航拍系统技术领域
本发明涉及电子设备领域，特别地，涉及一种航拍系统。
背景技术
现阶段，航拍技术已经普遍应用于很多领域，航拍又称空中摄影或航空摄
影，是指从空中拍摄真实环境的全景照片(比如俯视角度的照片等)，以便在将
照片进行预定的后期处理后再根据实际需要进行展示。但现有技术中，首先，
对应用于航拍的拍摄设备要求并不高，因此拍摄出的照片的分辨率普遍不高；
其次，由于是以拍摄照片的方式进行，因此存在照片之间连贯度不高的问题，
虽然也有以拍摄影像的方式进行，但由于对拍摄参数(比如镜头角度、拍摄设
备位置等)并没有严格限制，因此，拍摄出的影像效果并不理想(比如会出现
画面扭曲等情况)，上述因素都将会影响后续的展示效果。
另一方面，飞行类体验舱产品也越来越多的出现于人们的视野，比如飞行
体验舱、航空体验舱等，该些飞行类体验舱产品可改变传统的游览观赏的游玩
方式，可置身于与飞行相关的模拟环境中，以飞行体验舱为例，舱内可模拟成
飞机驾驶室的环境且可通过在驾驶座位的前方屏幕上播放与飞行相关的照片、
影像等，以使体验者感觉仿佛真的在驾驶飞机，可增强体验者的体验感受，其
中，与飞行相关的图片即可通过上述航拍方式来获取。现有的体验舱，基本都
是由一个屏幕或少数几个屏幕进行照片或影像的播放，且对于屏幕位置、照片
之间的关联等并没有限制，因此展示效果较为单一，会在一定程度上影响用户
体验。
因此，如何提出一种可更好地应用于飞行类体验舱产品的航拍系统，是目
前最需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种航拍系统，可更好的应用于飞行类
体验舱产品，尤其适用于本发明涉及的预置飞行体验舱，可拍摄到分辨率更高、
与真实环境更对应的影像以在预置飞行类体验舱中的屏幕集群中进行播放，进
而增强体验者在体验时的沉浸感。
为了解决上述问题，本发明提供了一种航拍系统，包括用于拍摄真实环境
中影像的拍摄设备、及用于承载所述拍摄设备并进行飞行的载重飞行设备，其
中，所述拍摄设备连接于所述载重飞行设备，
所述航拍系统拍摄到的影像应用于预置飞行体验舱，所述预置飞行体验舱
内通过设置屏幕集群播放所述拍摄设备拍摄到的影像，所述屏幕集群由预设数
量且按预设方式进行设置的屏幕而组成，
所述拍摄设备为根据屏幕集群的设置方式而对应设置的摄像机集群，所述
摄像机集群具有集群中心，所述摄像机集群中的每个摄像机的镜头与所述集群
中心的距离均相同，摄像机集群中的摄像机与屏幕集群中的屏幕之间具有预设
对应关系，每个屏幕播放其对应的摄像机拍摄到的影像，
所述载重飞行设备为多旋翼式飞行器，所述载重飞行设备中包括用于控制
载重飞行设备的飞行状态和向传送单元发送传送指令的控制单元、及用于根据
接收到的传送指令将拍摄设备采集到的影像传送到预置地面飞行控制中心的传
送单元。
进一步的，所述航拍系统还包括：用于保证飞行处于稳定状态的稳定云台
设备，所述稳定云台设备设置于集群中心区域，所述稳定云台设备包括三个电
机且三个电机的轴线交点与所述集群中心重合，
其中，所述稳定云台设备连接于所述拍摄设备。
进一步的，所述航拍系统还包括：同步标识设备，用于使所有摄像机拍摄
到的影像在对应的屏幕上播放过程中的播放进度符合预设同步标准。
进一步的，所述符合预设同步标准为播放进度的误差不超过1/25秒。
进一步的，所述预置体验舱具有舱体中心，
所述屏幕集群的设置方式，包括：
所述屏幕集群中每个屏幕的中心和舱体中心的连接线与该屏幕所在平面为
垂直关系。
进一步的，每个摄像机的镜头的拍摄角度大于与其对应的屏幕所占的物理
角度，且每个摄像机拍摄影像的画面分辨率不小于与其对应的屏幕的最佳物理
分辨率，其中，每个摄像机的镜头的拍摄角度的计算方式为：
若舱体中心为P1，屏幕两个竖边的中心点分别为B和C，屏幕两条横边的
中心点分别D和E，屏幕的竖边长度及横边长度分别为H和L，屏幕中心和舱
体中心的连接线长度为Q，其中，所述H、L、Q为已知值，则根据直角三角形
定理得出tan(∠BP1C/2)＝(L/2)/Q及tan(∠D P1E/2)＝(H/2)/Q，以此
计算出的∠BP1C及∠D P1E的值，则分别为屏幕所占的横向物理角度R1及纵向
物理角度R2；
若屏幕分辨率为X×Y，其中X为屏幕纵向分辨率，Y为屏幕横向分辨率，
则屏幕分辨率与屏幕所占的物理角度之间的比例关系为Y/R1或X/R2；
若拍摄模式的分辨率为M×N，其中M为拍摄模式的纵向分辨率，N为拍
摄模式的横向分辨率且M＞X，N＞Y，则镜头的横向拍摄角度为N×R1/Y，镜
头的纵向拍摄角度为M×R1/Y，或镜头的横向拍摄角度为N×R2/Y，镜头的纵
向拍摄角度为M×R2/Y。
在本发明实施例提供的航拍系统中，包括拍摄设备及载重飞行设备且两者
通信连接，所述航拍系统拍摄到的影像应用于预置飞行体验舱，所述预置飞行
体验舱内通过设置屏幕集群播放所述拍摄设备拍摄到的影像，所述拍摄设备为
根据屏幕集群的设置方式而对应设置的摄像机集群，所述摄像机集群中的每个
摄像机的镜头与摄像机集群的集群中心的距离均相同，摄像机集群中的摄像机
与屏幕集群中的屏幕之间具有预设对应关系，所述载重飞行设备为多旋翼式飞
行器且包括控制单元及传送单元。该航拍系统可更好的应用于飞行类体验舱产
品，尤其适用于本发明实施例涉及的预置飞行体验舱，可拍摄到分辨率更高、
与真实环境更对应的影像以在预置飞行类体验舱中的屏幕集群中进行对应播
放，进而增强体验者在体验时的沉浸感。
附图说明
图1是本发明实施例提供的航拍系统的结构示意图；
图2是与本发明实施例提供的航拍系统对应的预置飞行体验舱中的屏幕集
群的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的航拍系统中的摄像机集群的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的航拍系统中计算镜头拍摄角度的参考示意图；
图5是本发明实施例提供的另一航拍系统的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的又一航拍系统的结构示意图；
具体实施方式
为了更好的理解本发明实施例提供的技术方案，也更好的与本发明实施例
的技术方案进行对比，下面首先通过举例的方式对现有技术中的实现方案进行
简单的介绍。
参看图1，示出了本发明实施例提供的航拍系统的结构示意图。
在本实施例中，航拍系统10包括用于拍摄真实环境中影像的拍摄设备11、
及用于承载所述拍摄设备11并进行飞行的载重飞行设备12，所述拍摄设备11
通信连接于所述载重飞行设备12。
其中，航拍系统10通过拍摄设备11拍摄到的影像可应用于预置飞行体验
舱。在本实施例中，预置飞行体验舱是一种真实呈现全景飞行影像、可赋予观
看者身临其境的飞行感、娱乐感的飞行体验类产品，以真实角度为标准，环绕
360度全景航拍实景，再在预置飞行体验舱内设置的屏幕集群上进行真实影像的
还原播放(所述屏幕集群由预设数量且按预设方式进行设置的屏幕而组成的360
度屏幕集群)，以形成与真实环境一一对应的虚拟环境，通过画面变化、虚拟控
制等达到逼真的画面和音效，可增强体验者在体验过程中的沉浸感，以产生置
身于航空器且巡航于各种真实景色中的感受。
根据实际需要，可将预置飞行体验舱设置为不同的规格，比如可为以下两
种规格，一种为3m体验舱，规格可设置如下：内部舱体空间的直径为3.3米及高
度为2.5米，最佳观看人数为8至10人，屏幕数量为28个，占地面积为28至29平
方米，总高度为3.8米；一种为8m体验舱，规格可设置如下：内部舱体空间的直
径为8米及高度为2.5米，最佳观看人数为30至35人，屏幕数量为40个，占地面
积为153至154平方米，总高度为4.4米。在本实施例中的预置飞行体验舱可采用
3m体验舱。
在预置飞行体验舱中，除了上述360度屏幕集群(比如可设置与舱体内侧壁、
及侧壁向上延伸的区域)之外，还可在舱体底面平铺可用于体验者站立的底面
屏幕集群，以通过360度屏幕集群及底面屏幕集群形成更具有真实围合感的影
像。
在上述预置飞行体验舱中还可配置有体验者人数清点设备，以便于运营人
员及时查看运营信息等，还可配置有中央控制设备，以便于运营人员控制舱内
的灯光开关、屏幕开关、其他相关设备开关等，提高运营人员的工作效率。
通过上述预置飞行体验舱可改变景区景点传统地面观赏的单一体验方式，
提供以航飞角度俯视景区、穿梭于景区的方式来呈现不同寻常的景色，实现景
区全方位的形象呈献给体验者，可增强景区的吸引力，提升景区品牌形象，增
强体验者的互动体验感并可在体验后再次游览景区起到很好的向导效果。
所述拍摄设备11为根据屏幕集群的设置方式而对应设置的摄像机集群，参
看图2所示，屏幕集群20的设置方式可具体为：所述屏幕集群20中每个屏幕
21、22的中心P2和预置飞行体验舱的舱体中心P1之间的连接线(如图2中虚线
所示)，与该屏幕21、22所在平面为垂直关系。
在本实施例中，屏幕集群20可包括垂直设置的主屏幕21和倾斜设置的附
屏幕22，其中主屏幕21的尺寸均相同，均匀设置于舱体的侧壁上，可起到主要
展示的作用，附屏幕22的尺寸均相同，可根据实际需要选择数量，设置于主屏
21上方的延伸方向且向前倾斜预设角度，及主屏幕21下方的延伸方向且向前倾
斜预设角度，以起到辅助展示的作用。
参看图3所示，摄像机集群30为根据屏幕集群20的设置方式而对应设置，
所述摄像机集群30具有一个集群中心P3，每个摄像机31的镜头与集群中心P3
的距离(如图3中虚线所示)均相同，摄像机集群30中的摄像机与31屏幕集群20
中屏幕21、22之间是具有预设对应关系的，比如可为一屏幕对应一摄像机，也
就是说每个屏幕播放与其对应的摄像机拍摄到的影像，比如位于正前方的摄像
机拍摄到的影像要在正前方的屏幕播放、位于正前方左侧且与正前方呈90度的
摄像机拍摄到的影像要在正前方左侧且与正前方呈90度的屏幕播放，以此类推。
为了在视觉上营造一个与真实世界相符的虚拟环境，关键在于屏幕在舱体
内所占的物理角度需与之播放的影像在真实环境中的角度是一致的，然后可以
根据屏幕所占的物理角度推算出摄像机的镜头的拍摄角度，通过摄像机的镜头
的拍摄角度我们可以确定镜头的角度，也就可以确定镜头的规格型号。
参看图4所示，可通过如下方式来得出屏幕所占的物理角度，可将屏幕的
边(包括两条竖边、两条横边)的中点分别与舱体中心(比如为P1)相连接，屏幕
两个竖边的中心点分别为B和C，屏幕两条横边的中心点分别D和E，屏幕的
竖边长度及横边长度分别为H和L，屏幕中心(比如为P2)和舱体中心P1的连接
线长度为Q，其中，所述H、L、Q为已知值(可通过测量得到，或为设计时的
固定值)，则可根据直角三角形定理得出tan(∠BP1C/2)＝(L/2)/Q及tan(∠
D P1E/2)＝(H/2)/Q，以此就可计算出的∠BP1C及∠D P1E的值，该两个值则
分别为屏幕所占的横向物理角度R1及纵向物理角度R2。
比如，以市场上的55寸液晶屏幕为例进行说明，通常55寸液晶屏幕的显
示面板的物理尺寸为1218mm(竖边长度)×685mm(横边长度)，最佳物理分
辨率为1920×1080。假设将此种屏幕应用到预置飞行体验舱中且满足以上提到
的关系，即屏幕中心与舱体中心点的连接线与屏幕所在平面为垂直关系，则已
知L＝685mm，H＝1218mm，我们可设定Q为2000mm。根据直角三角形定理得
出tan(∠BP1C/2)＝(L/2)/Q以及tan(∠D P1E)＝(H/2)/Q，即：
tan(∠BP1C/2)＝(685/2)/2000＝0.17125；
∠BP1C＝(arctan0.17125)×2≈10°×2＝20°；
tan(∠D P1E)＝(1218/2)/2000＝0.3045；
∠D P1E＝(arctan0.3045)×2≈17°×2＝34°
综上可得出，该55寸液晶屏幕在预置飞行体验舱中所占的横向物理角度
R1＝∠BP1C＝20°，纵向物理角度R2＝∠D P1E＝34°。
在具体实现时，可能还会存在一种情况，即多个屏幕拼接(边框相互平行
且面板处于同一个平面或者边框相互平行且面板围成弧形等)的情况，我们可
以把这几个屏幕构成的组合视为一个屏幕来重复以上计算方法即可。只不过这
种情况下，摄像机集群中的摄像机与屏幕集群中的屏幕之间的对应关系不是一
屏幕对应一摄像机了，而是多屏幕对应一摄像机，这对摄像机所能拍摄的分辨
率要求会有所提高。例如，该四块屏幕以2×2矩阵的排列方式组合，每块屏幕
都是1920×1080的分辨率的话，要求摄像机至少能拍摄3840×2160分辨率，
这样才能满足每块屏幕都是最佳物理分辨率的要求，当然也可以用1920×1080
的分辨率放大来覆盖整四块屏幕，但是这样画面质量会有所下降，从而会降低
展示效果，降低视觉感受。
鉴于上述得出的屏幕所占的物理角度，若屏幕分辨率为X×Y，其中X为屏
幕纵向分辨率，Y为屏幕横向分辨率，则屏幕分辨率与屏幕所占的物理角度之
间的比例关系为Y/R1或X/R2(在具体实现时，两者取其一即可)。
因此，在拍摄模式的分辨率为M×N时，其中M为拍摄模式的纵向分辨率，
N为拍摄模式的横向分辨率且M＞X，N＞Y，则镜头的横向拍摄角度为N×
R1/Y，镜头的纵向拍摄角度为M×R1/Y，或镜头的横向拍摄角度为N×R2/Y，
镜头的纵向拍摄角度为M×R2/Y。
采用通过上述方式得出的镜头的横向拍摄角度及纵向拍摄角度，可保证拍
摄到高分辨率的素材，以提升屏幕中的展示效果。
在本实施例中，为了获得最佳的视觉体验，务必使每个屏幕播放的影像达
到最佳物理分辨率，而为了保证屏幕播放的影像可达到最佳物理分辨率，则需
要镜头的拍摄角度大于屏幕所占的物理角度，同时每个摄像机拍摄影像的画面
分辨率不小于与其对应的屏幕的最佳物理分辨率。
比如，1280×720大小的影像在最佳物理分辨率为1920×1080的屏幕上全
屏播放时，画面会被强行拉大后并很有可能出现锯齿、马赛克等影响视觉体验
的不良现象。
在具体实现时，由于摄像机设备的制作精度、安装精度等几乎不可能达到
像素级别(或者即使可达到也是在成本极高的情况下)，因此我们需要一个容错
设计，即该容错设计可以在每一个影像画面因为各种原因出现错位、倾斜等情
况时后期可以进行修复，否则一个相互错开、不连贯的画面不可能让观看者得
到好的视觉体验。
该容错设计的中心理念为，第一，镜头的拍摄角度(横向角度/纵向角度)
要大于其对应的屏幕所占的物理角度(横向物理角度/纵向物理角度)；第二，摄
像机拍摄影像的画面分辨率必须不小于其对应屏幕的最佳物理分辨率，即影像
画面的单位面积的总分辨率不小于其对应屏幕的单位面积的最佳物理总分辨
率，也即，影像画面的横向分辨率/纵向分辨率与镜头的横向拍摄角度/纵向拍摄
角度的比值不小于屏幕的横向最佳物理分辨率/纵向最佳物理分辨率与屏幕所占
的横向物理角度/纵向物理角度的比值。
该容错设计首先要保证相邻的影像画面之前有交叉区域，这样才能参照交
叉区域中存在的共同物体进行后期的修复，其次要保证影像画面的分辨率不小
于其对应屏幕的最佳物理分辨率(两者相等时操作成本最低)，以此才能达到最
佳的视觉体验。
举例说明：
假设55寸液晶屏幕的显示面板的物理尺寸为1218mm(竖边长度)×685mm
(横边长度)，最佳物理分辨率为1920×1080，此屏幕中心与舱体中心点的连接
线与屏幕所在平面为垂直关系，且连接线长度Q＝2000mm，根据屏幕排列角度
计算法得出该屏幕所占横向物理角度为20°，纵向物理角度为34°。
由于摄像机拍摄的画面大小不适合用mm(毫米)来衡量，而以dpi(Dot Per
Inch)来衡量最为合适，因此这里我们采用分辨率与度数之间的比值来进行计算
是最为合适的(需要注意的是屏幕是一个平面而非以舱体中心点为球心的球面，
所以分辨率随角度的分布情况是不均匀的，即同样是1°，离屏幕中心越近该比
值越小，离屏幕中心越远该比值越大，因此我们只取其平均值来计算)。
当然还有一个限定条件就是摄像机的拍摄模式，摄像机拍摄分辨率比拍摄
1920×1080(简称1080P)大的模式一般为2704×1536(简称2.7K)和3840×
2160(简称4K)。为了尽量降低成本，提高拍摄效率，我们选定2.7K拍摄模式
以及保证最后影片分辨率等于屏幕的最佳物理分辨率的条件来进行分析。
假设2.7K拍摄模式下镜头的纵向拍摄角度的值为W1，横向拍摄角度的值
为W2，由于根据上述举例可得出屏幕分辨率与屏幕所占物理角度之间的比例关
系，即1080dpi/20°＝54dpi/°或1920dpi/34°＝56.47°，我们取较大的值为标准，
这样才能同时保证均达到最佳物理分辨率。则：
1920dpi/34°≈2704/W1，得出W1≈47.88°；
1920dpi/34°≈1536dpi/W2，得出W2≈27.2°。
综上，我们就可以确定此屏幕排列方式下要满足屏幕播放时达到最佳物理
分辨率(也就是视觉体验最佳)，摄像机镜头具体参数为：
1.拍摄模式为2.7K；
2.摄像机的横向拍摄角度约为47.88°，纵向拍摄角度约为27.2°(我们可
根据得到的该拍摄角度对照厂家的镜头规格表来确定镜头的焦距以及型号，从
而采购到满意的摄像机)。
此外，所述载重飞行设备12为多旋翼式飞行器，所述载重飞行设备中包括
控制单元121及传送单元122，其中，控制单元121可用于控制载重飞行设备的
飞行状态、向传送单元发送传送指令等，传送单元122可用于根据接收到的控
制指令将拍摄设备11拍摄到的影像传送到与航拍系统对应的预置地面飞行控制
中心，具体的比如可传送到预置地面飞行控制中心的监控显示设备中，以便随
时监控航拍系统的飞行状况、拍摄对象等，控制单元121通信连接于传送单元
122。
进一步的，参看图5所示，所述航拍系统10还可包括用于保证飞行处于稳定
状态的稳定云台设备13，所述稳定云台设备13设置于集群中心区域，所述稳定
云台设备13包括三个电机且三个电机的轴线交点与所述集群中心重合，且重合
得越好，稳定效果越好，其中，所述稳定云台设备13连接于所述拍摄设备11。
本实施例中采用的稳定云台设备可为无刷稳定云台设备，但与现有的无刷
稳定云台设备的区别在于结构上的差异，即现有的无刷稳定云台设备的结构都
是云台包围摄像机以用于增稳，而本实施例中采用的稳定云台设备则是摄像机
包围云台的结构，且通过限定拍摄集群中心与稳定云台设备的电机的轴线交点
相重合的结构，可使得增稳效果更为优化，以有效过滤掉飞行过程中产生的高
频震动、晃动，保证拍摄到的影像画面的稳定性。
此外，还可参看图6所示，所述航拍系统10还可包括同步标识设备14，可
用于使所有摄像机拍摄到的影像在对应的屏幕上播放的过程中的播放进度符合
预设同步标准。
由于每台摄像机开始拍摄的时间点并不能保持一致，这就会造成将拍摄到
的影像进行后期拼接时的画面之间会发生错乱，也就是拼接后的画面看起来不
是一个完整连贯的画面，所以可设置一个标识点，以使得使所有摄像机拍摄到
的影像在对应的屏幕上播放的过程中的播放进度符合预设同步标准。
比如该同步标识设备14会发出一强光，每台摄像机中的感光元器件受到该
强光照射后，每台摄像机就会捕捉到该强光从出现到消失的画面，这样每个摄
像机拍摄到的影像画面中就存在在一个强光刚好消失的点，即由亮转为暗的一
个帧数，这一帧就是所有拍摄影像在真实环境中的一个时间同步点，只要在后
期影像编辑处理过程中找到这个帧数，那么拼接后画面即会是一个完整连贯的
画面。
通过同步标识设备14可使得所有摄像机拍摄到的影像在对应的屏幕上播放
的过程中的播放进度的误差不超过1帧，即1/25秒，以进一步保证屏幕中播放
影像完整且连贯。
在本发明实施例提供的航拍系统中，包括拍摄设备及载重飞行设备且两者
通信连接，所述航拍系统拍摄到的影像应用于预置飞行体验舱，所述预置飞行
体验舱内通过设置屏幕集群播放所述拍摄设备拍摄到的影像，所述拍摄设备为
根据屏幕集群的设置方式而对应设置的摄像机集群，所述摄像机集群中的每个
摄像机的镜头与摄像机集群的集群中心的距离均相同，摄像机集群中的摄像机
数量与屏幕集群中的屏幕数量相同，所述载重飞行设备为多旋翼式飞行器且包
括控制单元及传送单元。该航拍系统可更好的应用于飞行类体验舱产品，尤其
适用于本发明实施例涉及的预置飞行体验舱，可拍摄到分辨率更高、与真实环
境更对应的影像以在预置飞行类体验舱中的屏幕集群中进行对应播放，进而增
强体验者在体验时的沉浸感。
以上对本发明所提供的一种航拍系统进行了详细介绍，本文中应用了具体
个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助
理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本
发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说
明书内容不应理解为对本发明的限制。