【文章內(nèi)容簡介】 重大的調(diào)整，HDR技術就是一個很明顯的例子。HDR技術是ISP技術的一個主要應用，其可以通過采用不同的曝光策略連續(xù)拍攝數(shù)張照片，并通過ISP處理器對幾張照片進行合成，保留了暗部和高光的細節(jié)，大大增強了畫面的層次感，如果這一合成算法是由手機自身的處理器完成的話，勢必加重處理器負擔，而且考慮到圖像處理的特殊性，可能效果并不完美，從而很多廠商設立了獨立的ISP處理器，專門對照片進行預處理。還可以ISP技術還可以對畫面的整體渲染效果做出調(diào)整，不同的廠商有這不同的調(diào)教傾向。自動對焦技術也是ISP的一個主要功能。目前主要有三種主流的自動對焦方式，分別為：反差對焦、相位對焦、激光對焦。這三種對焦方式，尤其是反差對焦，需要對圖像進行全景掃描處理，ISP資源消耗巨大；相位對焦也需要對圖像進行實時處理，雖然計算量小，但是速度要求較高，同樣對ISP有能力要求。穩(wěn)定的拍攝平臺的意義216。 在拍攝視頻時，畫面的抖動、傾斜都會嚴重影響畫面的流暢度和美觀度；216。 在拍攝照片時，尤其是弱光情況下，如果曝光時間較長，機身的抖動會引起畫面的模糊；若減少曝光時間，則需要提高感光度，噪點增多，影響畫質(zhì)。因此，機身的穩(wěn)定對于拍攝來說至關重要。影響機身穩(wěn)定的主要因素對無人機機身穩(wěn)定造成主要影響的來源有哪些？按照當前四旋翼無人機的典型情況，可以將對于機身位置、姿態(tài)造成擾動的幾個因素歸結如下：懸停定位不精確造成的水平位置以及高度的飄逸；機體作動時的機身傾斜與抖動；電機震動、突風等帶來的干擾。對于不同類型的擾動，無人機系統(tǒng)上采取了不同的策略進行應對。對于水平以及高度的飄移，在室外，也即GPS信號良好的情況下，無人機會主要根據(jù)GPS信號進行定位。但是限于民用GPS系統(tǒng)自身的精度有限且更新頻率較低，單純依靠GPS系統(tǒng)進行定位較為困難，通常無人機還會引入慣性模組進行組合定位。當處于室內(nèi)或者GPS信號接收受限的情況下，無人機系統(tǒng)還采用對地攝像頭進行光流定位。光流定位是一項近年來興起的基于圖像的定位方式，在距離地面較近時，使用效果良好。如果說位置的飄移屬于慢動態(tài)的擾動，那么無人機機動時所引起的機體傾斜、抖動則是高頻擾動因素，對于畫面的影響十分顯著。當無人機需要進行位置移動時，四旋翼機身姿態(tài)必須做出較大調(diào)整，尤其是在機動剛發(fā)生時，機身姿態(tài)出現(xiàn)了40度的調(diào)整。對于機身在水平方向移動時所帶來的機體傾斜，以及機體作動時的抖動等干擾因素，對圖像拍攝效果影響較大，必須通過掛載穩(wěn)定云臺抵消影響。對于電機震動、突風擾動等因素，考慮到其屬于較高頻擾動，可采用空心橡膠球彈簧進行高頻震動濾除，即可取得較好的效果。對于突風等干擾，由于其形式、大小均存在較大的隨機性，很難保證完全消除影響，只能考慮結合云臺、光流等多種形式對其影響進行抑制。最后，不能忽略的一個技術是電子穩(wěn)像技術。電子穩(wěn)像技術是在不借助機械設備的前提下，通過傳感器，感受機體運動，從而在顯示畫面上對圖像進行剪裁、拼接的修正，從軟件的角度，一定程度上實現(xiàn)了圖像穩(wěn)定的意圖。在這一方面，運動相機GoPro是最早成功推出產(chǎn)品進行技術應用的，其所推出的GoPro Hero系列運動相機，具有較為良好的電子穩(wěn)像人能給力，也憑借這項技術，在運動相機市場占有了較大份額。但是電子穩(wěn)像技術通過對抖動后的圖片進行處理，天生就不具備先發(fā)優(yōu)勢，是一種被動的后期處理方式。因此，可能會帶來一些比較明顯的問題也即所謂的“黑邊現(xiàn)象”。電子穩(wěn)像技術雖然補救能力有限，但是作為一種微調(diào)或者修正措施，是經(jīng)常選用的，除了大疆的Mavic以外，目前市售航拍無人機基本都采用了“機械云臺+電子穩(wěn)像”兩條腿走路的思路。只有沒搭載云臺的小型自拍無人機才會只采用電子穩(wěn)像技術。云臺技術云臺對于抑制機身的主動傾側(cè)、被動干擾等影響航拍效果的擾動起到了重大作用。一般說的機載云臺通常都是三軸云臺。如下圖所示，三軸云臺的“三軸”分為俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)三個軸，也稱三個自由度，分別有一個電機進行控制。也即攝像頭在三自由度云臺的框架上通過電機的控制，可以實現(xiàn)與無人機三個自由度的解耦（值無人機的：俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)三個自由度），起到隔離、抵消無人機運動影響的作用。三軸云臺技術主要包含部分內(nèi)容：運動敏感；抵消控制。運動敏感：需要安裝在最內(nèi)層的攝像頭部分能夠感知到攝像頭的姿態(tài)偏差。通常會安裝一個三自由度陀螺儀。抵消控制：即當敏感到攝像頭要偏離設定的姿態(tài)（一般是水平狀態(tài)）時，通過電機施加反向的運動，抵消運動變化。從以上角度來看，傳感器的精度、頻率以及電機輸出的精度、功率大小，控制算法的性能都對最終效果起到比較大的影響。不過從目前的產(chǎn)品技術來看，只要配備了三軸云臺的無人機在航拍方面基本不存在太大使用感受上的區(qū)別。單從功能上來說，比較關鍵的幾個因素是云臺與機身隔離度的高低；云臺可控的角度范圍；響應的快慢；精度的高低。云臺對于航拍的重要性位移補償：即使采取了較好的GPS+光流定位技術，無人機在定位懸停拍攝時，還是會出現(xiàn)較大幅度的飄移，當發(fā)生位移后，畫面中心會有那么為了進一步保證畫面的穩(wěn)定，就必須引入機械云臺對畫面進行穩(wěn)定。通過簡單的幾何計算可以看出，當相距被拍攝物體距離較近時，水平飄移對畫面影響較大。但是當距離被拍攝物體較遠時，影響較小。這時，僅需要云臺偏轉(zhuǎn)較小的度數(shù)既可修正畫面偏移，使得被拍攝物體重新回到畫面中心。姿態(tài)補償：相比于無人機位置的移動，無人機自身姿態(tài)的擾動對畫面影響更為劇烈。當相距被拍攝物體距離較近或較遠時，影響均較大。但是另一方面，從用戶體驗角度來說，云臺技術還涉及到幾個問題：云臺功耗。由于三軸云臺帶有三個無刷電機，而且云臺實時在空中實時運行，因此其功耗不可小視。云臺校準。從一些用戶反饋來看，云臺功耗對于整機續(xù)航已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的影響，如何在保證云臺性能不變的情況下優(yōu)化云臺控制電機的功耗會是一個有意義的研究方向。另一方面就是云臺校準，因為云臺上裝有三軸陀螺儀等慣性測量原件，如何在出現(xiàn)故障或者干擾的情況下對云臺進行快速有效的校準也是影響用戶使用的一個重要問題。由于技術和成本以及便攜性的因素，是否標配云臺成了小型無人機和大型無人機（350mm軸距）的分水嶺，綜合之前介紹的云臺的重要性，我們看到了，小型無人機的價值主要體現(xiàn)在了便攜一方面，而大型無人機則主打功能的強大完善，Mavic、Karma這樣的中型無人機功能更加完善，而且便攜性突出，是目前消費級無人機市場上比較看好的發(fā)展方向。超遠程操控無人機技術你可以坐在電腦前，然后只需輕點一下鼠標，便能夠讓無人機出動到達另一個領空甚至是國度。原理其實很簡單，整套系統(tǒng)需要有兩個4G接入點，一個接入點在無人機上，另一個在控制器上。PC通過無線網(wǎng)絡連接向無人機發(fā)出指令，控制無人機的飛行路線，同時無人機會將內(nèi)置的攝像頭拍攝的高清視頻發(fā)送給用戶，用戶在監(jiān)控周圍環(huán)境的同時，可調(diào)整無人機的飛行路線。六、 大疆專利技術大疆在無人機設計、制造領域已經(jīng)積累了足夠深厚的功底，不論是在小型化云臺的機械設計、折疊機臂的設計布局、基于深度學習的圖像識別、跟蹤、雙目立體視覺的圖像傳感技術、超遠距離通信等方面，全方面的對競爭對手造成壓力。216。 2008 年，大疆無人機控制技術獲得突破，保證小型無人直升機在高機動情況下可靠的飛行，實現(xiàn)準確的偵測和監(jiān)察任務；216。 2009 年，大疆設計出無人直升機自動控制電路，可以實時進行相應控制運算，無人飛穩(wěn)得以實現(xiàn)。216。 2009 年底，大疆創(chuàng)新采用了大慣性的機械穩(wěn)定陀螺制造三自由度慣性穩(wěn)定航拍云臺，完美消除因為飛行器因為震動和機身傾斜造成的畫面模糊問題，所拍即所見。216。 2011 年底，云臺技術再次獲得提升，云臺嵌入電機組件，電機能夠快速啟動、停止或及時調(diào)整轉(zhuǎn)速大小以適應運載體的各種姿態(tài)，從而進一步提高拍攝設備的穩(wěn)定性。2016年9月27日，大疆在紐約發(fā)布新款小型無人機Mavic，標志著大疆正式進入小型便攜無人機這個白熱化市場。743g的重量，27分鐘的續(xù)航，配備三軸云臺，新加入的FPV（第一視角）功能，以及749美元的售價實在是大大超出預期。Mavic的出現(xiàn)對一星期前剛發(fā)布的同級別產(chǎn)品GoPro Karma造成了巨大的壓力。根據(jù)Mavic設計師的敘述：除了業(yè)界質(zhì)量和性能最高的電池以外，Mavic的續(xù)航主要來自于超大尺寸的螺旋槳，這一設計配合著專業(yè)的電機和螺旋槳團隊，大大提高了Mavic的能源效率。， 9450槳葉相差不大，展開后軸距與Phantom系列同為350mm。故此它才能擁有與Phantom系列相若的穩(wěn)定性、電機效率和抗風力。大疆在Mavic上就已經(jīng)標配了小巧的三軸機械云臺，三個維度上都配備了無刷電機，對相機的角度進行高精度控制，根據(jù)飛行姿態(tài)實時調(diào)整方向消除相機的晃動和抖動，時刻保證拍攝畫面的穩(wěn)定。大疆摒棄了電子穩(wěn)像（EIS）技術。電子穩(wěn)像技術是通過成像后進行圖像的剪裁、拼接對圖像的抖動進行補救，但是這一后期處理技術會對圖像的畫質(zhì)造成損失。配合著云臺相機極致的穩(wěn)定性，Mavic帶來了一種全新的使用模式：“三腳架模式”。在這種模式下，Mavic最大移動速度1m/s，使用者可以把Mavic作為一款空中三腳架，使其穩(wěn)定懸停在空中，并且可以精細的調(diào)節(jié)其位置、角度。這也使得Mavic1200w像素的攝像頭除了提供4K@30FPS、1080P@96FPS的高速攝像能力外，還能夠?qū)崿F(xiàn)長達8秒的長時間曝光，可見大疆對Mavic的穩(wěn)定性十分有信心。大疆的Mavic首次具備了FPV（第一視角）功能（搭配VR眼鏡）。未來大疆很有可能單獨推出其FPV系統(tǒng)，配合著OcuSync技術7km的1080P低延時圖傳和27分鐘的續(xù)航，大疆希望打造的是一種面向消費級的沉浸式飛行體驗，主要意在于增強娛樂性。另一方面，DJI Goggle的出現(xiàn)，也意味著，大疆開始在VR產(chǎn)業(yè)展開布局，但是未來具體的應用領域和方向還很難預測。大疆在多項技術上遙遙領先于對手，包括懸停定位技術、避障技術、視覺跟隨、圖傳技術等幾方面。懸停定位方面：Mavic采用了雙目立體視覺的精準懸停技術，很好的解決光流定位的局限性，甚至是實現(xiàn)戶外高空飛行時無GPS信號的精準懸停。首先，雙目立體視覺能夠獲取前方15米處物體的三維深度信息，其有效懸停高度是光流的23倍，其次，獲得了三維深度信息后，便能夠精準計算出飛行器當前的速度信息，基于此Mavic實現(xiàn)了無GPS環(huán)境下的高度13米范圍內(nèi)精準懸停。另外，前視的雙目立體視覺系統(tǒng)也能通過觀測飛行前方的環(huán)境，從而計算出飛行器當前的位置和速度信息，實現(xiàn)高空環(huán)境下的精準懸停。得益于精準懸停技術，Mavic還能在起飛時采集地面圖像，在自動返航時，Mavic能精準地返回起飛地點。雙目立體視覺應用：Mavic配備了基于雙目立體視覺技術的FlightAutonomy系統(tǒng)，對飛行環(huán)境進行實時3D檢測，并準確判斷障礙物與飛行器間的方位，而且光波比聲波的速度更快。FlightAutonomy系統(tǒng)由前視、下視各一對視覺攝像頭、主相機、GPS/GLONASS雙模衛(wèi)星定位系統(tǒng)、超聲波模組、傳感器冗余和24顆高性能處理器內(nèi)核等7個部件所組成。Mavic的前方左、右端各配備一個視覺攝像頭，通過美合金支架固定保證鏡頭光軸不變。雙攝像頭組成的雙目立體視覺系統(tǒng)能夠在飛行中實時獲取深度信息并生成三維深度圖，由于是接收可見光的形式，因此只要光線不暗的情況下都能分辨前方15米范圍內(nèi)的障礙物位置。因此在戶外飛行甚至是室內(nèi)場景都能利用雙目立體視覺系統(tǒng)實現(xiàn)障礙物檢測作出剎車懸停和繞飛動作，大大提升飛行安全和可靠性。智能跟隨系統(tǒng)：結合機器視覺與飛行控制技術的智能跟隨功能，讓Mavic不需要手環(huán)或其它輔助定位，點擊屏幕就能完成高難度跟拍。更具備深度學習能力，自動識別人、自行車、汽車、船甚至你的寵物。鎖定跟隨對象后就能根據(jù)跟隨模式進行效果多樣的跟拍，標準、平行和鎖定模式帶給專業(yè)影片般的流暢效果。 與此同時，你還能改變拍攝對象在畫面中的位置，靈活構圖。基于機器視覺技術，Mavic提供了3種跟隨模式：標準模式，從拍攝對象前方或后方進行跟隨飛行；平行模式，跟隨拍攝對象平行飛行，從側(cè)面進行拍攝；鎖定模式，相機跟隨拍攝對象，同時你可以對飛行器進行自由控制。全新圖傳系統(tǒng)Ocusync：作為Light Bridge高清圖傳系列的重要一員，OcuSync在多種速率下都遠超WiFi和一般圖傳的鏈路性能。當前無人機的WiFi圖像傳輸技術通常用于無線局域網(wǎng)（WLAN）環(huán)境，由于WiFi應用成熟，理論傳輸速度高、成本低等優(yōu)勢，許多無人機廠商會使用WiFi圖傳，宣稱達到720P高清畫質(zhì)且傳輸范圍1公里的無線圖傳功能。為了進一步提升WiFi性能，可以使用強指向性的發(fā)射天線，使得某些方向上的輻射強度大幅提高來彌補WiFi鏈路性能偏弱的問題，圖傳號稱也可以傳數(shù)公里，但需要在天線方向范圍內(nèi)飛行，有效性很低。而且WiFi信號在市區(qū)環(huán)境下容易受到無線網(wǎng)絡的干擾，傳輸畫面出現(xiàn)卡頓、甚至無法恢復導致無法正常飛行，飛行器只能懸停或者返航飛行，帶來了一定的危險性。OcuSync利用了高效的數(shù)字壓縮技術和信道傳輸技術，在各種不利的無線傳輸場景下獲得穩(wěn)定的高清視頻流傳輸，相比傳統(tǒng)模擬圖傳，OcuSync支持720p和1080p圖傳，圖像清晰度大約提升4到10倍，而且不會出現(xiàn)模擬圖傳經(jīng)常出現(xiàn)的偏色、雪花點、花屏、閃爍現(xiàn)象，為用戶提供更加清晰的飛行視野。在相同發(fā)射功率下，OcuSync圖傳距離是模擬圖傳的數(shù)倍，OcuSync支持7km以上的圖傳遙控距離，巨大的鏈路余量也明顯的增強了對抗干擾和遮擋的能力。252。八、其他廠家專利技術億航：飛行遙控APP 化，配套VR 眼鏡體驗第一視角飛行飛行操作APP 化，顛覆用戶體驗：億航通過自行研發(fā)的飛控系統(tǒng)，并創(chuàng)新的結合軟硬件，改變了市場上普遍的遙控器操作方式，實現(xiàn)通過手機APP 即可實現(xiàn)精準飛行。無人機+VR=劃時代的產(chǎn)品：2015 年11 月，公司發(fā)布GHOST 無人機，并國內(nèi)首創(chuàng)性的將其與VR 結合，無人機將不再是簡單的搭載攝像頭的機