無人機航拍技術的研究

張明明

初步分析無人機航拍的工作原理，了解航拍技術的發展現狀，對利用無人機進行拍攝的明顯優勢進行研究，對使用無人機進行遠距離高空拍攝從而引發對未來拍攝技術的設想和產生的深遠意義。

【關鍵詞】無人機；航拍；技術；拍攝

隨著科學技術的快速發展，人們對于拍攝的要求越來越高，目前使用的航拍設備已經進入了無人化時代。相比于傳統的直升機載人航拍，無人機具備低空、靈活、風險小的特點。 無人機航拍技術分為兩個方面：一方面是相機，另一方面則是飛行器。相機像素的質量和飛行器的穩定性尤為重要。飛行器的可靠性也是許多用戶所關心的內容，它包括飛行控制、圖像傳輸、續航時間等。針對以上一系列的問題，我們決定從無人機航拍的不穩定性和拍攝方面的問題，運用力學知識、攝影技術以及后期制作等通過具體操作和對實驗數據的分析來進一步優化這些問題。

1 無人機工作原理

無人機，又稱無人駕駛飛機，英文縮寫“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的可重復使用的不載人飛行器。從技術的角度可以分為：無人固定翼機、無人直升飛機、無人垂直起降機、無人飛艇、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機等。根據其飛行方式和功能又可以分為：遙控無人機（RPV）、無人機戰斗機、無人直升機、撲翼機等等。

眾所周知，無人機最顯著的特點就是無人駕駛操控飛行。它最早出現于第二次世界大戰中。它主要是利用無線電控設備或機載計算機控系統進行操控。一般來說，無人機是由飛行器機架、飛行控制系統、推進系統、遙控器、遙控信號接受器和云臺相機等6大部分組成。飛機之所以能夠飛行主要由于利用這四方面：1.速度與加速度2.牛頓三大運動定律3.力的平衡4.伯努利原理。其中伯努利原理是核心：丹尼爾·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。這是在流體力學的連續介質理論方程建立之前，水力學所采用的基本原理，其實質是流體的機械能守恒。即：動能+重力勢能+壓力勢能=常數。其中最為著名的推論為：等高流動時，流速大，壓力就小。

2 無人機的發展現狀

無人機作為新生事物，最早出現于戰爭中，而世界上最早的無人機對抗性作戰發生于中美之間。無人機一時之間成為了很高端的作戰武器。而隨著科學技術的快速發展，無人機已經不再是那么遙不可及。現如今它的發展已經不可小覷。主要表現在以下幾個方面：

2.1 隱身化

主要體現在戰斗機方面 。

2.2 續航時間的改變

由低空、短續航變為高空、長航時。

2.3 生產規模的改變

由專研的一架轉為大規模大批量的生產。實際上就是由于原本的單一作戰飛行器轉為更加多用途的飛行器。

當然，無人機在性能和用途方面的進一步發展也是與時俱進。現如今無人機更多的與VR技術聯系在一起，給我們更加真實的視覺體驗，從而讓人產生近乎真實的感官模擬體驗。我們期待著更高級、更智能的無人飛行器的問世。

3 影響無人機飛行的因素

3.1 風速

對于航拍設備來說風速是一件很大影響的因素，因為風度越大使得航拍的效果越不好，航拍設備記錄下來的圖片清晰度比風速慢時候的模糊。

天氣中風對航拍設備的影響——風力：是指風吹到物體上所表現出的力量的大小。一般根據風吹到地面或水面的物體上所產生的各種現象，把風力的大小分為13個等級，最小是0級（無風），最大為12級。陸地上出現的風力一般多在0—9級之間，10—12級的風，陸上很少見，有則拔樹、催毀建筑物，破壞力極大。

輕型航拍設備飛行器：直升機、動力三角翼、固定翼等一般抗風能力都在5級左右（9米左右）；熱氣球、動力傘、滑翔傘都在4級風以下（6米）比飛行較安全。風力換算成所對應的風速：也就是單位時間內空氣流動的距離，用米/秒表示。其中，1級風的風速等于1米/秒；2級風的風速等于2米/秒。3級風的風級上加1，其風速等于4米/秒。4到9級在級數上減去2再乘3，就得到相應級別的風速。

航拍效果除了航拍設備的要求以外，航拍人員的技術以及風速的要求也很高的。所以說進行航拍時候要考慮技術方面的問題之外還要注意來自外界的因素。

3.2 航拍人員的技術問題

除了來自外界的客觀因素外，航拍人員的技術質量也決定了飛行的流暢度。對于不同類型的無人機，技術方面的要求也不同。對于長航時無人機需要操作者長時間的操控能力。對于微型無人機，它的起飛方式、著陸方式都有這一定的要求。對于我們實驗的無人機，對于操作者的要求并不是很高，只需要操作人員靈活多變，及時查看飛行狀況。

4 后期圖像的處理

4.1 圖像處理

對于后期的圖像處理，我們一般選用photoshop軟件處理。圖像的處理包括對圖像的裁剪、對圖像的明暗色彩的調節等。

它也會對已有的位圖圖像進行加工處理。處理過程中處了用鼠標執行，還可以使用用快捷鍵進行操作。以下是一張利用活石2.4G四軸飛行器X300拍攝，經過PS處理過的圖片。

4.2 視頻處理

edius是一種非線性編輯軟件，它具有完善的基于文件工作流程，提供了實時、多軌道、多格式混編、合成、色鍵、字幕、和時間輸出功能。利用該軟件編輯十分方便快捷。

5 結論

對于無人機航拍圖像，我們想要更好的拍攝效果，不僅需要技術上的要求，更要考慮天氣等外界因素以及更高成像質量的攝像頭和航拍設備。再加上后期處理。

美麗的天空總是帶給我們無盡的向往，偉大瑰麗的科學技術總能引起我們的孩子般的好奇心。對于無人機的偉大構想和航拍的進一步發展，我們相信我們會在不懈的努力下有更加喜人的成績。

參考文獻

[1]淳于江民，張珩.無人機的發展現狀與展望[J].飛航導彈，2005（02）：23-27.

作者單位

通化師范學院物理學院 吉林省通化市 134000