[发明专利]基于美学评价的无人机摄像方法和系统

说明书

本发明的目的是提供一种基于美学评价的无人机摄像方法和系统，所述无人机具有摄像机，所述方法包括以下步骤：控制所述无人机飞行到指定区域；使所述摄像机朝向被拍摄主体以便将所述主体置于所述摄像机的视场内；利用所述摄像机拍摄所述主体的图像；基于美学评价算法来计算所述图像的美学评分；基于所述美学评分来调整所述无人机的姿态；迭代进行所述拍摄、计算和调整的步骤，直到得到最优美学评分；以及将所述最优美学评分所对应的摄像机视角作为最优视角，在所述最优视角下利用所述摄像机对所述主体进行拍摄。

技术领域

本发明涉及无人机摄像领域，尤其是涉及基于美学评价的无人机摄像方法和系统。

背景技术

近年来，随着民用无人驾驶飞行器（以下简称无人机）技术的兴起，各种类型的无人机已经被广泛应用于航拍、运动跟拍、目标跟踪等领域。为了便于飞行控制，大多数无人机都采用多旋翼的结构。通过控制不同旋翼的转速来调节无人机飞行的方向、速度和姿态。控制终端（例如控制面板、智能手机、平板设备等）通过无线网络与无人机连接和通信，用户通过操作控制终端来控制无人机的飞行。无人机通常具有机载摄像机，以便拍摄图像或视频。拍摄的图像或视频可以被传送到控制终端并且在控制终端的显示装置上进行显示。用户能够根据显示的图像或视频来进一步控制无人机的飞行。

在对无人机的人工控制基础上，很多研究也关注于对无人机的自动控制。所涉及到的领域包括自动避障和自主导航。在自动避障方面，很多技术采用附加硬件（如红外测距仪、声呐、超声波）来测量飞机与障碍物的距离从而躲避障碍物。此类技术适用于结构化的室内场景，而对于室外场景则很难测量到与障碍物的准确距离，并且支持此类技术的设备耗电量巨大，可能给无人机增加额外的供电负担。另一类技术采用了基于视觉信息的方法来避障，通过实时分析无人机视频信号，基于事先采集好的场景信息利用图像分类或者相似性计算来进行定位从而避开障碍物。这类技术依赖于预先采集场景信息，因此难以应用于随机场景或实时场景。另外，基于深度摄像机的方法涉及三维重建等大量计算，将耗费巨大的计算资源和时间，因此难以用于无人机实时飞行控制。在自主导航方面，所涉及的技术主要通过用户交互来指定飞行轨迹或者想要到达的位置，从而合成符合物理规律的飞行路径。在一种技术中，通过用户交互在虚拟三维场景中设置待拍摄的关键帧，根据这些关键帧所在的空间位置生成飞行轨迹，无人机按照此合成的轨迹进行实际飞行然后完成拍摄。在另一种技术中，考虑无人机飞行的空气动力学模型，根据用户指定轨迹生成实际符合物理规律的运动轨迹从而根据该轨迹完成拍摄任务。

在自动摄影方面，一种技术通过激光测距仪测量机器人与拍摄主体的距离建立目标函数，利用远程计算机做路径规划和运动控制。另一种技术通过声音识别来确定人的方位，然后调节相机的方向来改善画面中的线条与人的位置关系。然而，这些技术都通过肤色特征来检测人体，使得自动摄影局限于人像。另外，对机器人的运动控制需要考虑精确的三维场景信息以避免碰撞和路径规划，因此所涉及的大量计算不能保证对采集到的图像进行实时处理。此外，这些技术都是针对特定场景设定构图规则，不能应用到随机场景或实时场景。

无人机的人工控制方法对用户的操作熟练程度有一定要求，而且在高空飞行时，用户很难在地面对无人机进行准确的控制。在无人机的自动控制时，无人机在飞行过程中通过机载摄像机完成拍摄任务。拍摄的结果可以是关于被拍摄主体的一段视频或者某个时刻的图像。现有技术中基本使用目标跟踪或目标识别以保证被拍摄主体位于视频或者图像画面以内，但并不保证拍摄图像的构图质量。因此，需要一种无人机智能控制技术，其可以自动检测被拍摄主体，并且能够通过启发式搜索来选取最优取景角度，从而自动拍摄出符合美学规则的图像或视频。

发明内容