本發明涉及光機電一體化領域技術領域，具體為一種基于光機電一體化的無人機拍攝全景圖的方法及裝置。

背景技術：

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。機上無駕駛艙，但安裝有自動駕駛儀、程序控制裝置等設備。地面、艦艇上或母機遙控站人員通過雷達等設備，對其進行跟蹤、定位、遙控、遙測和數字傳輸。可反覆使用多次。廣泛用于空中偵察、監視、通信、反潛、電子干擾等，無人機也被廣泛的應用于全景拍攝，無人機進行全景拍攝時由于風力等自然環境對無人機的影像，使得無人機上的攝像機組隨著無人機進行偏移和晃動，這樣導致拍攝的圖像信息畫質比較差，為此，我們提出一種基于光機電一體化的無人機拍攝全景圖的方法及裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種基于光機電一體化的無人機拍攝全景圖的方法及裝置，以解決上述背景技術中提出的無人機進行全景拍攝時由于風力等自然環境對無人機的影像，使得無人機上的攝像機組隨著無人機進行偏移和晃動，這樣導致拍攝的圖像信息畫質比較差的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于光機電一體化的無人機拍攝全景圖的裝置，包括中央處理器，所述中央處理器電性輸出連接顯示單元，所述中央處理器電性輸入連接輸入單元，所述中央處理器電性雙向連接數據采集系統，所述數據采集系統包括全景拍攝數據采集子系統和無人機飛行數據采集子系統，所述中央處理器電性輸出連接數據分析系統，所述數據分析系統包括全景拍攝數據分析子系統和無人機飛行數據分析子系統，所述中央處理器電性雙向連接遠程控制系統，所述遠程控制系統包括全景拍攝控制子系統和無人機飛行控制子系統。

優選的，所述全景拍攝數據采集子系統包括攝像機組，所述攝像機組電性輸出連接圖像采集單元，所述圖像采集單元電性輸出連接處理器，所述處理器電性輸出連接圖像處理單元，所述圖像處理單元電性輸出連接A/D轉換單元，所述A/D轉換單元電性輸出連接圖像數據存儲單元。

優選的，所述無人機飛行數據采集子系統包括信息采集單元，所述數據采集單元分別電性輸入連接姿態傳感器、傾斜角傳感器和超聲波傳感器，所述信息采集單元電性輸出連接微處理器，所述微處理器電性輸出連接濾波單元，所述濾波單元電性輸出連接感應信號放大單元，所述感應信號放大單元電性輸出連接感應信號檢測單元，所述感應信號檢測單元電性輸出連接飛行數據存儲單元。

優選的，所述全景拍攝數據分析子系統包括圖像數據提取單元，所述圖像數據提取單元電性輸出連接圖像數據篩選單元，所述圖像數據篩選單元電性輸出連接圖像數據處理單元，所述圖像數據處理單元電性輸出連接控制器，所述控制器分別電性雙向連接圖像分割單元和圖像特征提取單元，所述控制器電性輸出連接圖像對比單元，所述圖像對比單元電性輸出連接判斷推理單元，所述判斷推理單元電性輸出連接信息反饋單元。

優選的，所述無人機飛行數據分析子系統包括數據提取單元，所述數據提取單元電性輸出連接數據處理器，所述數據處理單元電性輸出連接服務器，所述服務器電性雙向連接數學運算單元，所述服務器電性輸出連接數據分析單元，所述數據分析單元電性輸出連接數據反饋單元。

優選的，所述全景拍攝控制子系統包括操作信息輸入單元，所述操作信息輸入單元電性輸出連接編碼器，所述編碼器電性輸出連接無線數據傳輸單元，所述無線數據傳輸單元電性輸出連接無線數據收發單元，所述無線數據收發單元電性輸出連接攝像機組控制器，所述攝像機組控制器電性輸出連接譯碼器，所述譯碼器電性輸出連接驅動單元，所述驅動單元電性輸出連接攝像機組。

優選的，所述無人機飛行控制子系統包括控制信息輸入單元，所述控制信息輸入單元電性輸出連接無線數據處理單元，所述無線數據處理單元電性輸出連接無線數據發射單元，所述無線數據發射單元電性輸出連接無線數據接收單元，所述無線數據接收單元電性輸出連接無人機控制芯片。

優選的，該基于光機電一體化的無人機拍攝全景圖的方法具體包括如下步驟：

S1：無人機穩定性檢測：通過無人機飛行控制子系統對無人機進行遠程控制，使得無人機進行上升，通過超聲波感應器進行無人機高度的實時監測，當達到五十米時，停止無人機上升，使得無人機懸停，再對其穩定性進行檢測；

S2：無人機穩定性調節：通過無人機飛行數據分析子系統對無人機懸停時采集來的數據進行分析，通過分析后的數據再通過無人機飛行控制子系統進行調整，直至無人機主體保持穩定，以便于后期攝像機組進行攝像；

S3：攝像機組試拍：通過全景拍攝控制子系統控制攝像機組進行試拍，將通過數據采集系統中全景拍攝數據采集子系統采集來的圖像信息進行比對分析，來判斷攝像機組拍攝工作是否正常，判斷正常后再進行攝像機組調節；

S4：攝像機組調節：攝像機組被判斷正常工作后，對攝像機組進行調節，將攝像機組中的每個攝像機調節成廣角模式，調節成廣角模式后再進行全景拍攝工作；

S5：實施拍攝：通過全景拍攝控制子系統控制攝像機組進行控制，調整攝像機組在不同的角度進行拍攝；

S6：后期數據處理：拍攝后的圖像通過全景拍攝數據采集子系統對拍攝的圖像進行采集。

優選的，所述步驟S5中不同的角度分別為零度、三十度、六十度和九十度，且零度、三十度、六十度分別進行環形拍攝多組圖像，九十度排一組圖像。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：與現有的無人機拍攝全景圖的方法及裝置相比，本發明先通過無人機飛行控制子系統對無人機進行遠程控制，使得無人機進行上升，通過超聲波感應器進行無人機高度的實時監測，當達到五十米時，停止無人機上升，使得無人機懸停，再對其穩定性進行檢測，在無人機保持穩定后再進行拍攝工作，這樣就可以避免由于無人機的晃動導致拍攝的畫質較差的情況發生。

附圖說明

圖1為本發明原理框圖；

圖2為本發明全景拍攝數據采集子系統原理框圖；

圖3為本發明無人機飛行數據采集子系統原理框圖；

圖4為本發明全景拍攝數據分析子系統原理框圖；

圖5為本發明無人機飛行數據分析子系統原理框圖；

圖6為本發明全景拍攝控制子系統原理框圖；

圖7為本發明無人機飛行控制子系統原理框圖；

圖8為本發明拍攝方法流程圖。

圖中：1中央處理器、2顯示單元、3輸入單元、4數據采集系統、41全景拍攝數據采集子系統、411攝像機組、412圖像采集單元、413處理器、414圖像處理單元、415A/D轉換單元、416圖像數據存儲單元、42無人機飛行數據采集子系統、421信息采集單元、422姿態傳感器、423傾斜角傳感器、424超聲波傳感器、426濾波單元、427感應信號放大單元、428感應信號檢測單元、429飛行數據存儲單元、5數據分析系統、51全景拍攝數據分析子系統、511圖像數據提取單元、512圖像數據篩選單元、513圖像數據處理單元、514控制器、515圖像分割單元、516圖像特征提取單元、517圖像對比單元、518判斷推理單元、519信息反饋單元、52無人機飛行數據分析子系統、521數據提取單元、522數據處理器、523服務器、524數學運算單元、525數據分析單元、526數據反饋單元、6遠程控制系統、61全景拍攝控制子系統、611操作信息輸入單元、612編碼器、613無線數據傳輸單元、614無線數據收發單元、615攝像機組控制器、616譯碼器、617驅動單元、62無人機飛行控制子系統、621控制信息輸入單元、622無線數據處理單元、623無線數據發射單元、624無線數據接收單元、625無人機控制芯片。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1-8，本發明提供一種技術方案：一種基于光機電一體化的無人機拍攝全景圖的裝置，包括中央處理器1，中央處理器1電性輸出連接顯示單元2，中央處理器1電性輸入連接輸入單元3，中央處理器1電性雙向連接數據采集系統4，數據采集系統4包括全景拍攝數據采集子系統41和無人機飛行數據采集子系統42，中央處理器1電性輸出連接數據分析系統5，數據分析系統5包括全景拍攝數據分析子系統51和無人機飛行數據分析子系統52，中央處理器1電性雙向連接遠程控制系統6，遠程控制系統6包括全景拍攝控制子系統61和無人機飛行控制子系統62，顯示單元2對采集來的圖像信息進行顯示，通過輸入單元3后期數據處理時所需的基準數據，數據采集系統4通過全景拍攝數據采集子系統41和無人機飛行數據采集子系統42對攝像機組411進行攝像時的數據和無人機飛行時的數據進行采集，全景拍攝數據采集子系統41進行數據采集的過程包括兩個步驟，第一步為初次拍攝，這次拍攝的數據主要是為了對拍攝的圖像清晰度和拍攝的工作元件工作是否正常進行測試，第二步為正常拍攝，拍攝后的數據是為后期全景拍攝圖片處理提供圖片數據，無人機飛行數據采集子系統42采集的數據是為了分析無人機在懸停進行拍攝時是否保持穩定，當無人機懸停保持穩定時，這時拍出的圖像的清晰度才可以得到保證，數據分析系統5通過全景拍攝數據分析子系統51和無人機飛行數據分析子系統52對采集來的數據進行分析，全景拍攝數據分析子系統51對第一次拍攝的圖像進行比對分析，進而來判斷分析無人機在懸停時是否保持在穩定的晃動范圍內和相機拍攝圖像的功能是否正常，無人機飛行數據分析子系統52對無人機懸停時的飛行數據進行分析，來判斷無人機懸停時的穩定性，通過分析后的數據來及時的對無人機進行調整，遠程控制系統6通過全景拍攝控制子系統61和無人機飛行控制子系統62分別對攝像機組411和無人機進行控制，全景拍攝控制子系統61通過全景拍攝數據分析子系統51分析的數據對攝像工作元件進行調整，無人機飛行控制子系統62通過無人機飛行數據分析子系統52分析后的數據對無人機懸停的穩定性進行調整。

其中，全景拍攝數據采集子系統4包括攝像機組411，且攝像機組411位光流相機組，攝像機組411電性輸出連接圖像采集單元412進行圖像幀采集操作，圖像采集單元412電性輸出連接處理器413，處理器413電性輸出連接圖像處理單元414，圖像處理單元414電性輸出連接A/D轉換單元415，A/D轉換單元415電性輸出連接圖像數據存儲單元416，圖像采集單元412對攝像機組411攝像數據進行采集，采集后的數據通過處理器413傳遞給圖像處理單元414進行處理，圖像處理單元414對圖像進行主要的處理方式是對圖像進行編碼和壓縮，處理后的圖像數據通過A/D轉換單元415進行數據轉換，使得數據被轉換成便于存儲的格式，轉換后的數據傳遞給圖像數據存儲單元416進行數據存儲；

無人機飛行數據采集子系統42包括信息采集單元421，數據采集單元421分別電性輸入連接姿態傳感器422、傾斜角傳感器423和超聲波傳感器424，信息采集單元421電性輸出連接微處理器425，微處理器425電性輸出連接濾波單元426，濾波單元426電性輸出連接感應信號放大單元427，感應信號放大單元427電性輸出連接感應信號檢測單元428，感應信號檢測單元428電性輸出連接飛行數據存儲單元429，姿態傳感器422對無人機進行懸停使得姿態進行感應，傾斜角傳感器423對無人機進行懸停時的傾斜角進行感應，超聲波傳感器424對無人機飛行的高度進行測量，信息采集單元421對無人機進行懸停時的姿態傳感器422、傾斜角傳感器423和超聲波傳感器424感應到的數據進行采集，采集后的數據通過微處理器425傳遞給濾波單元426進行濾波處理，濾波后的數據通過感應信號放大單元427對感應信號進行放大處理，便于后續對感應信號進行檢測，放大處理后的數據通過感應信號檢測單元428對感應信號進行檢測，使得采集來的數據更加具有準確性，最后通過無人機數據存儲單元429進行數據存儲；

全景拍攝數據分析子系統51包括圖像數據提取單元511，圖像數據提取單元511電性輸出連接圖像數據篩選單元512，圖像數據篩選單元512電性輸出連接圖像數據處理單元513，圖像數據處理單元513電性輸出連接控制器514，控制器514分別電性雙向連接圖像分割單元515和圖像特征提取單元516，控制器514電性輸出連接圖像對比單元517，圖像對比單元517電性輸出連接判斷推理單元518，判斷推理單元518電性輸出連接信息反饋單元519，圖像數據提取單元511對全景拍攝數據采集子系統41采集來的圖像信息進行提取，提取后的圖像數據量較大，再通過圖像數據篩選單元512進行篩選，篩選后的數據通過圖像數據處理單元513對篩選后的數據進行處理，主要的處理方式是對圖像進行除噪聲、圖像增強和圖像優化，便于后續工作進行，處理后的數據傳遞給控制器514，控制器514控制圖像分割單元515對分割處理，分割后的數據反饋給控制器514，控制器514再通過圖像特征提取單元516對分割后的圖像進行特征提取，特征提取后的圖像再通過圖像對比單元517對幾組采集的同一方位的圖像進行對比，觀察圖像相同位置發生的偏移差，再將偏移量與輸入單元3輸入的基準數據進行對比，再通過推理判斷單元518進行判斷，判斷的信息再通過信息反饋單元519反饋給中央處理器1；

無人機飛行數據分析子系統52包括數據提取單元521，數據提取單元521電性輸出連接數據處理器522，數據處理單元522電性輸出連接服務器523，服務器523電性雙向連接數學運算單元524，服務器523電性輸出連接數據分析單元525，數據分析單元525電性輸出連接數據反饋單元526，數據提取單元521對無人機飛行數據采集子系統42采集來的無人機懸停時的信息進行提取，提取后的數據通過數據處理單元522進行數據處理，對數據進行整理分類，處理后的數據通過傳遞給服務器523，服務器523控制數學運算單元524進行運算，計算出無人機懸停時的仰俯角和傾斜角，再通過數據分析單元525對計算出的無人機懸停時的仰俯角和傾斜角進行分析，判斷其是否在輸入單元3輸入的基準值范圍內，再通過數據反饋單元526反饋給中央處理器1；

全景拍攝控制子系統61包括操作信息輸入單元611，操作信息輸入單元611電性輸出連接編碼器612，編碼器612電性輸出連接無線數據傳輸單元613，無線數據傳輸單元613電性輸出連接無線數據收發單元614，無線數據收發單元614電性輸出連接攝像機組控制器615，攝像機組控制器615電性輸出連接譯碼器616，譯碼器616電性輸出連接驅動單元617，驅動單元617電性輸出連接攝像機組414，通過全景拍攝數據分析子系統51的分析數據來對攝像機組414進行調節，然后再實施拍攝工作，拍攝時，通過操作信息輸入單元611輸入操作信息，操作信息通過編碼器612進行編碼，便于后續進行傳輸時不會發生數據偏差，編碼后的數據通過無線數據傳輸單元613將數據傳遞給無線數據收發單元614，無線數據收發單元614將接收到的數據傳遞給譯碼器615進行譯碼，便于攝像機組控制器615進行識別，攝像機組控制器615再控制驅動單元617對攝像機組411進行驅動，使得攝像機組411進行拍攝工作；

無人機飛行控制子系統62包括控制信息輸入單元621，控制信息輸入單元621電性輸出連接無線數據處理單元622，無線數據處理單元622電性輸出連接無線數據發射單元623，無線數據發射單元623電性輸出連接無線數據接收單元624，無線數據接收單元624電性輸出連接無人機控制芯片625，通過控制信息輸入單元621輸入對無人機進行控制的信息，在通過無線數據處理單元622對接收來的信息進行數據處理，處理的方式是對輸入的信息進行格式轉換和信號加強，便于數據傳輸，再通過無線數據發射單元623對控制信息進行發送，無線數據接收單元624對發送無線信息進行接收，然后再通過無人機控制芯片625對數據進行識別，無人機控制系統芯片625對無人機進行控制，對無人機懸停保持平穩和升降進行控制；

一種基于光機電一體化的無人機拍攝全景圖的方法，該光機電一體化無人機拍攝全景圖的方法具體包括如下步驟：

S1：無人機穩定性檢測：通過無人機飛行控制子系統62對無人機進行遠程控制，使得無人機進行上升，通過超聲波感應器424進行無人機高度的實時監測，當達到五十米時，停止無人機上升，使得無人機懸停，再對其穩定性進行檢測；

S2：無人機穩定性調節：通過無人機飛行數據分析子系統52對無人機懸停時采集來的數據進行分析，通過分析后的數據再通過無人機飛行控制子系統62進行調整，直至無人機主體保持穩定，以便于后期攝像機組411進行攝像；

S3：攝像機組試拍：通過全景拍攝控制子系統61控制攝像機組411進行試拍，將通過數據采集系統4中全景拍攝數據采集子系統41采集來的圖像信息進行比對分析，來判斷攝像機組411拍攝工作是否正常，判斷正常后再進行攝像機組411調節；

S4：攝像機組調節：攝像機組411被判斷正常工作后，對攝像機組411進行調節，將攝像機組411中的每個攝像機調節成廣角模式，調節成廣角模式后再進行全景拍攝工作；

S5：實施拍攝：通過全景拍攝控制子系統61控制攝像機組411進行控制，調整攝像機組411在不同的角度進行拍攝，步驟S5中不同的角度分別為零度、三十度、六十度和九十度，且零度、三十度、六十度分別進行環形拍攝多組圖像，九十度排一組圖像；

S6：后期數據處理：拍攝后的圖像通過全景拍攝數據采集子系統4對拍攝的圖像進行采集。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由所附權利要求及其等同物限定。