具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，图1为本申请一实施例中提供的一种飞行器300。飞行器300包括飞行器主体310和摄像装置320。

一实施例中，飞行器主体310，搭载有处理器311，处理器311用于执行前述两种飞行器速度监测方法；摄像装置320，设置于所述飞行器主体310上，用于采集图像；处理器311还用于控制飞行器主体310，使飞行器主体310控制摄像装置320调整焦距；摄像装置320，还与处理器311连接，用于基于处理器311的控制指令调整帧率；摄像装置320还用于将调整后的焦距值发送给处理器311。

本实施例中，飞行器主体310内部搭载有处理器311，由处理器311完成飞行器速度计算的过程。处理器311控制飞行器主体310，使飞行器主体310控制摄像装置320调整焦距的具体过程，可以是处理器311发出控制指令给设置于飞行器内的驱动装置312，驱动装置312驱动摄像装置320调整焦距。

一实施例中，摄像装置320包括变焦摄像头321，与所述飞行器主体310连接，用于基于飞行器主体310的控制调整焦距；传感器322，设置在变焦摄像头321内，且与所述处理器连接，用于基于控制指令调整传感器的帧率。

本实施例中，因对飞行速度的监测需改变摄像装置320的焦距值，因此摄像装置320的摄像头需选择本身能调整焦距的摄像头，即变焦摄像头321。变焦摄像头321改变焦距可以是由驱动装置312驱动的。

本实施例中，变焦摄像头321搭载有传感器322，该传感器322能够准确获取变焦摄像头321的实时焦距值。示例性地，该传感器322可以是容栅位移传感器。

本实施例中，传感器322的帧率是可以调节的，帧率的调节可以是通过处理器311进行控制。

一实施例中，传感器322还用于获取变焦摄像头321调整后的焦距值；处理器还用于获取传感器调整后的帧率值。

本实施例中，传感器322可以获取变焦摄像头的焦距值，而传感器322不能获取自身的帧率值，需通过处理器计算获取。

请参照图2，基于同一发明构思，图2为本申请一实施例提供的一种飞行器速度监测方法的流程图，该方法可以包括如下步骤：

S100，基于光流法获取飞行器当前飞行速度对应的光流速度。

一实施例中，使用光流法中的LK光流算法获取飞行器当前飞行速度对应的光流速度。

本申请实施例中需用到光流法计算光流速度，因此在这里先对本申请所涉及到的LK(Lucas–Kanade)光流算法进行简要介绍。

LK光流算法作为光流法的一种，是一种两帧差分的光流估计算法，它有三个假设条件：亮度恒定、小运动和空间一致。其中，亮度恒定指一个像素点随着时间的变化，像素点的亮度值是恒定不变的，这是光流法的基本设定，亮度恒定条件所有光流法都必须满足。小运动指时间的变化不会引起所选取像素点的位置发生剧烈变化，这样才能利用相邻帧之间的位置变化引起的灰度值变化，去求取灰度对位置的偏导数，可以理解的是，位置的灰度值会发生变化，而像素点的亮度值不变，小运动条件所有光流法必须满足。空间一致指在前一帧采集图像中相邻像素点在后一帧采集图像中也是相邻的这是LK光流算法独有的假定。这是因为为了求取x，y方向的速度，需要建立多个方程联立求解，而空间一致假设就可以利用邻域n个像素点来建立n个方程。

LK光流算法计算光流速度，是通过同一像素点在连续两帧图像的变化获得，具体地，光流速度＝同一像素点在连续两帧图像移动的位移/两帧图像间隔时间。因此，连续两帧采集图像的图像内容变化，或采集图像所用间隔时间的变化都会影响计算出的光流速度。在这里只是对LK光流算法简单的进行说明，其计算方法的具体内容计算方法为现有技术，在本方案中不作展开介绍。

本实施例中，通过LK光流算法，计算飞行器当前的飞行速度对应的光流速度，记为v(x，y)，其中v(x)表示横向光流速度，v(y)表示纵向光流速度。

一实施例中，在基于光流法获取飞行器当前飞行速度对应的光流速度之前，控制摄像装置将焦距设置为摄像装置的变焦范围的中值。

本实施例中，飞行器的摄像装置搭载有变焦摄像头，在飞行器的摄像装置启动时，将摄像装置的焦距设置为变焦范围的中值。示例性的，摄像装置的变焦范围为3mm-16mm时，将摄像头的焦距设置为9.5mm。

S110，在确定光流速度在预设探测范围之外时，控制飞行器的摄像装置调整焦距。

一实施例中，预设探测范围小于实际探测范围。

本实施例中，飞行器的光流速度在实际探测范围内时，都能获取光流速度，可以理解的是，在探测范围外，实际探测范围内时，光流法都能获取光流速度，但由于光流速度的持续性改变，若不及时调整，光流速度会超出实际探测范围，使得无法计算光流速度，因此，需在超出预设探测范围时，及时调整焦距。

一实施例中，预设探测范围的上限基于摄像装置所采集的图像的分辨率确定。

本实施例中，将预设探测范围的上限设置为阈值T，阈值T通常取图像分辨率中较小的值的一半。由于阈值T取值太小会造成摄像头频繁调整焦距，T值取太大，会使焦距调整不灵敏，调整焦距需花费较长时间。经过测试，T取分辨率的一半为最佳。示例性地，图像分辨率为640*480时，T值通常取240，单位为像素。而实际探测范围是根据图像分辨率的值设置，具体地，上限可以是480，大于预设探测范围的阈值T。

一实施例中，预设探测范围下限为光流法的计算下限。

本实施例中，由于光流速度通过LK光流算法进行计算，因此，预设探测范围受LK光流算法的限制。具体地，LK光流算法需通过像素变化计算光流速度，而小于1像素的变化LK光流算法无法计算，因此LK光流算法的最小探测速度为1像素，也就是说预设探测范围下限也为1像素。实际探测范围也是使用光流法计算光流速度，因此，实体探测范围的下限与预设探测范围的下限相同。

一实施例中，在确定光流速度大于预设探测范围上限时，控制摄像装置减小焦距。

本实施例中，在横向光流速度和纵向光流速度都超出预设探测范围的上限时，控制摄像装置减少焦距。即v(x)>T且v(y)<-T时，控制摄像装置减少焦距；也可以是v(y)>T且v(x)<-T时，控制摄像装置减少焦距。两种情况都可视为光流速度大于预设探测范围上限。

本实施例中，控制摄像装置减少焦距时，减少的下限为摄像装置变焦范围的下限，也就是说，控制摄像装置减少焦距时，焦距的可调整范围为当前焦距值与摄像装置变焦范围的下限之间。

一实施例中，在确定所述光流速度小于所述预设探测范围下限时，控制所述摄像装置增加焦距。

本实施例中，在横向光流速度和纵向光流速度都超出预设探测范围的下限时，控制摄像装置增加焦距。由于LK光流算法计算的下限为1像素，因此，在v(x)>-1且v(x)<1时，或，v(y)>-1且v(y)<1时，控制摄像装置增加焦距。两种情况都可视为光流速度小于预设探测范围下限。

本实施例中，控制摄像装置增加焦距时，焦距增加的上限为摄像装置变焦范围的上限，也就是说，控制摄像装置增加焦距时，焦距的可调整范围为当前焦距值与摄像装置变焦范围的上限之间。

一实施例中，当光流速度处于预设探测范围内时，可通过光流法直接计算飞行器当前的飞行速度。

S120，在确定摄像装置调整焦距后的光流速度处于预设探测范围内时，获取摄像装置调整后的焦距值。

一实施例中，基于光流法获取光流速度。

本实施例中，可以是在摄像装置调整焦距的过程中通过LK光流算法实时计算光流速度，直至计算出的光流速度在预设探测范围内时，不再调节焦距值。

本实施例中，也可以是摄像装置每完成一次焦距调节，飞行器利用当前的焦距计算光流速度，直至计算出的光流速度在预设探测范围内时，不再调节焦距值。

一实施例中，当计算出的光流速度在预设探测范围内时，不再调节焦距值，获取此时的焦距值。示例性地，当v(x)<T且v(y)>-T时，认为焦距调整完成。获取焦距的方式可以是通过摄像装置内部的传感器获取。

S130，基于调整后的焦距值、飞行器的飞行高度及预设速度计算关系，获得飞行器的飞行速度。

一实施例中，预设速度计算关系基于小孔成像原理进行设置，其中预设速度计算公式v＝(d×x×ps)/(t×f)，其中，摄像头的像素颗粒大小(或者叫长度)为ps，即每个像素颗粒的长度为ps，这个是常量，同一款传感器的像素颗粒大小是一样的。摄像头的焦距为f，公式中x为光流长度，d为飞行高度，t为摄像装置采集相邻图像的间隔时间。

请参阅图4，为使本实施例的原理更容易理解，图4提供了小孔成像的原理图，在本实施例中，预设速度计算公式是基于小孔成像原理获得。其中小孔成像原理公式：

H1：L1＝H2：L2

其中H1物体在像平面成像的长度，L1是摄像头的焦距，L2是摄像头与物体之间的距离，H2是物体的长度。

H2在像平面的成像占据x个像素，于是小孔成像原理可以转换成公式(1)：

其中，l是物体的长度H2，d是物体到摄像头的距离L2。

在光流法中，假设某一物体的运动距离是l，产生的光流为x，可以理解的是，光流x为物体在像平面占据的像素数量。当光流x超过摄像装置的最大分别率时，就会出现光流解算失真。通过速度计算公式v＝l/t(其中，t是运动时间)，公式(1)可以转换成公式(2)：

其中，公式(2)为预设速度计算公式。

本实施例中，预设速度计算公式中像素x是通过LK光流算法计算得到的，LK算法最终输出的结果是光流速度speed_flow(x，y),其中x是单位时间内横向移动的位移，y是单位时间内纵向移动的位移。

本实施例中，预设速度计算公式中ps为传感器的像素颗粒大小，时间t为摄像装置采集两帧相邻图像所用时间，即传感器的帧率的倒数，t＝1/fps，其中fps为传感器的帧率。

一实施例中，飞行器的飞行高度通过其他方式获取。示例性，可以通过飞行器携带的气压计或超声波探测仪对探测高度进行计算。

本实施例中，在确定预设速度计算公式所有因子都能获得后，飞行器可以通过预设速度计算公式获得飞行器当前的飞行速度。示例性地，在飞行器飞行速度不变，但无法通过LK光流算法计算飞行速度时(即x达到最大值)，若飞行器飞行高度d减少，则可同步减少焦距f维持预设速度计算公式不变，当确定调整焦距后光流速度在预设探测范围内时，认为此时的焦距已经调整完成。获取此时的焦距值，再获取飞行器的高度d，摄像装置的像素颗粒大小ps，光流法计算得到的光流速度计算出产生光流x，通过相邻两帧采集图像获取时间t，计算得到此时的飞行器飞行速度。

本实施例中，由于焦距改变使得采集图像发生变化，因此，使用光流法计算光流速度也许重新对图像进行处理，处理后还需通过光流速度计算飞行速度。因此，在本实施例中，调整焦距后，使用预设速度计算公式相较于再次使用光流法计算飞行速度的方式，两者都能获取准确的飞行速度，但采用预设速度计算公式对飞行速度进行计算更快捷高效，无需使用光流法计算飞行速度，有利于飞行器的精确控制。

本实施例中，可以理解的是，本申请实施例对焦距的调整方式基于预设计算公式进行调整。具体地，如果飞行速度不变，高度增加或减少，则摄像装置焦距对应增加或减少；如果飞行高度不变，飞行速度增加或减少，则摄像装置的焦距对应减少或增加；当飞行速度或高度都不变时，可通过改变焦距的方式使得产生的光流x改变，从而使得光流速度能够计算出来，对应计算飞行速度。

请参照图3，图3为本申请一实施例提供的另一种飞行器速度监测方法的流程图，该方法可以包括如下步骤：

S210，在确定光流速度在预设探测范围之外时，获取飞行器的飞行状态。

一实施例中，在确定光流速度是否处于预设探测范围之前，基于光流法获取飞行器当前飞行速度的光流速度。

本实施例中，获取飞行速度对应的光流速度的方法与第一种飞行器速度监测方法S100中相同，使用LK光流算法计算飞行器当前飞行速度对应的光流速度。除此之外，确定光流速度是否在预设探测范围之外的方法，与第一种飞行器速度监测方法S110中相同，此处不再赘述。

一实施例中，获取的飞行器飞行状态包括高度变化情况与所述飞行速度的变化情况。

本实施例中，可以通过预设速度计算公式实时计算飞行速度，因此，飞行速度变化情况是在可以直接获取飞行速度时，通过飞行速度的变化情况得到。

本实施例中，通过预设速度计算公式计算获得飞行速度，需控制变量，即控制飞行状态中(高度或飞行速度)的其中一种不变，另一种增加或减少。示例性地，飞行高度不变，飞行速度增加或减少，其中，飞行高度可通过其他方式直接获取，飞行变化情况可通过上述方式获得，具体的飞行速度值需通过后续计算获得。

S220，基于飞行状态，控制摄像装置中的传感器调整帧率。

一实施例中，摄像装置内部设置有传感器，传感器用于控制摄像装置单位时间拍摄图像的数量。

本实施例中，传感器可以调整帧率，用于设置摄像装置每秒拍摄的图像帧数。示例性地，摄像装置帧率为25帧时，表征该摄像装置每秒能拍摄25帧图像。

本实施例中，帧率可以反映出两帧图像之间的间隔时间,两帧图像之间的间隔时间等于帧率的倒数，即t＝1/fps，其中fps为帧率。示例性地，帧率为25帧的图像，间隔时间为1/25秒。

本实施例中，摄像装置的帧率需要进行调节，故选择可以调节帧率的摄像装置，而具体的调节范围基于摄像装置的性能进行设定，除此之外，调整帧率还可以防止速度过快或过慢影响光流速度的上下限，从而使通过调整焦距计算飞行速度的方式更快捷灵敏。

一实施例中，根据预设速度计算公式和飞行状态控制摄像装置调整帧率。具体地，预设速度计算公式中的t＝1/fps，即调整帧率反馈在公式中，表现为时间t的变化，因此，飞行状态不变的同时，可以通过改变帧率保持预设速度计算公式不变。

一实施例中，在确定飞行器处于第一飞行状态时，控制摄像装置增加帧率；其中，第一飞行状态表征飞行器当前飞行高度不变，飞行速度增加。具体地，在飞行高度不变，飞行速度增加时，可以降低预设速度计算公式中的时间t，使得维持公式中其他因子不变，降低时间t可以通过加大帧率实现，即加大帧率可以减小时间t，使得预设速度计算公式中的其他因子不变，从而获得飞行高度不变，飞行速度增加时，飞行速度的实时大小。

一实施例中，在确定所述飞行器处于第二飞行状态时，控制所述摄像装置增加帧率；其中，第二飞行状态表征所述飞行器当前飞行速度不变，飞行高度降低。具体地，飞行高度降低，预设速度计算公式其他因子不变的情况下，时间t需增加，可通过加大摄像装置帧率实现时间t的增加，由此，可通过预设速度计算公式计算出对应的飞行速度。

一实施例中，在确定所述飞行器处于第三飞行状态时，控制所述摄像装置减少帧率；其中，第三飞行状态表征所述飞行器当前飞行速度不变，飞行高度增加。

一实施例中，在确定所述飞行器处于第四飞行状态时，控制所述摄像装置减少帧率；其中，第四飞行状态表征所述飞行器飞行高度不变，飞行速度减少。

S230，确定传感器调整帧率后的光流速度处于预设探测范围内时，获取传感器调整后的帧率值。

本实施例中，由于帧率的改变，获取相邻两帧图像的时间间隔也改变，使用LK光流算法计算光流速度的结果也会改变。具体地，当帧率变大时，获取两帧图像的间隔时间变短，计算出的光流速度相较于未调整前的光流速度偏大。因此，改变传感器的帧率的同时，还需重新计算光流速度，确保光流速度在预设探测范围内。

S240，基于调整后的帧率值、飞行高度与预设速度计算关系，获得飞行器的飞行速度。

一实施例中，将t＝1/fps代入预设速度计算公式中，计算获得飞行器当前的飞行速度。

本实施例中，其他参数的获取方式与在S130中的方式相同，此处不再一一赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。