞行拍摄设备围绕目标对象环绕飞行时，云台机构始终保持对目标对象的稳定拍摄；再例如，控制所述飞行拍摄设备向上飞行的同时，云台机构向自身左侧调整拍摄角度，旋转360度；再如，还可控制所述飞行拍摄设备朝着目标前进的方向，超越目标对象。
[0051]利用上述飞行动作设置单元和/或云台动作设置单元的组合，就能实现一些特定的情景式拍摄功能。
[0052]如果将追踪飞行拍摄的模式定义为基本拍摄模式，所述基本拍摄模式可以是【背景技术】中所述自动跟踪目标对象的拍摄模式，还可以根据目标对象携带的信号源来实现信号追踪等。那么，可以将环绕目标对象飞行拍摄的功能定义为环绕拍摄情景模式；可以将旋转360度拍摄的功能定义为全景拍摄情景模式；除此之外，还可以有更多飞行动作和云台动作的组合，例如边上升边追踪目标对象拍摄，例如左右摇摆拍摄，例如飞行超越目标对象，拍摄目标对象正面等。
[0053]本实用新型另一个实施例中，所述云台动作不是必须的。事实上，对于某些简化的情况下，比如为了降低设备成本，可以牺牲一部分功能性。比如飞行拍摄设备不设置云台，拍摄装置采用基本固定的方式，固定在所述飞行拍摄设备上，此时，同样可以通过飞行拍摄设备飞行动作的控制，完成丰富的拍摄任务。跟踪拍摄、拉远拉近拍摄、围绕拍摄、绕前拍摄等，均可以通过对所述飞行拍摄设备的飞行速度、飞行高度、飞行方向等的控制来同样实现。
[0054]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄策略设置模块包括场景策略设置单元，以所述目标对象的场景特征作为所述场景策略的预设条件，当满足某一场景特征时，所述飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。
[0055]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄策略设置模块包括时间策略设置单元，即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。
[00 56]本实用新型实施例中优选的，所述飞行拍摄设备还包括仲裁机制执行模块，连接所述场景策略设置单元和时间策略设置单元作为其输入，适用于当所述场景策略设置单元和所述时间策略设置单元同时满足执行条件时，通过所述仲裁机制执行模块来判断当前的拍摄动作。
[0057]本实用新型实施例中优选的，所述仲裁机制执行模块输出信号至所述控制机构，预设优先执行当前正在执行的拍摄策略。
[0058]上面的所述四旋翼无人机以具体的例子作进一步的描述，但这里的例子仅是为了说明更加容易理解，而不是用于限制本实用新型的适用范围。
[0059]实施例二、智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法。
[0060]无人机用于航拍已经得到广泛运用，目前已有跟踪目标对象进行拍摄的无人机，其主要原理是利用了视觉追踪系统，通过拍摄装置判断和识别目标对象，这里所述拍摄装置可以是摄像头，也可以是相机，然后根据识别目标对象的移动轨迹，实现航迹追踪，跟随拍摄。此外，用于实现自动跟踪的技术还有很多其他选择，比如在被跟踪的目标对象身上设置信号发射器，无人机根据该信号发射机所发出的信号来进行目标跟踪等。但是现有的跟踪追拍技术，只关注目标对象不要丢失，无论目标是以什么方式来移动，航拍角度基本上是比较固定的。这样的方式进行航拍，最终得到的摄影片其效果单一、缺乏现场感。
[0061]事实上，如果不是采用自动跟踪的拍摄技术，现有技术也主要是通过人为遥控无人机来实现拍摄过程，这个遥控过程既包括无人机的飞行线路，也包括无人机上摄像设备的拍摄角度，依托于有经验的操控者，能够实现地面上无法拍摄得到的角度与组合效果。
[0062]上述两种方式存在的问题是，这两种拍摄方式各有其特点，自动跟拍的便捷性和科技感与人工控拍的艺术感和灵活性不能兼得。
[0063]图2为本实用新型实施例二的智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法流程图，包括以下步骤:
[0064]步骤S201:通过安装于所述飞行拍摄设备上的拍摄装置捕捉目标对象；
[0065]步骤S202:判断捕捉目标对象是否成功；如果成功，则执行下一步；反之，跳转到步骤S206 ；
[0066]步骤S203:当捕捉目标对象成功后执行基本拍摄模式；
[0067]步骤S204:实时判断是否满足相应的拍摄策略；如果满足，则向下执行；反之，跳回到步骤S203 ；
[0068]步骤S205:控制所述飞行拍摄设备执行所述拍摄策略的相应拍摄动作；
[0069]步骤S206:结束。
[0070]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄策略包括场景策略，S卩，将所述目标对象的场景特征作为所述场景策略的预设条件，当满足某一场景特征时，所述飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。
[0071]本实用新型实施例中优选的，所述场景特征可以包括目标对象的移动速度、移动方向、移动加速度、障碍情况和/或目标对象数量等。
[0072]本实用新型实施例中优选的，所述拍摄策略包括时间策略，即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。
[0073]除了单独使用上述两种拍摄策略之外，还可以结合使用上述两种拍摄策略，此时，还应包括一个仲裁机制，即当所述场景策略和所述时间策略同时满足执行条件时，通过执行仲裁机制来判断当前的拍摄动作。
[0074]本实用新型实施例中优选的，所述仲裁机制优先执行当前正在执行的拍摄策略。当然，在其他实施例中，也可以设置优先执行所述场景策略或者时间策略。
[0075]本实用新型实施例一中所述情景模式的拍摄，既可以是预先设计好的以时间轴为基础的拍摄策略，也可以是根据目标对象的具体情况进行判断的智能化拍摄策略，也即场景策略。
[0076]关于依据时间轴实施的时间策略，举例如下:
[0077]比如预先设计好，在基本拍摄模式下，追踪飞行拍摄5秒后，执行10秒的环绕拍摄，然后继续追踪飞行拍摄5秒，然后执行2秒的摇摆拍摄，然后继续追踪飞行拍摄3秒，然后执行全景拍摄，完成全景拍摄之后返航。
[0078]关于智能化拍摄策略也即所述场景策略，举例如下:
[0079]可以将目标对象的移动速度、环境状况等作为条件，预设对应的拍摄策略，飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。
[0080]例如:
[0081]基本拍摄模式下，执行自动追踪目标对象并拍摄的任务，飞行速度与目标对象移动速度相匹配，飞行高度为5米；
[0082]当目标对象移动速度在5m/s以上时，执行基本拍摄模式，即追踪飞行拍摄；
[0083]当目标对象移动速度在3-5m/s范围内，且持续5秒以上时，执行一次飞行超越目标，并控制云台始终保持对目标对象的“拍正脸”模式；
[0084]当目标对象停止移动保持3秒以上时，执行一次环绕拍摄；
[0085]当完成5次非基本拍摄模式的拍摄后，执行返航命令。
[0086]通过调整上述拍摄策略的具体参数，可以实现不同的智能化拍摄，最简单的，仅仅只是基本拍摄模式与环绕模式的组合也能让单调枯燥的跟踪拍摄效果改进成为一个有丰富展示效果的“大片”。
[0087]例如，只需要将飞行拍摄设备简单设置为执行基本拍摄模式的跟踪拍摄，当目标停止移动5秒后，实施环绕拍摄，然后返航的工作方式。然后用户让飞行拍摄设备启动飞行拍摄，之后用户只需完成慢跑I分钟，途径栈桥抵达小岛，然后停留不动的运动过程，则飞行拍摄设备能够自动完成沿途跟踪拍摄，并且，当用户抵达小岛之后，对用户所在地进行环绕拍摄的效果，在最简便的条件下，能够帮助用户完成有设计的拍摄效果。
[0088]再例如，当所述无人机检测到当前正在拍摄的目标对象周围出现多个与目标对象类似的个体时，判断为进入合影拍摄模式，此时调整焦距与拍摄角度、拍摄距离，完成合影拍摄。
[0089]可调的策略与参数，决定了这种飞行拍摄设备的智能化程度，用户可以根据其使用熟悉程度自由的确定，是完成简单直接有创意的拍摄效果，还是专业的长镜头拍摄。无论对于什么类型的用户，都能从中充分感受到拍摄的乐趣。
[0090]这些预定义的情景模式，具有不同拍摄呈现效果。如果在追踪目标拍摄的过程中，结合使用这些情景拍摄模式，就可以实现在无需专业人员配合的情况下，完成具有各种丰富拍摄效果的用户自拍视频，极大降低了拍摄成本，并且也提高了使用体验。
[0091]本实用新型实施例中优选的，基于时间轴的拍摄策略与基于场景的拍摄策略，还可以结合使用，只需要制定适当的冲突裁决机制，就能实现多种策略的共存。事实上，最为常见的方式，就是存在冲突裁决机制，如果裁决机制有效，则按照裁决结果执行相应的策略，如果裁决机制失效，则判定执行基本拍摄模式的飞行。
[0092]本实用新型实施例虽然提供的拍摄策略和拍摄动作是有限的、相对固定的，但是结合用户的使用和目标对象的情况，能够衍生出具有无限需求的消费市场。
[0093]总之，本实用新型实施例提出了一种方法，在自动跟踪技术的基础上，提出了增加较为丰富的拍摄模式，通过引入具有规律性的拍摄动作与拍摄策略，在完全无需人为操控的情况下，也能实现极佳的拍摄效果。一旦感应到目标对象在一个预定时间(比如5秒)之内，没有发生位置变换，则转入围绕目标对象旋转拍摄的模式；或者感应目标对象的移动速度减半的情况下，自动转入绕前拍摄的模式；如此无需对目标对象手动操纵，就能够生成具有镜头感、震撼效果的拍摄效果。
[0094]实施例三、智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法。
[0095]图3为本实用新型实施例三的智能多模式飞行拍摄设备的飞行控制方法流程图，包括以下步骤:
[0096]步骤S301:开始；
[0097]步骤S302:摄影装置捕捉目标对象；
[0098]步骤S303:判断捕捉目标对象是否成功；如果成功，则进入下一步；反之，跳转到步骤S315 ；
[0099]步骤S304:获取定时策略，设置定时器；
[0100]步骤S305:所述智能多模式飞行拍摄设备执行伴飞模式；
[0101]步骤S306:判断所述飞行拍摄设备是否触发智能拍摄模式；如果是，则进入下一步；反之，跳转到 步骤S311 ；
[0102]步骤S307:判断根据场景策略将要执行的拍摄动作是否与现有正在执行的策略的拍摄动作相冲突；如果有冲突，则跳转到步骤S309 ;反之，进入下一步；
[0103]步骤S308:所述飞行拍摄设备执行场景策略预设的拍摄动作；
[0104]步骤S309:所述飞行拍摄设备执行仲裁机制；
[0105]步骤S310:预先设置优选执行当前策略；
[0106]步骤S311:判断定时器是否触发；如果是，则进入下一步；反之，跳转到步骤314 ;
[0107]步骤S312:判断预设的时间策略是否和现有执行策略相冲突；如果有冲突，则跳回到步骤S309 ;反之，进入下一步；
[0108]步骤S313:执行时间策略预设的拍摄动作；
[0109]步骤S314:判断是否结束伴飞模式；如果是，则跳转到步骤S316 ;反之，跳回到步骤S305继续执行伴飞模式；
[0110]步骤S315:提示捕捉失败；
[0111]步骤S316:结束。
[0112]在图3所示的方法流程图中，将所述的拍摄策略分为场景策略(将目标的移动速度、环境状况等作为条件，预设对应的拍摄策略)和时间策略(预定在执行伴飞模式后固定时间点上要执行的策略)，飞行拍摄设备在飞行过程中通过轮询场景策略条件来触发场景策略的执行，通过定时器来触发时间策略的执行。当冲突发生时(即场景策略和时间策略在某一时刻均满足执行条件)，需要通过执行仲裁机制来进行判断。客户可以通过定制化仲裁策略来满足自己的需求(如优先执行场景策略或者时间策略，优先执行当前已执行的策略等)。图3中采用了优先执行当前正在执行的策略作为示例。
[0113]在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0114]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0115]另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0116]所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0117]本实用新型可以带来这些有益的技术效果:本实用新型实施例公开的智能多模式飞行拍摄设备，在自动跟踪技术的基础上，预设拍摄策略包括场景策略和时间策略，将所述目标对象的移动速度、环境状况作为所述场景策略的预设条件，所述飞行拍摄设备依据预设好的飞行策略实施拍摄，所述时间策略以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作，增加了较为丰富的拍摄模式，通过引入具有规律性的拍摄动作与拍摄策略，在完全无需人为操控的情况下，也能实现极佳的拍摄效果。
[0118]本领域普通技术人员可以理解:附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
[0119]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
[0120]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种智能多模式飞行拍摄设备，所述飞行拍摄设备包括机架、飞行机构、拍摄装置和控制机构，所述控制机构连接所述机架、飞行机构和拍摄装置，接收来自所述飞行机构和拍摄装置的、用于控制所述飞行拍摄设备飞行到指定高度及调节所述拍摄装置的信号，其特征在于:所述控制机构还包括自动跟踪模块、拍摄动作设置模块和拍摄策略设置模块， 其中，所述自动跟踪模块识别目标对象，针对所述目标对象实现航迹追踪，跟随拍摄； 所述拍摄动作设置模块预定义所述飞行拍摄设备的至少一种拍摄动作； 所述拍摄策略设置模块连接所述自动跟踪模块和拍摄动作设置模块，根据所述目标对象的预设条件设置相应的拍摄策略，满足所述预设条件时，执行对应的所述拍摄动作。2.根据权利要求1所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述拍摄动作设置模块包括飞行动作设置单元和/或云台动作设置单元和/或飞行动作与云台动作的组合设置单元。3.根据权利要求1或2所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述拍摄策略设置模块设置包括场景策略设置单元，以所述目标对象的场景特征作为所述场景策略的预设条件，当满足某一场景特征时，所述飞行拍摄设备依据预设的场景策略实施相应的拍摄动作。4.根据权利要求3所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述拍摄策略设置模块设置包括时间策略设置单元，即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。5.根据权利要求4所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述飞行拍摄设备还包括仲裁机制执行模块，连接所述场景策略设置单元和时间策略设置单元作为其输入，适用于当所述场景策略设置单元和所述时间策略设置单元同时满足执行条件时，通过所述仲裁机制执行模块来判断当前的拍摄动作。6.根据权利要求5所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述仲裁机制执行模块输出信号至所述控制机构，预设优先执行当前正在执行的拍摄策略。7.根据权利要求1或2所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:还包括云台机构，所述拍摄装置设置在所述云台机构上。8.根据权利要求1或2所述的智能多模式飞行拍摄设备，其特征在于:所述飞行机构包括电子调速器、电机和螺旋桨，所述电子调速器的输出端连接所述电机，所述螺旋桨的下部设置有一快拆件，所述螺旋桨通过所述快拆件与所述电机活动连接，所述电机控制所述螺旋桨以不同转速旋转。
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能多模式飞行拍摄设备，属于航空技术领域。飞行拍摄设备包括机架、飞行机构、云台机构和控制机构，云台机构上安装有拍摄装置，拍摄装置用于捕捉目标对象，满足拍摄策略设置模块预设的拍摄策略时，通过控制飞行拍摄设备执行拍摄动作设置模块设置的相应拍摄动作。预设拍摄策略包括场景策略和时间策略，将目标对象的移动速度、环境状况作为场景策略的预设条件，时间策略即以预设好的时间轴为基础设置相应的拍摄动作。通过本实用新型在传统自动跟拍目标对象的技术基础上，以丰富的拍摄模式完成智能化情景式拍摄，在完全无需人为操控的情况下，就能够生成具有镜头感、震撼效果的拍摄成果。
【IPC分类】H04N5/232, H04N5/225, B64D47/08
【公开号】CN204697171
【申请号】CN201520352274
【发明人】杨珊珊
【申请人】杨珊珊
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年5月27日
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