[发明专利]生成装在无人机上的摄像机的目标轨道的方法和对应系统

说明书

技术领域

本公开一般地涉及用于装在制作视频的无人机上的摄像机的轨道的生 成的领域。

背景技术

随着机器人学和航空学的发展，甚至在非军用环境中，无人机(也被称 为无人驾驶飞行器)现在变得越来越集成化并且易于控制。使用这样的装置 的许多应用现在可以在民用生活中找到，例如，监控、视频录像或者甚至是 游戏。

存在几种类型的无人机包括：固定翼无人机(类似飞机的)、旋翼无人 机(类似直升飞机)和扑翼无人机(类似蜂鸟的)。由于旋翼无人机所提供 的在有效负载、控制和价格之间的良好的平衡，所以旋翼无人机是在民用市 场上的最多开发的无人机。例如，可远程地由平板计算机控制的一些旋翼无 人机现在可以出售给非专业消费者。这样的类型的无人机能够嵌入视频摄像 机并且在无线网络上广播数据。

但是，除了这种类型的无人机所提供的易于其控制的新的可能性，在同 步视频录像时通常还需要一个受过训练的人驾驶无人机以及另外的人控制 嵌入的摄像机。此外，即使是对于训练有素的飞行员也不太可能从位置、速 度和加速度的角度以及从定向的角度非常精确地控制无人机。当无人机导航 靠近移动的人类时或者在具有大量立体障碍的室内条件中时，可能特别需要 这样水平的控制。

考虑能够重新生成视频获取的相同移动的专业的设备，我们可以例如引 用来自公司Louma系统的解决方案。它在于机器人起重器操纵摄像机。可 以预先设计移动，并且然后由系统精确地重放，这由于臂的机械链条和内部 控制器而提供摄像机的精确的实时定位。轨道还可以通过记录在该起重器上 的手动控制的顺序，即记录所有控制器的位置的顺序而生成。

因此可以线下设计臂的轨道。但是臂的轨道的质量在这里还是直接取决 于移动Louma系统的臂的人的操作技能。它还是需要受训练的或者专业的 用户。

在具有嵌入的摄像机的无人机的情况中，由于摄像机的移动独立于无人 机轨道，所以无人机轨道和摄像机移动的线下(预先)定义比对Louma系 统的臂甚至更加复杂。它要求用户：

-较强的3D建模背景和知识以设计轨道的弯曲的和线性的分段，

-对在3D中操作、推理和想象的技能，

-与实际环境的平均偏差方差/匹配：例如，在房间中，轨道必须被定义 为使得无人机不会遇到房间的固定的障碍、天花板和墙壁；需要在现实世界 中朝向一原点测量每个物体的位置和尺寸并且反映在3D虚拟世界中。

如果所述轨道由示范定义(通过对由用户操作的无人机路径的记录)， 则除了用于编辑的相同3D技能以外，还需要使用无人机和相关联的摄像机 的技能(视点、移动、速度、柔软度等)。

因此，为了用装备有视频摄像机的无人机拍摄影片序列，并且随着生产 用户生成的内容(UGC)的“产消者”的出现，兴起了对流畅的并且类似专 业的轨迹的需求。摄像机移动词汇对那些新的消费者变得熟悉(像是例如“跟 踪拍摄”)并且他们将希望使用那些专业的技术拍摄。

从而期望的是提供能够生成装在无人机上的摄像机的轨道的方法，而不 需要3D建模中的技能和知识。

还期望的是提供能够在包含很多障碍的环境中(像是室内环境)生成这 样的摄像机的轨道的这样的方法。

发明内容

本公开关注生成装在室内或户外环境中移动的无人机上的摄像机的目 标轨道的方法，所述方法包括步骤：

-通过在所述环境中手动地或者非手动地移动物体并且捕捉所述物体的 移动获取目标轨道的近似轨道，

-在所述近似轨道中识别基本上对应于至少一个预定义的摄像机移动模 式的至少一个轨道分段，以及

-用所述至少一个预定义的摄像机移动模式替换所述至少一个轨道分段 以便于得到该目标轨道。

通过移动作为伪摄像机的物体而捕捉第一轨道。该第一轨道的手动获取 允许考虑所述环境中的障碍(墙壁、天花板、物体、家具…)，而不需要在 软件中描述这些障碍以准备所述拍摄，其中所述第一轨道是在实际环境中的 目标轨道的近似轨道。

如果摄像机被固定到无人机上，摄像机的目标轨道等于无人机的轨道。 如果摄像机关于无人机具有至少一个自由度(位置和/或定向)，目标轨道是 从无人机的移动以及摄像机关于无人机的移动所生成的轨道。