一种无人机第一视角图像增稳方法、装置及软件程序产品与流程

本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机第一视角图像增稳方法、装置及软件程序产品。

背景技术：

1、当前，无人机第一视角画面广泛用于人工操控、航测作业、辅助感知、虚拟现实叠加显示以及后续智能分析。为了提升操控体验和视觉稳定性，通常需要根据无人机姿态变化对输出画面进行实时补偿，使最终显示图像的主视轴尽可能保持稳定。

2、现有方案中，常见做法是基于当前时刻获取的姿态信息，直接对当前图像进行补偿控制，或者对姿态角做简单固定参数低通滤波后再参与补偿。这类方案在实验室环境下能够获得一定稳像效果，但在实际无人机业务场景中仍存在明显不足，不能满足复杂工况下的实际需求。

3、因此，亟需一种能够结合实际无人机业务场景的无人机第一视角画面增稳方案。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在解决现有的无人机第一视角画面增稳方案无法适应实际无人机业务场景的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种无人机第一视角图像增稳方法，包括以下步骤：

3、获取并修正当前时刻无人机第一视角图像的时间信息，得到目标时刻；

4、获取无人机在所述目标时刻的原始姿态角，并结合所述目标时刻的上一时刻的原始姿态角及滤波输出姿态角，生成所述目标时刻的自适应滤波系数；

5、根据所述目标时刻的自适应滤波系数，确定所述目标时刻的滤波输出姿态角，并利用所述目标时刻的滤波输出姿态角对所述当前时刻无人机第一视角图像进行稳像控制。

6、基于上述方法的进一步改进，根据所述目标时刻的原始姿态角和相对于所述目标时刻的上一时刻的原始姿态角以及相对于所述目标时刻的上一时刻的滤波输出姿态角，生成所述目标时刻的自适应滤波系数包括：

7、根据所述目标时刻的原始姿态角和相对于所述目标时刻的上一时刻的滤波输出姿态角之间的误差幅值，确定第一滤波调节量；

8、根据所述目标时刻的原始姿态角和相对于所述目标时刻的上一时刻的原始姿态角的变化幅值，确定第二滤波调节量；

9、根据所述第一滤波调节量和所述第二滤波调节量，生成所述目标时刻的自适应滤波系数。

10、基于上述方法的进一步改进，根据所述目标时刻的原始姿态角和相对于所述目标时刻的上一时刻的滤波输出姿态角之间的误差幅值，确定第一滤波调节量包括：

11、所述第一滤波调节量c1由以下方式获得：

12、

13、其中，el为第一误差阈值，为取最小值函数，e为所述目标时刻的原始姿态角和相对于所述目标时刻的上一时刻的滤波输出姿态角之间的误差幅值，e由以下方式获得：

14、

15、其中，为所述目标时刻的原始姿态角，为相对于所述目标时刻的上一时刻的滤波输出姿态角。

16、基于上述方法的进一步改进，根据所述目标时刻的原始姿态角和相对于所述目标时刻的上一时刻的滤波输出姿态角之间的误差幅值，确定第一滤波调节量包括：

17、所述第一滤波调节量c1由以下方式获得：

18、

19、其中，el为第一误差阈值，es为第二误差阈值，c1l为第一误差阈值对应的第一滤波调节量上限值，c1s为第二误差阈值对应的第一滤波调节量基础值，e为所述目标时刻的原始姿态角和相对于所述目标时刻的上一时刻的滤波输出姿态角之间的误差幅值，e由以下方式获得：

20、

21、其中，为所述目标时刻的原始姿态角，为相对于所述目标时刻的上一时刻的滤波输出姿态角。

22、基于上述方法的进一步改进，根据所述目标时刻的原始姿态角和相对于所述目标时刻的上一时刻的原始姿态角的变化幅值，确定第二滤波调节量包括：

23、所述第二滤波调节量c2由以下方式获得：

24、

25、其中，为运动增强阈值，为取最小值函数，为所述目标时刻的原始姿态角和相对于所述目标时刻的上一时刻的原始姿态角的变化幅值，由以下方式获得：

26、

27、其中，为所述目标时刻的原始姿态角，为相对于所述目标时刻的上一时刻的原始姿态角。

28、基于上述方法的进一步改进，根据所述第一滤波调节量和所述第二滤波调节量，生成所述目标时刻的自适应滤波系数包括：

29、所述目标时刻的自适应滤波系数α由以下方式获得：

30、或者

31、

32、其中，和分别为自适应滤波系数的下限和上限，为自适应滤波系数的基础值，和分别为所述第一滤波调节量和所述第二滤波调节量对应的权重系数，c1和c2分别为所述第一滤波调节量和所述第二滤波调节量，为取最小值函数，为取最大值函数。

33、基于上述方法的进一步改进，根据所述目标时刻的自适应滤波系数，确定所述目标时刻的滤波输出姿态角包括：

34、所述目标时刻的滤波输出姿态角由以下方式获得：

35、

36、其中，为所述目标时刻的原始姿态角，为相对于所述目标时刻的上一时刻的滤波输出姿态角。

37、基于上述方法的进一步改进，所述获取并修正当前时刻无人机第一视角图像的时间信息包括：

38、根据无人机第一视角图像的链路延迟，对所述当前时刻无人机第一视角图像的时间信息进行修正，得到目标时刻包括；

39、其中，所述目标时刻由以下方式获得：

40、

41、其中，为所述当前时刻无人机第一视角图像的时间信息，为根据无人机第一视角图像的链路延迟确定的图像时延补偿量。

42、第二方面，本发明实施例提供了一种无人机第一视角图像增稳装置，包括：

43、修正模块，用于获取并修正当前时刻无人机第一视角图像的时间信息，得到目标时刻；

44、生成模块，用于获取无人机在所述目标时刻的原始姿态角，并结合所述目标时刻的上一时刻的原始姿态角及滤波输出姿态角，生成所述目标时刻的自适应滤波系数；以及

45、稳像控制模块，用于根据所述目标时刻的自适应滤波系数，确定所述目标时刻的滤波输出姿态角，并利用所述目标时刻的滤波输出姿态角对所述当前时刻无人机第一视角图像进行稳像控制。

46、第三方面，本发明实施例提供了一种软件程序产品，包括程序代码指令，当所述程序产品由计算设备执行时，所述程序代码指令使所述计算设备执行本发明实施例第一方面任一项所述的方法。

47、现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

48、1. 本发明实施例由于引入了“图像时间戳前拨 + 历史姿态回查”机制，因此参与补偿的姿态信息能够更准确对应于图像真实成像时刻，能够显著减轻图像与姿态时间错位造成的补偿偏差。

49、2. 本发明实施例由于引入了“姿态误差幅值 + 姿态变化幅值”的双因子自适应滤波机制，因此在小幅姿态扰动场景下，能够采用更平滑的滤波策略抑制抖动；在快速机动场景下，能够采用更灵敏的滤波策略降低补偿滞后。

50、3. 由于输出补偿角用于更新无人机第一视角画面输出链路中的映射参数，因此本发明不是停留在姿态估计或理论补偿层面，而是能够直接改善最终输出画面的稳定性、连续性和视觉一致性。

51、4. 相较于仅依赖固定补偿参数的方案，本发明实施例能够更好适应不同飞行状态和不同图像链路时延条件，减少拖尾、过冲和来回振荡。

52、5. 相较于仅依赖当前姿态数据的方案，本发明在实时视频链路中更适于工程落地，特别适用于无人机第一视角、航测预览、辅助感知与虚拟现实显示等对画面稳定性要求较高的场景。

53、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。