本发明涉及一种九视角航空倾斜摄影云台。
背景技术：
航空全景倾斜摄影装置属于航空摄影测量及航空倾斜摄影量的技术范畴。航空摄影测量是基于航空拍摄影像，以及利用摄影测量技术，生产各种测绘产品，包括数字地面模型，正射影像图以及线划地图。航空倾斜摄影测量是通过拍摄倾斜影像，获得地物的侧面纹理，再通过摄影测量的技术，建立真实的城市三维模型。
航空倾斜摄影作为传统航空摄影测量的突破，通过不同视角的相机组合，拍摄包括地面上的自然物体及人工建筑物。现有的航空倾斜摄影装置一般采用五相机组合的形式，包括一个下视相机及四个倾斜相机。由于相机多，在考虑到系统的体积及重量时，设计的倾斜相机一般就会采用商业化的中画幅相机或全画幅相机。
中国专利2017100622249公开了一种航空全景倾斜摄影装置，包括吊舱主体，所述吊舱主体上设置有至少两个下视相机，以及多个倾斜相机，所述至少两个下视相机沿横向排列，所述至少两个下视相机中相邻的下视相机的拍摄区域部分重叠。
中国专利2014800800293公开了一种用于捕获航空图像的系统，系统包括至少一个全景相机、多个细节相机以及用于支持相机的框架，每个细节相机比至少一个全景相机具有更长的焦距，每个细节相机在横向上不同的角度进行安装，使得细节相机的视场重叠以形成扩展的横向视场，框架能够附接到在相机孔上方的航空器地板，从而通过相机孔给相机提供在航空器下方的地面的视图。
中国专利201010562117.0公开了一种基于移轴原理的拼接成像系统，包括至少一个成像镜头，所述至少一个成像镜头设置于同一平面上，且具有相同的焦距和视场；以及设置于每一所述成像镜头的焦平面上的至少一个成像器件；其中，每一所述成像镜头被设置为其光轴垂直于其焦平面，且每一所述成像器件被设置为在其焦平面内具有预置的移轴量。
现有技术的缺陷在于：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。所需内置相机数量多，摄影装置体积和重量大，成本高。
因此，如何提供一种可以实现多角度自由拍摄，适用范围广泛、效率高的倾斜摄影系统，成为业内需要解决的问题。
技术实现要素：
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种九视角航空倾斜摄影云台，其结构简单，使用范围广泛、拍摄效率高，对倾斜相机的要求低，实现了多角度自由拍摄。
为了实现上述目的，本发明提供了一种九视角航空倾斜摄影云台，其包括：
挂载平台，其可拆卸地连接航空器；挂载平台设有支撑座；
摄影机构，其包括舱体、多个倾斜相机；舱体转动设置于支撑座上；多个倾斜相机固定设在舱体中；支撑座设有对应倾斜相机的相机孔；
多个倾斜相机的拍摄图像呈矩阵式分布，形成扩展的拼接图像。
本发明中通过设置多个倾斜相机，以获得同一拍摄位置扩展的拼接图像，相较于传统的五相机拍摄方式，拼接图像的覆盖面积较大，行片量小，可以很大程度上提高拍摄的效率。
根据本发明的另一种具体实施方式，摄影机构包括第一相机、第二相机、第三相机，本方案中通过舱体的转动，实现三个相机位置的切换，进以获得同一拍摄位置扩展的拼接图像。
根据本发明的另一种具体实施方式，第一相机、第二相机、第三相机沿着航空器的飞行方向设置；第二相机的光轴竖直向下，第一相机的光轴、第三相机的光轴相对于第二相机的光轴对称设置。
根据本发明的另一种具体实施方式，第一相机的光轴、第三相机的光轴之间的夹角为50°—90°，例如50°。
根据本发明的另一种具体实施方式，支撑座设有舵机，舵机驱动连接舱体，舵机驱动舱体转动，实现第一相机、第二相机、第三相机位置的切换，以获得不用角度的拍摄图像。
根据本发明的另一种具体实施方式，舱体的转动范围覆盖了三个连续的方向，包括左侧视角、下视视角、右侧视角；左侧视角和右侧视角的角度范围为60°—90°，例如72°；本方案中，第一相机、第二相机、第三相机得到的九个视角的拍摄图像之间相互重叠，其中，下视视角竖直向下，左侧视角、右侧视角相对于竖直面对称。本方案中，舱体有三个拍摄位置，每个相机拍摄三次，从而获得九个拍摄图像，九个拍摄图像呈3x3分布，且九个拍摄图像之间相互重叠，形成扩展的拼接图像。
根据本发明的另一种具体实施方式，倾斜相机的镜头为定焦镜头，焦距为20mm－150mm；具体可以选择为：20mm、21mm、22mm、24mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、40mm、50mm、55mm、58mm、60mm、85mm、90mm、100mm、105mm、135mm、150mm；本方案中，倾斜相机的焦距根据飞行的高度、需要的精度要求等条件进行选择。
根据本发明的另一种具体实施方式，第一相机、第三相机的焦距相同，且第一相机、第三相机的焦距大于第二相机的焦距。例如，第二相机的焦距选择为25mm，第一相机的焦距选择为35mm，第三相机的焦距选择为35mm。
根据本发明的另一种具体实施方式，摄影云台进一步设有控制模块，控制模块驱动连接倾斜相机。
根据本发明的另一种具体实施方式，摄影云台还设有减振模块，以提高在航空拍摄过程中的平稳性。
根据本发明的另一种具体实施方式，相邻的拍摄位置获得的扩展图像之间有重叠，重叠度为70％—90％，此重叠度范围可满足大部分目标区域建模需求。根据目标区域的复杂程度应尽量选择小的重叠度，以提升拍摄效率。例如对于目标区域是稀疏低矮房屋的航空倾斜摄影选择70％重叠率，对于目标区域是是密集高楼的航空倾斜选择90％重叠率。
本发明中，根据需要作业的要求，预先设定相机的焦距和精度，在进行拍摄区域中的物体海拔高低较接近的图像时间，可以很好的还原拍摄区域中物体的原始状态，图像的整洁度高，有利于建模。
本发明中，第二相机和第一相机、第三相机的焦距可以一样，也可以不一样；当选用不一样的焦距的时候，例如，第一相机、第三相机的焦距大于第二相机的焦距，这样设置的目的在于，提高第二相机的拍摄视场范围，以使第一相机、第三相机和第二相机拍摄获得的图像的分辨率较为接近，扩展图像的整洁度高，方便后期处理。
本发明的摄影云台重量轻，可以适合多种航空器，可搭载于多旋翼无人机和固定翼无人机上执行小范围高分辨率倾斜摄影作业任务；例如小型的无人机等，降低摄影云台对航空器的选型限制，有利于推广使用。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
1、整体结构紧凑、尺寸小，重量轻、灵活度高；
2、同一位置的拍摄图像呈矩阵式分布，其拍摄面积大、拍摄效率高，节省拍摄作业的时间；
3、拍摄的图像的整洁度高，有利于建模。
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的摄影云台的整体结构示意图；
图2是图1中舱体的结构示意图；
图3是图1中相机的结构示意图；
图4是图3的立体图；
图5是图1的部分结构示意图，其显示了舱体的转动范围；
图6是图5的另一视角示意图，其显示了相机的布局；
图7是摄影云台同一位置拍摄的图像示意图；
图8是摄影云台沿航线飞行时连续拍摄的图像所覆盖的示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种九视角航空倾斜摄影云台，如图1－8所示，图中箭头指示为飞行方向，其包括挂载平台1、舱体2、第一相机3、第二相机4、第三相机5、控制模块6、减振模块7。
其中，挂载平台1可拆卸地连接航空器；在挂载平台1设有外壳13、支撑座11；支撑座11设在外壳13的内部；舱体2转动设在支撑座11上；第一相机3、第二相机4、第三相机5均固定设在舱体2中，在支撑座11上设有舵机12，舵机12驱动连接舱体2，进而转动舱体2，实现第一相机3、第二相机4、第三相机5位置的切换；在舱体2的下方设有相机孔21，第一相机3、第二相机4、第三相机5通过相机孔21获得下方需要拍摄的视场；在支撑座11上设有便于舱体2转动的轴承14，以降低舱体2转动过程的阻力，提高舱体2转动的稳定性。
控制模块6固定设在支撑座11的上方，其控制连接第一相机3、第二相机4、第三相机5、舵机12，以完成拍摄舱体2的转动和拍摄过程。
减振模块7设在挂载平台1上，以提高在航空拍摄过程中的平稳性。
如图5所示，舱体2的转动范围覆盖了三个连续的方向，包括左侧视角d1、下视视角d2、右侧视角d3；其中，下视视角d2竖直向下，左侧视角d1、右侧视角d3相对于下视视角d2所在的竖直面对称，左侧视角d1、右侧视角d3和下视视角d2之间的夹角为36°。
如图6所示，第一相机3、第二相机4、第三相机5沿着航空器飞行的方向分布，第二相机4的光轴g2竖直向下，第一相机3的光轴g1、第三相机5的光轴g3相对于第二相机4的光轴g2对称设置；其中，第一相机3的光轴g1、第三相机5的光轴g3和第二相机4的光轴g2之间的夹角为25°。
本实施例中，第二相机4的焦距选择为25mm，第一相机3的焦距选择为35mm，第三相机5的焦距选择为35mm，以提高第二相机4的拍摄视场范围，使得第一相机3、第三相机5和第二相机4拍摄获得的图像的分辨率较为接近，扩展图像的整洁度高，方便后期处理。
本实施例中，同一拍摄位置(这里的同一位置并不是指航空器停止飞行，而是在第一相机3、第二相机4的拍摄间隔较小，航空器行走的距离可以忽略不计，整个拍摄过程，航空器匀速飞行)的三台倾斜相机的拍摄得到的图像呈矩阵式分布，形成扩展图像，多个拍摄位置的扩展图像之间有70％的重叠度，如图8所示，方便完成后期建模。
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。