[发明专利]无人机飞行路径生成方法、装置、存储介质及设备

说明书

本发明提供了一种无人机飞行路径生成方法、装置、存储介质及设备。该方法包括：根据地标的关键视角集合生成至少一个有序关键视角子集；利用有序关键视角子集生成地标的局部飞行路径；基于局部飞行路径构建并求解广义旅行销售员问题，得到至少一条访问至少一个地标的全局飞行路径；根据局部飞行路径的代价函数和全局飞行路径的代价函数生成总体代价函数，并根据总体代价函数的求解结果选择局部飞行路径和全局飞行路径生成无人机飞行路径。本发明无需指定关键视角顺序，降低了无人机操控难度。

技术领域

本发明涉及计算机图形学技术领域，尤其涉及一种无人机飞行路径生成方法、装置、存储介质及设备。

背景技术

随着四旋翼无人机(UAV)技术的进步和无人机价格的下降，无人机在各种任务中的应用越来越普遍。特别地，四旋翼无人机被专业人士和业余摄影师日益广泛地用于捕获航拍图像和视频。

然而，通过控制无人机拍摄高质量的航拍视频是非常具有挑战性的。在拍摄过程中，不仅需要控制无人机的飞行轨迹，还需要同时控制摄像机的自由度。通常需要两个人来拍摄航拍视频，其中一个人驾驶无人机，同时另一个人控制摄像机。此外，有限的电池容量和快速变化的照明条件使得难以通过反复的飞行排练来提高拍摄质量。而且，在每次飞行途中，只要发生一点差错，就必须重新进行拍摄。

最近，研究人员设计了平滑的无人机飞行路径。该飞行路径中插入了用户指定的观察视角(关键帧)(P.2015.An interactive tool for designing quadrotor camerashots.ACM Trans.Graphics 34,6,238)，并且该飞行路径可以确保动态可行性(P.2016.Generating dynamically feasible trajectories for quadrotorcameras.ACM Transactions on Graphics(Proc.SIGGRAPH 2016)35,4)。在“Aninteractive tool for designing quadrotor camera shots”中，无人机在真实环境中自动执行飞行任务之前，可先在3D模拟器中设计虚拟路径。该虚拟路径是通过创建手动定位的关键帧的有序集合来设计的，而且，关键帧的顺序需要由用户指定。在不同关键帧之间创建一条特定的C⁴连续的路径，以确保路径遵循四旋翼无人机运动的物理方程，然后，向用户报告该路径的飞行可行性，以使用户迭代地改变关键帧的顺序。

与“An interactive tool for designing quadrotor camera shots”相似，另有研究人员提出了另一种路径设计方法(O.2016.Airways:Optimization-based planningof quadrotor trajectories according to high-level user goals.In Proc.2016CHIConference on Human Factors in Computing Systems,ACM,New York,NY,USA,CHI’16,2508–2519)。在“Airways:Optimization-based planning of quadrotor trajectoriesaccording to high-level user goals”中，在虚拟环境中绘制和编辑无人机飞行路径，然后对路径进行优化，以确保飞行可行性。但由于该设计方法需要给定多个约束(例如避免冲突)，优化过程不能完全尊重用户输入，而需要在用户输入和约束之间进行权衡。

发明内容

本发明提供一种无人机飞行路径生成方法、装置、存储介质及设备，以降低无人机飞行的操控难度。