CN105245846A - 一种多无人机协同跟踪的拍摄系统及拍摄方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多无人机协同跟踪拍摄系统，包括：至少两台无人机以及地面终端；所述地面终端能够将事先设置的无人机与目标的相对位置信息并发送给至少一台无人机，同时能够接收各无人机所拍摄的2D图像信息并将其转换成3D图像；所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够接收所述地面终端发射的所述相对位置信息，并根据所述相对位置信息协同跟踪所述目标，并对所述目标进行拍摄以获取所述目标的2D图像信息。本发明还提供一种地面终端、无人机和多无人机协同跟踪拍摄的方法。

Description

一种多无人机协同跟踪的拍摄系统及拍摄方法

技术领域

本发明涉及一种无人机拍摄系统，尤其涉及一种利用多台无人机系统跟踪目标的拍摄系统及拍摄方法。

背景技术

目前随着航拍无人机技术的日渐发展，航拍无人机越来越多的应用在人们的日常生活中，但是现在的航拍无人机集群航拍研究还是一个空白领域。目前的无人机拍摄的研究仅限于大面积场景监控等情况，如果需要获得全部的监控场景的情况，需要汇集每个无人机的状态信息，对多无人机进行协同控制并分配不同的任务给不同状态的无人机，然后由所述不同的无人机分别进行监控拍摄。目前无人机跟踪拍摄只能够实现将拍摄目标始终置于拍摄范围内的情况下获得连续的图像；但是得到的图像是平面的，并不能将拍摄目标所在的3D环境记录下来。

另外，在现有技术中，一般采用一个无人机获取的2D图像进行3D转换,其景深信息很难估计准确,需要大量人工干预。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种多无人机协同跟踪拍摄系统，包括：至少两台无人机以及地面终端；所述地面终端能够将事先设置的无人机与目标的相对位置信息并发送给至少一台无人机，同时能够接收各无人机所拍摄的2D图像信息并将其转换成3D图像；所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够接收所述地面终端发射的所述相对位置信息，并根据所述相对位置信息协同跟踪所述目标，并对所述目标进行拍摄以获取所述目标的2D图像信息。

优选地，在对目标进行拍摄时，所述至少两台无人机位于同一高度，沿以目标在所述至少两台无人机所处的水平面上的投影为圆心的圆上均匀排列。

优选地，所述地面终端还能够将事先设置的所述至少两台无人机之间的位置信息发送给至少一台无人机，所述至少两台无人机根据所述位置信息保持所述至少两台无人机之间的位置关系。

优选地，所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够向所述目标发射询问信号，并接收来自所述目标的第一响应信号；所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够记录其发射所述询问信号的第一时间和收到所述第一响应信号的第二时间以及所述目标接收到所述询问信号的第三时间和所述目标发出所述第一响应信号的第四时间；其中，所述至少两台无人机中的至少一台无人机通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取信号传输时间，基于所述信号传输时间获取所述至少两台无人机中的至少一台无人机与所述目标之间的距离，并基于所获取的所述距离来确定所述至少两台无人机中的至少一台无人机的本机位置信息。

优选地，所述地面终端包括图像处理单元、控制单元和输入输出单元；所述输入输出单元用于向所述至少两台无人机发送所述相对位置信息并能够接收所述至少两台无人机拍摄的所述目标的所述2D图像；所述控制单元控制所述相对位置信息的发送以及所述图像处理单元对图像的处理；所述图像处理单元将从所述至少两台无人机所接收到的所述2D图像转换成所述3D图像。

优选地，所述无人机包括目标拍摄模块、无线收发模块、中央处理模块；所述无线收发模块用于接收所述相对位置信息和发射拍摄的所述目标的所述2D图像；所述目标拍摄模块根据所述相对位置信息调整自身的位置，对所述目标进行拍摄获取所述目标的所述2D图像；所述中央处理模块控制所述目标跟踪拍摄模块和所述无线收发模块的工作。

优选地，所述至少两台无人机中的至少一台无人机根据所述相对位置信息和所述距离来调整自身位置，并基于调整后的自身位置获取所述本机位置信息。

优选地，所述至少两台无人机中的至少一台无人机将其所获取的所述本机位置信息发送给其他无人机，所述其他无人机基于所述位置信息和所述本机位置信息来调整其自身位置。

本发明还提供一种多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于，所述拍摄系统具有地面终端；所述地面终端能够将事先设置的无人机与目标的相对位置信息发送给至少一台无人机，同时能够接收各无人机所拍摄的2D图像信息并将其转换成3D图像。

优选地，所述地面终端还能够将事先设置的多台无人机之间的位置信息发送给所述至少一台无人机，所述多台无人机根据所述位置信息保持所述多台无人机之间的位置关系。

优选地，所述地面终端包括图像处理单元、控制单元和输入输出单元；所述输入输出单元用于向至少一台无人机发送所述相对位置信息并能够接收多台无人机拍摄的所述目标的所述2D图像；所述控制单元控制所述相对位置信息的发送以及所述图像处理单元对图像的处理；所述图像处理单元将从所述多台无人机所接收到的所述2D图像转换成所述3D图像。

本发明还提供一种多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于，所述拍摄系统具有多台无人机；所述多台无人机中的至少一台无人机能够接收地面终端发射的无人机与目标的相对位置信息，并根据所述相对位置信息能与其他无人机协同跟踪所述目标，并对所述目标进行拍摄以获取所述目标的2D图像信息。

优选地，所述多台无人机中的至少一台无人机能够接收所述地面终端发射的所述多台无人机之间的位置信息，所述多台无人机根据所述位置信息保持所述多台无人机之间的位置关系。

优选地，所述多台无人机中的至少一台无人机能够向所述目标发射询问信号，并接收来自所述目标的第一响应信号；所述多台无人机中的至少一台无人机能够记录其发射所述询问信号的第一时间和收到所述第一响应信号的第二时间以及所述目标接收到所述询问信号的第三时间和所述目标发出所述第一响应信号的第四时间；其中，所述多台无人机中的至少一台无人机通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取信号传输时间，基于所述信号传输时间获取所述多台无人机中的至少一台无人机与所述目标之间的距离，并基于所获取的所述距离来确定所述多台无人机中的至少一台无人机的本机位置信息。

优选地，所述多台无人机中的至少一台无人机根据所述相对位置信息和所述距离来调整自身位置，并基于调整后的自身位置获取所述本机位置信息。

优选地，所述多台无人机中的至少一台无人机将其所获取的所述本机位置信息发送给其他无人机，所述其他无人机基于所述位置信息和所述本机位置信息来调整其自身位置。

本发明还提供一种多无人机协同跟踪拍摄方法，包括：地面控制步骤，地面终端控制设置无人机与目标的相对位置信息；无人机协同拍摄步骤，使用至少两台无人机接收地面控制步骤中地面终端设置的无人机与目标的相对位置信息，并根据所述相对位置信息协同跟踪目标，对所述目标进行拍摄获取所述目标的2D图像信息；图像处理步骤，所述地面终端接收无人机拍摄的所述2D图像信息，并将其转换为3D图像。

优选地，在无人机协同拍摄步骤中，所述至少两台无人机位于同一高度，沿以所述目标在所述至少两台无人机所处的水平面上的投影为圆心的圆上均匀排列。

优选地，在所述地面控制步骤中，还将事先设置的所述至少两台无人机之间的位置信息发送给至少一台无人机，所述至少两台无人机根据所述位置信息保持所述至少两台无人机之间的位置关系。

优选地，还包括距离获取步骤：所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够向所述目标发射询问信号，并接收来自所述目标的第一响应信号；所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够记录其发射所述询问信号的第一时间和收到所述第一响应信号的第二时间以及所述目标接收到所述询问信号的第三时间和所述目标发出所述第一响应信号的第四时间；其中，所述至少两台无人机中的至少一台无人机通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取信号传输时间，基于所述信号传输时间获取所述至少两台无人机中的至少一台无人机与所述目标之间的距离。

优选地，在所述无人机协同拍摄步骤中，所述至少两台无人机中的至少一台无人机根据所述相对位置信息和所述距离来调整自身位置，并基于调整后的自身位置获取所述本机位置信息。

优选地，在所述无人机协同拍摄步骤中，所述至少两台无人机中的至少一台无人机将其所获取的所述本机位置信息发送给其他无人机，所述其他无人机基于所述位置信息和所述本机位置信息来调整其自身位置。

本发明利用多无人机系统跟踪目标的方法，由于采用了多个无人机,从而能够更加准确地估计景深，无需大量的人工干预。同时，在本发明中，由于采用了多个无人机，从而能够对目标进行全方位的拍摄，解决了多机之间的协同问题，其获得的3D图像的效果远胜于传统的单机拍摄。无人机拍摄的图像被发送至地面终端，地面终端对接收到的目标图像进行2D转化为3D的处理，处理后操作人员判断呈现的3D图像是否清晰，从而确定是否需要实时调整目标与无人机之间的位置，从而保证无人机能够清楚的拍摄目标。

附图说明

图1为本发明所涉及的有3台无人机时的协同跟踪拍摄系统的示意图；

图2为本发明所涉及的有4台无人机时的协同跟踪拍摄系统的示意图；

图3为本发明所涉及的有5台无人机时的协同跟踪拍摄系统的示意图；

图4为本发明所涉及的有8台无人机时的协同跟踪拍摄系统的示意图；

图5为本发明第一实施例所涉及的主-从无人机协同跟踪的拍摄系统的结构示意图；

图6为本发明第一实施例所涉及的主-从无人机协同跟踪的拍摄系统的工作流程图；

图7为本发明第一实施例所所涉及的目标跟踪拍摄模块检测目标距离的流程图；

图8为本发明所涉及的目标的结构示意图；

图9为本发明第一实施例所涉及的主-从无人机终端跟踪过程中的目标和无人机移动的步骤示意图的一例；

图10为本发明第二实施例所涉及的主-从无人机协同跟踪的拍摄系统的结构示意图；

图11为本发明第二实施例所涉及的主-从无人机协同跟踪的拍摄系统的工作流程图；

图12(a)、(b)为本发明第二实施例所涉及的采用主-从无人机终端跟踪过程中的目标和无人机移动的步骤示意图的一例。

具体实施方式

下面根据附图所示实施方式阐述本发明。此次公开的实施方式可以认为在所有方面均为例示，不具限制性。本发明的范围不受以下实施方式的说明所限，仅由权利要求书的范围所示，而且包括与权利要求范围具有同样意思及权利要求范围内的所有变形。

本发明的实施方式所涉及的多无人机协同跟踪的拍摄系统包括无人机终端和地面处理终端，所述无人机终端包括至少两台以上的无人机，无人机之间协同合作，对目标进行全方位的拍摄。无人机包括中央处理模块、目标跟踪模块、存储模块、无线信号收发模块；所述目标跟踪模块能够根据目标上发射信号的信息计算无人机终端与目标之间的距离，进行目标跟踪；所述目标跟踪模块还能够拍摄含有目标的连续的视频或图像，并存储于存储模块中；所述无人机通过所述信号收发模块将所述拍摄的视频或图像信息发送至地面处理终端。地面处理终端包括视频存储模块、视频接收模块、视频处理模块、3D图像显示模块以及控制模块；所述地面处理终端的视频接收模块接收无人机发送的视频或图像，将所述视频或图像存储于所述视频存储模块，同时所述视频处理模块根据接收到的视频信息合成相应的3D图像，并显示于所述3D显示模块。

所述拍摄系统的无人机上都设置防碰撞系统，以避免相邻的无人机之间发生碰撞。在拍摄过程中，所使用的多个（设为n个）无人机沿着一个以目标在无人机所处的平面上的投影为圆心的圆上均匀排列，相邻两个无人机的位置的水平夹角为360°/n；例如当分别有3、4、5、8台无人机时，相邻两个无人机之间的夹角分别为120°、90°、72°和45°，图1～4分别为有3、4、5、8台无人机时的协同跟踪拍摄系统的示意图。在本发明中，将所有无人机围绕目标排成一个圆圈，从而使得各无人机相对目标的距离都是一样的，由此更加精确地在的3D环境下记录所要拍摄的目标。

实施例1

图5为本实施例所涉及的主-从无人机协同跟踪的拍摄系统的结构示意图。所述拍摄系统包括地面处理终端1、主无人机终端2和从无人机终端3；所述主无人机终端2与所述从无人机终端3、所述地面处理终端1分别通过无线通信的方式连接，例如射频、WIFI或蓝牙等。所述地面处理终端1向主无人机终端2发送目标的位置信息，主无人机终端2根据所述目标的位置信息调整自己的位置，并将自己的位置信息发送至所述从无人机终端3，从无人机终端3根据所述主无人机终端2的位置信息以及自身的设置信息调整自己的位置；所述主无人机终端2与所述从无人机终端3调整好位置后对目标进行全方位的拍摄，并将拍摄的图像视频等信息发送至地面处理终端1，地面处理终端根据接收到的图像视频信息进行处理，转换成3D图像。

下面分别具体介绍所述地面处理终端1、主无人机终端2和从无人机终端3的结构和功能。

所述地面处理终端1包括视频图像模块11、控制模块12和无线发射器13，所述视频图像模块11包括信号接收单元111、视频处理单元112、视频存储单元113和图像显示单元114。其中所述信号接收单元111能够接收主无人机终端2和从无人机终端3拍摄的视频图像等信息，并将所述接收到的视频图像等信息发送至视频处理单元112，同时将接收到的视频图像等信息存储于所述视频存储单元113。所述视频处理单元112根据固定的算法将接收到的2D视频图像信息转化为3D图像，同时在3D图像中获取目标与主无人机的位置信息（包括两者的距离信息、方向以及高度等其他信息），并将所述3D图像以及位置信息发送至图像显示单元114，显示于所述图像显示单元114的显示器上，为操作人员提供参考；同时还将所述3D图像存储于所述视频存储单元113。操作人员根据所述图像显示单元114所显示的3D图像以及无人机与目标的位置信息，通过控制模块12控制所述无线发射器13发送无人机与目标的需要调整的距离信息；同时操作人员还可以通过控制模块12控制无人机的起飞或降落，以及所述视频图像模块11各单元的工作。

所述主无人机终端2与从无人机终端3之间协调工作，共同完成拍摄任务。所述从无人机终端3可以有多个，但至少为1个。所述主无人机终端2包括无线接收模块21、中央处理模块22、目标跟踪拍摄模块23、无线发射模块24和存储模块25。其中所述无线接收模块21与地面处理终端1的无线发射器13进行无线通信，能够接收所述地面处理终端1发送的主无人机终端2与目标的距离信息以及起飞或降落的指令等信息，并将接收到的信息发送至中央处理模块22。所述中央处理模块22与所述无线接收模块21、目标跟踪拍摄模块23、无线发射模块24和存储模块25分别相连，根据无线接收模块21接收到的地面处理终端1发送的距离信息（主无人机终端2与目标的距离信息）以及起飞或降落的指令信息，控制无人机按照设定的距离信息（主无人机终端2与目标的距离信息）飞行或者降落，并获取自身的位置信息（包括本机所在的纬度、经度以及高度等信息）；此外，所述中央处理模块22还控制目标跟踪拍摄模块23、无线发射模块24和存储模块25分别执行各自的任务。所述目标跟踪拍摄模块23包括目标跟踪单元231、位置调整单元232和摄像头单元233；所述位置调整单元232能够根据所述距离信息调整所在的主无人机终端2的位置，并获取本机的位置信息；所述目标跟踪单元231能够根据特定的目标检测方法，测量所需拍摄的目标距离主无人机终端2的距离，跟踪所需拍摄的目标；所述摄像头单元233可以包括多个摄像头，能够执行具体的拍摄目标的工作；所述中央处理模块22控制目标跟踪拍摄模块23将所拍摄的目标的视频图像存储于所述存储模块25，并由无线发射模块24发送至地面处理终端1，由该地面处理终端1的信号接收单元111接收。所述无线发射模块24除了将所述目标跟踪拍摄模块23拍摄的视频图像发送至所述地面处理终端1外，还可将本主无人机终端2的位置信息发送至从无人机终端3。所述存储模块25能够暂时存储所述目标跟踪拍摄模块23拍摄的视频图像，当所述存储的视频图像被发送至地面处理终端1后，存储的视频图像就会被删除；所述存储模块25还可以存储本主无人机终端2与目标之间的位置信息，当无线接收模块21再次接收到本主无人机终端2与目标之间的新的位置信息时，就会将以前的位置信息覆盖。

所述从无人机终端3包括无线接收模块31、中央处理模块32、目标拍摄模块33、无线发射模块34和存储模块35。所述无线接收模块31能够接收主无人机终端2的无线发射模块24发送的主无人机终端2的位置信息，并将接收到的信息发送至中央处理模块32。所述中央处理模块32与所述无线接收模块31、目标拍摄模块33、无线发射模块34和存储模块35分别相连，根据无线接收模块31接收到的主无人机终端2的位置信息，控制本从无人机终端3的飞行；此外，所述中央处理模块32还控制目标拍摄模块33、无线发射模块34和存储模块35分别执行各自的任务。所述目标拍摄模块33包括位置调整单元332和摄像头单元333；所述位置调整单元332能够根据所述距离信息调整所在的主无人机终端2的位置；所述摄像头单元333可以包括多个摄像头，能够执行具体的拍摄目标的工作；此外，所述中央处理模块32控制目标拍摄模块33将所拍摄的目标的视频图像存储于所述存储模块35，并由无线发射模块34发送至地面处理终端1，由该地面处理终端1的信号接收单元111接收。所述无线发射模块34将所述目标拍摄模块33拍摄的视频图像发送至所述地面处理终端1，由该地面处理终端1的信号接收单元111接收。所述存储模块35能够暂时存储所述目标拍摄模块33拍摄的视频图像，当所述存储的视频图像被发送至地面处理终端1后，存储的视频图像就会被删除；所述存储模块35还可以存储本从无人机终端3与主无人机终端2之间的位置信息。

图6为本实施例涉及的主-从无人机协同跟踪的拍摄系统的工作流程图。操作人员通过地面处理终端1的控制模块12设置主无人机终端2距离拍摄目标的距离信息以及从无人机终端3与主无人机终端2之间的相对位置关系信息，然后启动主无人机终端2和从无人机终端3起飞（步骤S1）。在启动主无人机终端2和从无人机终端3后，地面处理终端1的控制模块12将所设置的主无人机终端2距离拍摄目标的距离信息以及从无人机终端3与主无人机终端2之间的相对位置关系信息分别发送至主无人机终端2和从无人机终端3（步骤S2），上述主无人机终端2的存储模块25存储所设置的上述距离信息，上述从无人机终端3的存储模块35存储上述位置关系信息（步骤S3）。上述主无人机终端2的目标跟踪拍摄模块23对目标进行搜索和检测（步骤S4）。上述目标跟踪拍摄模块23判断是否检测到目标（步骤S5）。如果上述目标跟踪拍摄模块23未检测到目标（步骤S5：否），上述目标跟踪拍摄模块23继续对目标进行搜索和检测；如果上述目标跟踪拍摄模块23检测到目标（步骤S5：是），上述主无人机终端2的位置调整单元232按照上述存储模块25中所存储的上述距离信息调整上述主无人机终端2与该目标的距离，获得上述主无人机终端2的位置信息（步骤S6）。所述主无人机终端2将所获得上述位置信息发送给上述从无人机终端3（步骤S7）。上述从无人机终端3判断是否接收到来自上述主无人机终端2的上述位置信息（步骤S8）。如果上述从无人机终端3判断未接收到来自上述主无人机终端2的上述位置信息（步骤S8：否），则继续等待；上述从无人机终端3接收到来自上述主无人机终端2的上述位置信息（步骤S8：是），上述从无人机终端3按照上述存储模块35中所存储的上述位置关系信息，通过上述位置调整单元332调整上述从无人机终端3的位置（步骤S9）。

图7为步骤S6中上述位置调整单元232调整上述主无人机终端2的位置的流程图。主无人机终端2的无线发射模块24包括多个无线信号发射器（未图示），中央处理模块22控制所述多个无线信号发射器分别向带有跟踪器41（如图8所示，图8为目标的结构示意图）的目标发送无线电信号，所述无线电信号具有主无人机终端无线信号发射器的ID信息（便于使接收到该信号的装置识别该信号信息），并由中央处理模块22的计时单元（未图示）记录发射信号的时间T ₀，并存储于未图示的存储部件中（步骤S31）。目标上设置有无线信号收发单元42，所述无线信号收发单元42接收主无人机发送的带有ID信息的无线电信号，并通过计时单元43记录接收到信号的时间T ₁，同时将所述时间信息T ₁存储于存储单元44中（步骤S32）。目标接收到无人机发送的无线电信号后，产生相应的响应信号，由无线信号收发单元42将带有ID信息的所述响应信号、发送所述响应信号时所记录的发送时间T ₂和所述时间T ₁等信息一起发送至主无人机终端2（步骤S33）。所述主无人机终端2的中央处理模块22接收到目标发送的信息后，根据所述ID信息判断是否接收到步骤S33发送的响应信号及所述时间T ₂和所述时间T ₁等信息（步骤S34）。如果所述中央处理模块22判断未接收到所述响应信号等信息（步骤S34为否），则继续等待。如果所述中央处理模块22判断接收到所述响应信号等信息（步骤S34为是），所述中央处理模块22的计时单元记录接收到所述响应信号的时间T ₃（步骤S35）。目标跟踪拍摄模块23的目标跟踪单元231对时间信息T ₀～T ₃进行处理：获取无线电信号和响应信号在空中飞行的时间T=(T ₃－T ₀)－(T ₂－T ₁)，从而测算相应的无线信号发射器与目标之间的距离为d=（T×光速）/2（假设信号在空中的飞行速度视为光速）（步骤S36）。测算每个无线信号发射器与目标之间的实际距离；然后通过三角几何关系计算出主无人机终端和目标的精确距离和角度等距离信息（步骤S37）。

所述中央处理模块22根据存储模块25内存储的主无人机终端2距离拍摄目标的距离信息（地面处理终端1发送的），判断步骤S4中主无人机终端2跟踪检测到的主无人机终端与目标之间的实际距离信息是否与地面处理终端1发送的所述距离信息相匹配（步骤S38）。如果不匹配（步骤S38为否），则主无人机终端的位置调整单元232根据步骤S36获取的主无人机终端2与目标的实际距离信息以及地面处理终端1设置的主无人机终端2与目标的距离信息控制上述主无人机终端2自身的飞行速度，调整自身的位置（步骤S39），并重新执行步骤S31；如果匹配（步骤S38为是），则主无人机终端2的中央处理模块22根据所述地面处理终端1设定的主无人机终端2距离拍摄目标的距离信息以及自身的位置获取所述主无人机终端2的位置信息（包括本机所在的纬度、经度以及高度等信息）（步骤S40）。

返回图6，当主无人机终端2和从无人机终端3调整好位置后，对目标进行全方位跟踪拍摄，获取含有目标的视频图像等信息（步骤S10）：在拍摄过程中主无人机终端2的目标跟踪拍摄模块23判断目标是否移动；如果判断目标不移动，则继续进行拍摄；如果判断目标移动，则需要返回步骤S4（无图示），由主无人机终端2的目标跟踪拍摄模块23对目标进行检测。

无人机在拍摄过程中，主无人机终端2和从无人机终端3将拍摄的含有目标的视频图像信息发送至地面处理终端1（步骤S11）。地面处理终端1的信号接收单元111接收所述视频图像信息，并将其发送至视频处理单元112且存储于视频存储单元113（步骤S12）。所述视频处理单元112按照特定的2D转3D的算法对所接收到的多个无人机拍摄的目标的视频图像等信息进行处理，将所拍摄的2D视频图像转化成相应的3D图像，例如所述视频处理单元112可以根据三角几何关系和无人机从多个角度拍摄同一目标的视频图像信息，计算出所述视频图像中任意物体和任意无人机的实际距离（即景深信息），利用景深信息将任意无人机拍摄的视频转成3D图像（步骤S13）；并将转化的3D图像显示于图像显示单元114（S14）。操作人员根据图像显示单元114的显示器上显示的目标的3D图像，判断是否需要调整无人机与目标的距离（步骤S15）。当操作人员判断不调整时（步骤S15为否），则不进行任何的处理。当操作人员判断调整时（步骤S15为是），则操作人员通过控制模块12重新设定目标与主无人机终端2之间的距离信息，并将所述距离信息发送至主无人机终端2（步骤S16），并进行步骤S4。

图9为本实施例采用主-从无人机终端跟踪过程中的目标和无人机移动的步骤示意图的一例。如图9所示，9（a）为主无人机终端2跟踪移动目标，并按照地面处理终端1设定的目标与主无人机终端2的位置信息调整本身相对于目标的位置；并将本身的位置发送至从无人机终端3。9（b）为从无人机终端根据主无人机终端2的位置和地面处理终端设置的主无人机终端2与从无人机终端3的位置信息调整本身的位置关系。9（c）为主无人机终端2与从无人机终端3调整好相对于目标的位置后的状态。

实施例2

在实施例1中无人机包括主无人机终端2和从无人机终端3，只能在主无人机终端2根据设定的主无人机终端2与目标的距离信息调整好自身的位置后获取本身的精确位置信息后，从无人机终端3才能根据主无人机终端2的精确位置信息和设定的主从无人机终端的位置关系调整自身的位置；如果主无人机终端2出问题，那么从无人机终端3就不能再继续正常工作了。而本实施例中，不再将所设置的与拍摄目标的距离信息仅发送给主无人机终端2，而是将所设置的与拍摄目标的距离信息发送给全部无人机终端（包括主无人机终端2和从无人机终端3），由全部无人机终端对目标进行跟踪和拍摄，即所有的无人机终端都能单独的对目标进行跟踪和拍摄。

图10为本实施例所涉及的主-从无人机协同跟踪的拍摄系统的结构示意图。如图10所示，在本实施例2中，除了从无人机终端3还具有目标跟踪单元331外，其他部分与图5中的相应部分在结构和相应的功能上均相同，以及目标跟踪单元331和图5中的目标跟踪单元231在结构和相应的功能上也相同，在此不再重复说明。

图10为本实施例涉及的无人机协同跟踪的拍摄系统的工作流程图。操作人员通过地面处理终端1的控制模块12设置无人机终端距离拍摄目标的距离信息（包括距离和高度等信息）以及各无人机终端（包括主无人机终端2和从无人机终端3）之间的相对位置关系信息，然后启动主无人机终端2和从无人机终端3起飞（步骤S21）。在启动主无人机终端2和从无人机终端3后，地面处理终端1的控制模块12将所设置的与拍摄目标的距离信息以及各无人机终端之间的相对位置关系信息发送至主无人机终端2和从无人机终端3（步骤S22），上述主无人机终端2的存储模块25和上述从无人机终端3的存储模块35各自存储所设置的上述距离信息和上述位置关系信息（步骤S23）。上述主无人机终端2的目标跟踪拍摄模块23和上述从无人机终端3的目标跟踪拍摄模块33各自对目标进行搜索和检测（步骤S24）。上述目标跟踪拍摄模块23和上述目标跟踪拍摄模块33判断是否检测到目标（步骤S25）。如果上述目标跟踪拍摄模块23未检测到目标（步骤S25：否），上述目标跟踪拍摄模块23和上述目标跟踪拍摄模块33继续对目标进行搜索和检测；如果上述目标跟踪拍摄模块23和上述目标跟踪拍摄模块33检测到目标（步骤S25：是），上述主无人机终端2的位置调整单元232和上述从无人机终端3的位置调整单元332按照上述存储模块25和上述存储模块35中所存储的上述距离信息各自调整上述主无人机终端2和上述从无人机终端3与该目标的距离，各自获得上述主无人机终端2和上述从无人机终端3的位置信息（步骤S26）。所述主无人机终端2和上述从无人机终端3之间互相发送各自所获得上述位置信息（步骤S27）。上述从无人机终端3和上述主无人机终端2各自判断是否接收到来自其他无人机终端的上述位置信息（步骤S28）。如果判断未接收到来自其他无人机终端的上述位置信息（步骤S28：否），则继续等待；如果判断接收到来自其他无人机终端的上述位置信息（步骤S28：是），上述从无人机终端3和上述主无人机终端2按照上述存储模块35和上述存储模块25中所存储的上述位置关系信息，通过上述位置调整单元332和上述位置调整单元232调整上述从无人机终端3和上述主无人机终端2之间的位置（步骤S29）。

然后继续执行步骤S210～S215，所述步骤S210～S215分别与实施例1图6所示的步骤S10～S15的过程相同，在此不再重复说明。在步骤S216中，当操作人员根据图像显示单元114的显示器上显示的目标的3D图像判断需要调整主、从无人机终端与目标的位置时（步骤S15为是），则操作人员通过控制模块12重新设定目标与主无人机终端2和从无人机终端3之间的距离信息，并将所述距离信息发送至主无人机终端2和从无人机终端3（步骤S216），并进行步骤S24。

在步骤S26中主无人机终端2和从无人机终端3获取各自的位置信息的过程与实施例1中主无人机终端2获取自身位置信息的过程一致，如图7所示，在此不再重复说明。

图12为本实施例采用多无人机终端跟踪过程中的目标和无人机移动的步骤示意图的一例。如图12所示，12（a）为各无人机终端2、3跟踪移动目标，并按照地面处理终端设定的目标与各无人机终端2、3的位置信息调整本身相对于目标的位置。12（b）为各无人机终端2、3调整好相对于目标的位置后的状态。

在上述的实施方式中，主无人机终端2和从无人机终端3在飞行过程中还可以相互之间不断地发送位置信息，并根据操作人员在地面处理终端1的控制模块12上所设置的主无人机终端2和从无人机终端3之间的位置关系信息来不断地调整主无人机终端2和从无人机终端3之间的距离，从而防止各无人机终端之间发生碰撞。

Claims (22)

1.一种多无人机协同跟踪拍摄系统，包括：

至少两台无人机以及地面终端；

所述地面终端能够将事先设置的无人机与目标的相对位置信息并发送给至少一台无人机，同时能够接收各无人机所拍摄的2D图像信息并将其转换成3D图像；

所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够接收所述地面终端发射的所述相对位置信息，并根据所述相对位置信息协同跟踪所述目标，并对所述目标进行拍摄以获取所述目标的2D图像信息。

2.根据权利要求1所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：

在对目标进行拍摄时，所述至少两台无人机位于同一高度，沿以目标在所述至少两台无人机所处的水平面上的投影为圆心的圆上均匀排列。

3.根据权利要求1所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：所述地面终端还能够将事先设置的所述至少两台无人机之间的位置信息发送给至少一台无人机，所述至少两台无人机根据所述位置信息保持所述至少两台无人机之间的位置关系。

4.根据权利要求3所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：

所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够向所述目标发射询问信号，并接收来自所述目标的第一响应信号；

所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够记录其发射所述询问信号的第一时间和收到所述第一响应信号的第二时间以及所述目标接收到所述询问信号的第三时间和所述目标发出所述第一响应信号的第四时间；

其中，所述至少两台无人机中的至少一台无人机通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取信号传输时间，基于所述信号传输时间获取所述至少两台无人机中的至少一台无人机与所述目标之间的距离，并基于所获取的所述距离来确定所述至少两台无人机中的至少一台无人机的本机位置信息。

5.根据权利要求1所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：

所述地面终端包括图像处理单元、控制单元和输入输出单元；

所述输入输出单元用于向所述至少两台无人机发送所述相对位置信息并能够接收所述至少两台无人机拍摄的所述目标的所述2D图像；

所述控制单元控制所述相对位置信息的发送以及所述图像处理单元对图像的处理；

所述图像处理单元将从所述至少两台无人机所接收到的所述2D图像转换成所述3D图像。

6.根据权利要求1所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：

所述无人机包括目标拍摄模块、无线收发模块、中央处理模块；

所述无线收发模块用于接收所述相对位置信息和发射拍摄的所述目标的所述2D图像；

所述目标拍摄模块根据所述相对位置信息调整自身的位置，对所述目标进行拍摄获取所述目标的所述2D图像；

所述中央处理模块控制所述目标跟踪拍摄模块和所述无线收发模块的工作。

7.根据权利要求4所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：

所述至少两台无人机中的至少一台无人机根据所述相对位置信息和所述距离来调整自身位置，并基于调整后的自身位置获取所述本机位置信息。

8.根据权利要求7所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：

所述至少两台无人机中的至少一台无人机将其所获取的所述本机位置信息发送给其他无人机，所述其他无人机基于所述位置信息和所述本机位置信息来调整其自身位置。

9.一种多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于，所述拍摄系统具有地面终端；

所述地面终端能够将事先设置的无人机与目标的相对位置信息发送给至少一台无人机，同时能够接收各无人机所拍摄的2D图像信息并将其转换成3D图像。

10.根据权利要求9所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：所述地面终端还能够将事先设置的多台无人机之间的位置信息发送给所述至少一台无人机，所述多台无人机根据所述位置信息保持所述多台无人机之间的位置关系。

11.根据权利要求9或10所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：所述地面终端包括图像处理单元、控制单元和输入输出单元；

所述输入输出单元用于向至少一台无人机发送所述相对位置信息并能够接收多台无人机拍摄的所述目标的所述2D图像；

所述控制单元控制所述相对位置信息的发送以及所述图像处理单元对图像的处理；

所述图像处理单元将从所述多台无人机所接收到的所述2D图像转换成所述3D图像。

12.一种多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于，所述拍摄系统具有多台无人机；

所述多台无人机中的至少一台无人机能够接收地面终端发射的无人机与目标的相对位置信息，并根据所述相对位置信息能与其他无人机协同跟踪所述目标，并对所述目标进行拍摄以获取所述目标的2D图像信息。

13.根据权利要求12所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：所述多台无人机中的至少一台无人机能够接收所述地面终端发射的所述多台无人机之间的位置信息，所述多台无人机根据所述位置信息保持所述多台无人机之间的位置关系。

14.根据权利要求12或13所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：

所述多台无人机中的至少一台无人机能够向所述目标发射询问信号，并接收来自所述目标的第一响应信号；

所述多台无人机中的至少一台无人机能够记录其发射所述询问信号的第一时间和收到所述第一响应信号的第二时间以及所述目标接收到所述询问信号的第三时间和所述目标发出所述第一响应信号的第四时间；

其中，所述多台无人机中的至少一台无人机通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取信号传输时间，基于所述信号传输时间获取所述多台无人机中的至少一台无人机与所述目标之间的距离，并基于所获取的所述距离来确定所述多台无人机中的至少一台无人机的本机位置信息。

15.根据权利要求14所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：所述多台无人机中的至少一台无人机根据所述相对位置信息和所述距离来调整自身位置，并基于调整后的自身位置获取所述本机位置信息。

16.根据权利要求15所述的多无人机协同跟踪拍摄系统，其特征在于：

所述多台无人机中的至少一台无人机将其所获取的所述本机位置信息发送给其他无人机，所述其他无人机基于所述位置信息和所述本机位置信息来调整其自身位置。

17.一种多无人机协同跟踪拍摄方法，包括：

地面控制步骤，地面终端控制设置无人机与目标的相对位置信息；

无人机协同拍摄步骤，使用至少两台无人机中的至少一台无人机接收地面控制步骤中地面终端设置的无人机与目标的相对位置信息，并根据所述相对位置信息协同跟踪目标，对所述目标进行拍摄获取所述目标的2D图像信息；

图像处理步骤，所述地面终端接收无人机拍摄的所述2D图像信息，并将其转换为3D图像。

18.根据权利要求17所述的多无人机协同跟踪拍摄方法，其特征在于：

在无人机协同拍摄步骤中，所述至少两台无人机位于同一高度，沿以所述目标在所述至少两台无人机所处的水平面上的投影为圆心的圆上均匀排列。

19.根据权利要求17所述的多无人机协同跟踪拍摄方法，其特征在于：在所述地面控制步骤中，还将事先设置的所述至少两台无人机之间的位置信息发送给至少一台无人机，所述至少两台无人机根据所述位置信息保持所述至少两台无人机之间的位置关系。

20.根据权利要求19所述的多无人机协同跟踪拍摄方法，还包括距离获取步骤：

所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够向所述目标发射询问信号，并接收来自所述目标的第一响应信号；

所述至少两台无人机中的至少一台无人机能够记录其发射所述询问信号的第一时间和收到所述第一响应信号的第二时间以及所述目标接收到所述询问信号的第三时间和所述目标发出所述第一响应信号的第四时间；

其中，所述至少两台无人机中的至少一台无人机通过将所述第二时间和所述第一时间的差值减去所述第四时间和所述第三时间的差值获取信号传输时间，基于所述信号传输时间获取所述至少两台无人机中的至少一台无人机与所述目标之间的距离。

21.根据权利要求20所述的多无人机协同跟踪拍摄方法，其特征在于：

在所述无人机协同拍摄步骤中，所述至少两台无人机中的至少一台无人机根据所述相对位置信息和所述距离来调整自身位置，并基于调整后的自身位置获取所述本机位置信息。

22.根据权利要求21所述的多无人机协同跟踪拍摄方法，其特征在于：

在所述无人机协同拍摄步骤中，所述至少两台无人机中的至少一台无人机将其所获取的所述本机位置信息发送给其他无人机，所述其他无人机基于所述位置信息和所述本机位置信息来调整其自身位置。