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的制作方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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:
[0008]-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，
[0009]-对在3D中操作、推理和想象的技能，
[0010]-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。
[0011]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)。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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】
[0015]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:
[0016]-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，
[0017]-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
[0018]-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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]根据特定的实施例，预定义的摄像机移动是用在影片制作行业中的预定义的摄像机移动模式的集合的一部分。这些预定义的摄像机移动模式例如是跟踪拍摄、全景的移动、倾斜、摇摄…
[0022]因此该方法给予产消者生产包含具有专业的摄像机移动的航空拍摄的用户生成的内容的比通过实时命令好得多的简单的方法。
[0023]该方法还允许通过只有几个步骤的方法生成复杂的轨道，基于由自动的后期处理而细化的在实际环境中的手动获取来获得可比拟影片导演的专业的结果。
[0024]在特定的实施例中，所述识别步骤是自动的。
[0025]在特定的实施例中，近似轨道包括多个采样点，每个采样点通过3D位置、定向和时间戳表征。
[0026]在特定的实施例中，由被布置为当在所述环境中移动时跟踪该物体的3D位置和定向并且为近似轨道的每个采样点生成3D位置、定向和时间戳的跟踪系统捕捉物体的移动。
[0027]有利地，所述方法还包含修改所述目标轨道或近似轨道的至少一个采样点的所述时间戳和/或所述3D位置和/或所述定向的步骤。
[0028]有利地，所述方法还包含将至少一个采样点添加到近似轨道和/或目标轨道和/或从近似轨道和/或目标轨道删除至少一个采样点的步骤。它允许通过可以从预定义的摄像机移动的集合中获得的额外的分段完成轨道。
[0029]本公开还关注一种用于生成装在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系统，其特征在于所述系统包括:
[0030]-用于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的单元，以及
[0031]-用于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，并且用于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的单元。
[0032]尽管没有详细地描述，本实施例可以用在任何组合或者子组合中。
【附图说明】
[0033]参考下述说明和附图可以更好地理解本公开，所述说明和附图以示例的形式给出而不是限制所保护的范围，并且其中:
[0034]图1是当根据本公开的实施例进行所述方法时实现的连续的步骤的流程图；并且
[0035]图2是根据一个实施例的轨道生成系统的全局架构的示意图。
【具体实施方式】
[0036]本公开涉及生成装在室内或户外环境中移动的无人机上的摄像机的轨道的方法和系统。本公开的某些实施例的许多具体细节在下述说明和在图1到2中列出以提供对这样的实施例的彻底理解。但是，本领域技术人员，将理解的是本公开可以具有额外的实施例，或本公开可以实现为不具有在下述说明中描述的一些细节。
[0037]本公开将在室内环境的情况中描述，所述室内环境是最复杂的情况因为存在多个障碍(墙壁、物体、家具…)。更具体地，将通过主人想要拍摄他的博物馆城堡的房间的视频导览的示例描述本公开。该申请将帮助解释发明的方法并且将展示本公开对于这样复杂和冗长的工作的优点。
[0038]城堡的主人想要在单个拍摄(即唯一的连续的序列)中拍摄城堡的所有房间的视频导览，通过使用装备有摄像机的轻无人机。当然，该示例可以移置到想要在家或者在特定的地点制作其自己的影片的任何用户上。它也可以被房地产中介使用，该中介想要制作将要出售的房屋的视频以便于将其放到他的中介公司的网站上。该示例支持其目标是以简单的方式拍摄具有复杂但是智能的并且流畅的轨迹的视频的任何使用情况。
[0039]城堡具有可由楼梯到达的多个楼层。一些有趣的工艺品需要通过该视频给出评估。有利地，在轨道获取期间以及在该视频捕捉期间不会有人或者移动的物体在城堡中出现或移动。我们将使用我们的方法拍摄该序列的人称为导演。
[0040]发明的方法的步骤在图1的流程图中列出。
[0041]步骤S1:近似轨道的手动获取
[0042]在第一步骤处，导演步行穿过城堡