一种用于航空器的单相机多角度倾斜摄影的实现方法与流程

本发明涉及一种用于航空器的单相机多角度倾斜摄影的实现方法。

背景技术：

倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。

目前使用的航空倾斜摄影装置普遍采用多个内置相机，通过不同角度的摆放，实现多个角度拍摄，以获取地面的全景图像；为了减少整机重量和成本，通常采用转动内置相机实现多角度拍摄，以减少内置相机数量；由于内置相机自身的体积和重量较大，转动时会引起整机震动也较大，同时也增加了电量的消耗，不利于航空摄影。

中国专利201310019024.7公开了一种经济型机载倾斜数码航空摄影系统，该系统包括前、后、左、右四个倾斜摄影单元、一个垂直摄影单元、连接底板、微型gps导航仪、系统控制器八部分组成。各摄影单元均由ccd工作相机、相机固定件、相机旋转座、相机防护罩组成，四个倾斜摄影单元可绕连接底板平面旋转多个角度，垂直摄影单元垂直固定于连接底板平面；相机控制线、电源线通过分线盒与系统控制器相连，gps导航仪数据输出端口与系统控制器相连。系统各器件除控制器外均固定在连接底板上，系统通过系统控制器实现等时或等距摄影及gps导航数据同步获取。该系统通过旋转摄影单元，实现多个角度拍摄，以获取地面的全景图像。

中国专利201510789184.9公开了一种单相机倾斜图像采集装置及采集方法。装置包括相机、连接飞行器的第一旋转关节以及连接相机的第二旋转关节；第一旋转关节包括电机一和旋转臂一，第二旋转关节包括电机二和旋转臂二；电机一连接旋转臂一固定端，旋转臂一自由端连接电机二，电机二连接旋转臂二固定端，相机固定安装在旋转臂二自由端；电机一带动旋转臂一沿第一方向转动，以调整相机的第一倾斜角度；电机二带动旋转臂二沿第二方向转动，以调整相机的第二倾斜角度；第一方向面与第二方向垂直。

上述技术方案的缺陷在于：

1、装置重量较大，整机震动明显；

2、相机转动结构复杂，精度低，可靠性差；

3、相机转动周期长，在一定重叠率要求下，拍摄效率和质量会下降。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于航空器的单相机多角度倾斜摄影的实现方法，实现相机从空中向地面多个角度的拍摄，丰富了产品的应用范围，其拍摄效率高、可靠性强，更加适应航空摄影。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于航空器的单相机多角度倾斜摄影的实现方法，其中，相机可旋转地设置在所述航空器上，摆动式镜片设置在所述相机的前方，方法包括以下步骤：

s1、航空器到达目标位置，控制模块控制相机拍摄；

s2、调整摆动式镜片的姿态，进行第一方向拍照；

s3、调整相机、摆动式镜片的位置，进行第二方向拍照；

s4、继续调整所述摆动式镜片和/或所述相机，完成目标位置多个预设角度的拍摄；

预设角度至少为5个。

本发明中，设置旋转式单相机及摆动式镜片，通过相机的旋转实现拍摄区域的改变，通过摆动式镜片的摆动，实现相机对应拍摄区域入射光线方向的改变；在整个拍摄过程中，摆动式镜片始终设置在相机的前方，多次调整摆动式镜片和/或相机，进行多个预设角度的拍摄，实现目标位置从空中向地面多个角度的拍摄。

根据本发明的另一具体实施方式，预设角度包括五个角度、六个角度、九个角度、十二个角度。其中，五个角度包括左视角、右视角、前视角、正下视角、后视角；六个角度拍摄方向前后三排、左右两列，其包括左前视角、右前视角、左下视角、右下视角、左后视角、右后视角，每一排的两个视角之间拍摄图像有一定的重叠；九个视角为九宫格，前后三排、左右两列；十二个视角拍摄方向前后三排，左右四列，每一排的相邻的视角之间拍摄图像有一定的重叠。

根据本发明的另一具体实施方式，步骤s1还包括如下步骤：s11、相机拍摄完成后，发送反馈信号至控制模块；s12、控制模块发出动作信号至第一传动机构。每一拍摄方向完成拍摄后，到将拍摄完成的反馈信号发送至控制模块；控制模块等到拍摄完成的反馈信号后，输出动作信号。

根据本发明的另一具体实施方式，通过第一传动机构调整摆动式镜片的姿态；第一传动机构包括第一舵机、旋转轴。第一舵机接收控制模块的动作信号后，开始转动一定角度，驱动旋转轴控制摆动式镜片摆动至指定角度，完成相机所在位置拍摄角度的改变，进行拍摄。

根据本发明的另一具体实施方式，步骤s2还包括如下步骤：s21、继续调整摆动式镜片的姿态，摆动式镜片调整一次，相机进行一次拍摄。

根据本发明的另一具体实施方式，步骤s3还包括如下步骤：s31、多次调整摆动式镜片的姿态，摆动式镜片调整一次，相机进行一次拍摄。调整相机的位置，将其沿某一转轴旋转一定的角度，摆动式镜片同步或异步转动至对应相机的位置，改变了相机的拍摄区域。

根据本发明的另一具体实施方式，通过第二传动机构调整相机、摆动式镜片的位置；第二传动机构包括第二舵机、传动轴。相机与镜片固定架连接，第二舵机驱动传动轴带动相机和摆动式镜片同步转动，实现相机拍摄区域的改变，相机到达指定位置后，摆动式镜片摆动，改变该拍摄区域上相机的入射光线方向。

根据本发明的另一具体实施方式，每一预设角度完成拍摄后，控制模块对每一预设角度的图像信息进行储存。

根据本发明的另一具体实施方式，图像信息包括图片信息、位置信息、拍摄方向信息、图像大小信息。

本发明通过控制模块预设拍摄方向，通过第一舵机控制摆动式镜片依次摆动到指定位置，通过第二舵机改变相机和摆动式镜片的位置，两个位置的调整，实现相机多个预设拍摄角度之间的转换，完成从空中向地面多个角度的拍摄。

本发明的有益之处在于，通过旋转式镜片及转动式相机，在镜片的转动与相机位置的切换的作用下，实现从空中向地面多角度的拍摄，例如五个角度，六个角度，九个角度，十二个角度等。相比于传统的航空倾斜摄影方式，有利于航空摄影的发展，避免了传统方式由于频繁转动相机带来的图像质量差的问题，提高了可靠性，采集的数据畸变小，精度高；传动结构简单，重量轻，成本低，从而更加适应航空摄影。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的一种用于航空器的单相机多角度倾斜摄影的实现方法的示意图；

图2是实施例1的一种用于航空器的单相机多角度倾斜摄影的实现方法的装置结构示意图；

图3是实施例1的一种用于航空器的单相机多角度倾斜摄影的实现方法的装置结构示意图，其显示了第一方向；

图4是实施例1的一种用于航空器的单相机多角度倾斜摄影的实现方法的装置结构示意图，其显示了第二方向。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种用于航空器的单相机多角度倾斜摄影的实现方法，如图1所示，相机可旋转地设置在航空器上，摆动式镜片设置在相机的前方，其包括以下步骤：

s1、航空器到达目标位置，控制模块控制相机拍摄；相机拍摄完成后，对图像信息进行储存，并发送反馈信号至控制模块；控制模块发出动作信号至第一传动机构。

s2、通过第一传动机构调整摆动式镜片的姿态，进行第一方向拍照；相机拍摄完成后，对图像信息进行储存，并发送反馈信号至控制模块；继续调整摆动式镜片的姿态，完成相机所在拍摄区域的拍摄。

s3、通过第二传动机构调整相机、摆动式镜片的位置，进行第二方向拍照；相机拍摄完成后，对图像信息进行储存，并发送反馈信号至控制模块；多次调整摆动式镜片的姿态，完成相机所在拍摄区域的拍摄。

s4、控制模块控制第一传动机构、第二传动机构，继续调整摆动式镜片和/或相机，完成目标位置剩余预设角度的拍摄。

其中，预设角度包括五个角度、六个角度、九个角度、十二个角度。

一种实现上述方法的倾斜摄影装置，如图2-图4所示，其包括支撑组件1、摆动式镜片2、第一舵机3、第二舵机4、传动轴、旋转轴5、相机6。

其中，支撑组件1设置在航空器上，其包括固定架7、连接杆8；摆动式镜片2设置在固定架8上；连接杆9的一端连接固定架8，另一端连接相机6，摆动式镜片2对应相机6，设置在相机6镜头的前方；相机6为卧式相机。

第一舵机3设置在相机6上，传动轴(图中未示)穿过相机6的镜头中心，第一舵机3驱动相机6和摆动式镜片2围绕传动轴横滚运动，实现相机6及摆动式镜片2位置的改变，从而改变相机6的拍摄区域。第二舵机4设置在固定架8上，旋转轴5穿过摆动式镜片2的中心，驱动摆动式镜片2围绕旋转轴6俯仰运动，实现摆动式镜片2状态的调整，进而改变拍摄区域内相机6的入射光线。其中传动轴与旋转轴5相互垂直。

本装置的一种操作方式为：以相机镜头正对的方向为前方视角，初始状态进行左侧视角的拍摄，此时相机位置不变，通过第二舵机调整镜片的状态至第一方向，如左前方视角，相机拍摄该视角的图像，拍摄完成后，第二舵机动作，切换镜片至第二方向，如右下方视角，拍摄该视角的图像；再次调整镜片的状态，切换镜片至第三方向，如右后方视角，拍摄该视角的图像,完成该相机对应区域的图像拍摄。通过第一舵机驱动相机、摆动式镜片切换位置至下侧视角拍摄位置，依次完成该目标区域的三个方向的拍摄，顺序如左侧视角的拍摄过程，如正前方视角、正下方视角、正后方视角的拍摄。再次过第一舵机驱动相机、摆动式镜片切换位置至右侧视角拍摄位置，依次完成该目标区域的三个方向的拍摄，顺序如左侧视角的拍摄过程，如右前方视角、右下方视角、右后方视角的拍摄。其中，拍摄方向可以根据需要增加或减少，拍摄角度顺序也可根据需要进行改变。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。