随着多旋翼微小型无人机技术的飞速发展,质量越来越高的摄像机被慢慢集成到微小型无人航空载具上,同时其价格也越来越低,这使得航拍也开始变得流行起来。尽管电影工业中无人机已经得到了广泛应用,航拍这一极具创造性的任务仍然具有很大的挑战性,因为它需要同时精准控制无人机的位置和摄像机的朝向以满足特定艺术上的审美要求,并使得在整个拍摄活动的相机运动连续而光滑。而对于很多需要无人机自动完成的任务中,如未知区域探索、自动巡逻、专业测绘或者建筑航拍等,都要求事先计算出对无人机来说可行的飞行路径。这在要拍摄大场景下一镜到底的长镜头的情况下更是如此。虚拟相机的控制是计算机图形学的中的经典问题,虚拟环境下的相机摆放和路径规划对内容的表达至关重要,也有很多相关的研究被应用于如游戏、影视等领域。而近年流行的航拍无人机其实是现实生活中最接近虚拟相机的实物,可以将图形学中很多方法结合一些基本的艺术准则应用到航拍无人机的路径规划中服务于电影工业。本文提及了一些基于电影感的相机路径规划算法理论和无人机航拍领域的应用,同时提出了一个交互友好的高级无人机路径设计工具,旨在使航拍初学者也能轻松拍摄出令人满意的能更好展现出大场景下一系列静态标志性建筑的航拍视频,并对该系统的应用和扩展做了一定探讨。本文提到的算法采用两步法策略,首先解决场景中单个地标的局部路径生成,紧接着考虑局部路径之间的连接策略优化得到关于整个场景的全局轨迹。在算法的局部路径生成部分,该系统使用2.5 D粗模来表示的地标组成的场景作为输入,以局部地标为中心建立一个结合视觉兴趣值信息和画面构图规则等约束的视点质量场。用户只需指定一组特定的感兴趣的地标,可以选择一定的访问顺序,以及期望拍摄路径的起止点,就能通过该质量场的引导,得到关于每个地标的一组无碰撞,光滑,适应地标形状的局部候选访问相机轨迹集。然后在全局路径规划算法阶段通过建立集合旅行商问题(STSP)为每个地标从轨迹集中选择一条最优访问路径,并将他们与合适的过渡路径连接,构造最佳的全局相机路径。本文在优化搜索空间、视点质量场的引入、全局路径优化和人机交互等方面都进行了一定的创新设计,并将所提出的方法在多个不同的大型户外场景下进行了大量实验并与市面上现存的相关路径规划产品做了一个详尽的对比,且得到了良好反馈。