一种单镜头倾斜摄影航测装置和方法与流程

1.本发明涉及倾斜摄影领域，特别是涉及一种单镜头倾斜摄影航测装置和方法。


背景技术：

2.现有技术中，倾斜摄影设备普遍使用5个相机进行航测作业，通过垂直加前后左右四个朝向(各方向45度)同时拍照来获取地面的影像，符合三维自动建模的要求。目前也有5相机的变种形式，有2相机和3相机使用舵机进行单轴旋转达到类似5相机的效果。也有单相机利用两轴云台进行转动拍摄的方案，典型的例子如深圳大疆创新的无人机-精灵phantom 4rtk，在作业区域上，用相同的航线飞行5次，每次调整一次镜头的航向角和俯仰角(垂直向下，向前45度，向后45度，向左45度，向右45度)，以使最终达到5相机相同的结果。
3.现有技术方案中5相机结构只是简单的位置摆放组合，优点是作业过程中结构稳定，故障率低，而缺点是由于设备通过5个相机直接组成，成本昂贵。同时也因5个相机使得整体重量偏重，进而影响飞行器的续航，降低了作业效率。
4.2相机和3相机方案，本质是为了解决5相机的相机成本问题和重量问题而产生的，优点是相机数量减少，产品价格随之下降，同时重量也减少，无形中减轻了飞行器的载重，使用续航得到提升，提高了单次的作业效率。而缺点是由于都是通过舵机来实现相机的角度偏转，模拟5相机的结构，容易造成结构不稳定，增加产品震动，影响成像质量，并且舵机响应时间不同，极容易造成相机拍照不同步。同时由于长时间进行快速反复扭动，舵机转动精度日渐下降，寿命随之缩短，故障增多等问题，使产品的使用过程成本增加。所以在很多作业单位在购置设备时，价格相差不大的情况下，更倾向于选择传统5相机产品。
5.单相机形式，虽然可以很好的降低设备的购置成本，并极大的减轻重量，提高无人机的负载续航能力。但由于相同区域，5相机或2相机只需飞行一次，而单相机要飞行5次，故设备成本虽然低了，但作业成本加大，所以也只能应用在极小面积的项目上，大项目上完全不能使用。
6.随着倾斜摄影的市场的不断成熟，大量团队涌入，行业利润也在不断下降的同时，即要降低设备购置成本，又要兼顾应用时的作业效率，已是大家迫切需求的难题。


技术实现要素：

7.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种单镜头倾斜摄影航测装置，用于解决现有技术中成本高效率低的问题。
8.为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的：一种单镜头倾斜摄影航测装置，所述装置包括单镜头相机和三轴云台，所述单镜头相机安装在所述三轴云台上。
9.进一步地，所述三轴云台使得所述单镜头相机俯仰时转动的角度范围为30度至45度。
10.进一步地，所述三轴云台使得所述单镜头相机翻滚时转动的角度范围为30度至45度。
11.本发明还提供一种单镜头倾斜摄影航测方法，所述方法包括以下步骤：
12.步骤一，装有所述装置的飞行器进行航测时，所述三轴云台使得所述单镜头相机多次转动，并且对目标地理位置进行拍摄。
13.步骤二，控制飞行线路间的距离，通过所述飞行器反向飞行形成完整的单镜头相机对地投影区域。
14.进一步地，所述单镜头相机的转动包括两组依次循环执行的转动顺序；第一组转动顺序依次为右上侧转动、右侧转动、回中转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动；第二组转动顺序依次为左侧转动、左上侧转动、中上侧转动、回中转动、右侧转动、右上侧转动。
15.进一步地，所述第一组转动顺序还依次为左上侧转动、左侧转动、回中转动、中上侧转动、右上侧转动、右侧转动；第二组转动顺序还依次为右侧转动、右上侧转动、中上侧转动、回中转动、左侧转动、左上侧转动。
16.进一步地，所述单镜头相机的转动包括两组依次循环执行的转动顺序；第一组转动顺序依次为右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动；第二组转动顺序依次为右侧转动、回中转动、左侧转动、左上侧转动、中上侧转动、右上侧转动。
17.进一步地，所述第一组转动顺序的起始转动为所述右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动中的任何一个。
18.进一步地，所述单镜头相机依次循环执行的转动顺序为右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动。
19.进一步地，所述单镜头相机依次循环执行的转动顺序的起始转动为所述右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动中的任何一个。
20.如上所述，本发明的一种单镜头倾斜摄影航测装置和方法，通过一个单镜头相机的规律性转动等同于5相机的效果，极大的节省了相机的成本的同时作业效率也提高了，使得产品可以以更低的价格售卖，吸引更多的用户进行倾斜摄影航测，推动行业的更快发展。
附图说明
21.图1显示为本发明实施例中单镜头相机回中转动时的示意图；
22.图2显示为本发明实施例中单镜头相机中上侧转动的示意图；
23.图3显示为本发明实施例中单镜头相机右上侧转动的示意图；
24.图4显示为本发明实施例中单镜头相机右侧转动的示意图；
25.图5显示为本发明实施例中单镜头相机左侧转动的示意图；
26.图6显示为本发明实施例中单镜头相机左上侧转动的示意图；
27.图7显示为本发明实施例中装有单镜头倾斜摄影航测装置的飞行器飞行航测示意图。
28.对应说明书附图内的附图标记参考如下：
29.三轴云台1，单镜头相机2，飞行线路3，单镜头相机对地投影区域4。
具体实施方式
30.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实
施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
32.请参阅图1至图7，本发明提供一种单镜头倾斜摄影航测装置，包括单镜头相机2和三轴云台1，单镜头相机2安装在三轴云台1上。调节三轴云台1的俯仰转动角度参数，使得单镜头相机2俯仰时转动的角度范围为30度至45度；调节三轴云台1的翻滚角度参数，并得单镜头相机2翻滚时转动的角度范围为30度至45度。这样的角度范围使得单镜头相机2对地不同角度的投影区域紧凑连贯，从而提升了倾斜摄影的效果。
33.本发明还提供一种单镜头倾斜摄影航测方法，方法包括以下步骤：
34.步骤一，装有单镜头倾斜摄影航测装置的飞行器进行航测时，三轴云台1使得单镜头相机2多次进行俯仰或翻滚转动，航向角随飞行器飞行而变动，并且对目标地理位置进行拍摄。
35.单镜头相机2的转动有三种情况都能达到同样的效果，单镜头相机2转动的三种情况具体如下：
36.第一种情况，单镜头相机2的转动包括两组依次循环执行的转动顺序。第一组转动顺序依次为右上侧转动、右侧转动、回中转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动。单镜头相机2起始的时候是回中状态，右上侧转动是靠三轴云台1往右改变翻滚角45度和往上俯仰角45度实现的，右侧转动是靠三轴云台1往下改变俯仰角45度实现的，回中转动是靠三轴云台1往左改变翻滚角45度实现的，中上侧转动是靠三轴云台1往上改变俯仰角45度实现的，左上侧转动是靠三轴云台1往左改变翻滚角45度实现的，左侧转动是靠三轴云台1往下改变俯仰角45度实现的。与第一组转动顺序对应的第二组转动顺序依次为左侧转动、左上侧转动、中上侧转动、回中转动、右侧转动、右上侧转动。右上侧转动、右侧转动、回中转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动都会依次形成单镜头相机对地投影区域4。这里还需要说明的是，第一组转动顺序的起始转动还可以先从右侧开始，这样第一组转动顺序依次为右侧转动、右上侧转动、中上侧转动、回中转动、左侧转动、左上侧转动；与第一组转动顺序对应的第二组转动顺序依次为左上侧转动、左侧转动、回中转动、中上侧转动、右上侧转动、右侧转动。
37.第一种情况中的第一组转动顺序还能依次为左上侧转动、左侧转动、回中转动、中上侧转动、右上侧转动、右侧转动；第二组转动顺序还依次为右侧转动、右上侧转动、中上侧转动、回中转动、左侧转动、左上侧转动。这里还需要说明的是，第一组转动顺序的起始转动还可以先从左侧开始，这样第一组转动顺序依次为左侧转动、左上侧转动、中上侧转动、回中转动、右侧转动、右上侧转动；与第一组转动顺序对应的第二组转动顺序依次为右上侧转动、右侧转动、回中转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动。
38.在第一种情况中不管是右上侧开始转动，还是右侧开始转动，还是左上侧开始转动，还是左侧开始转动，都是本发明的保护范围内。
39.第二种情况，单镜头相机2的转动包括两组依次循环执行的转动顺序。第一组转动顺序依次为右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动。单镜头相机2起始的时候是回中状态，右上侧转动是靠三轴云台1往右改变翻滚角45度和往上改变俯仰角45度实现的，中上侧转动是靠三轴云台1往左改变翻滚角45度实现的，左上侧转动是靠三轴云台1往左改变翻滚角45度实现的，左侧转动是靠三轴云台1往下改变俯仰角45度实现的，回中转动是靠三轴云台1往右改变翻滚角45度实现的，右侧转动是靠三轴云台1往右改变俯仰角45度实现的。与第一组转动顺序对应的第二组转动顺序依次为右侧转动、回中转动、左侧转动、左上侧转动、中上侧转动、右上侧转动。右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动都会依次形成单镜头相机对地投影区域4。这里还需要说明的是，第一组转动顺序的起始转动还能为右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动中的任何一个。例如，第一组转动顺序从左上侧开始转动，这样第一组转动顺序依次为左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动、右上侧转动、中上侧转动；与第一组转动顺序对应的第二组转动顺序依次为中上侧转动、右上侧转动、右侧转动、回中转动、左侧转动、左上侧转动。
40.在第二种情况中不管是哪一侧开始先转动，都是本发明的保护范围内。
41.第三种情况，单镜头相机2依次循环执行的转动顺序为右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动。单镜头相机2起始的时候是回中状态，右上侧转动是靠三轴云台1往右改变翻滚角45度和往上改变俯仰角45度实现的，中上侧转动是靠三轴云台1往左改变翻滚角45度实现的，左上侧转动是靠三轴云台1往左改变翻滚角45度实现的，左侧转动是靠三轴云台1往下改变俯仰角45度实现的，回中转动是靠三轴云台1往右改变翻滚角45度实现的，右侧转动是靠三轴云台1往右改变俯仰角45度实现的。右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动都会依次形成单镜头相机对地投影区域4。这里还需要说明的是，第一组转动顺序的起始转动还能为右上侧转动、中上侧转动、左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动中的任何一个。例如，单镜头相机2依次循环执行的转动顺序从左上侧开始转动，这样单镜头相机2依次循环执行的转动顺序为左上侧转动、左侧转动、回中转动、右侧转动、右上侧转动、中上侧转动。
42.在第三种情况中不管是哪一侧开始先转动，都是本发明的保护范围内。
43.步骤二，限于三轴云台1目前的角度限制，不能一个方向360度一直转动，只能在360度内来回转动，所以单镜头相机2在上述三种情况下的转动，所有后方拍的方向会因角度达不到而无法执行，故所有转动后单镜头相机2的朝向都集中偏向飞机前进方向。
44.为了使飞机向前方飞行时后方也能获取到投影，弥补后方的6个方向或后方的3个方向的缺失，通过控制调整飞行线路3正方向飞行和反方向飞行的间距。飞行器在飞行线路3上反方向飞行时，前方的投影刚好补上原来正方向飞行时后方缺失的投影部分，形成完整矩形状的单镜头相机对地投影区域4。
45.由于打破了目前单相机多方向飞5次才能完成一个区域的航测的局面，使单相机通过三轴云台1次飞行达到5相机相同的效果，效率也跟5相机一次，所以在价格比5相机低廉的情况下，会逐渐从原来的辅助设备，转变为与5相机一样成为主力航测设备。
46.再者，由于相机数量的减少，虽然增加了三轴云台，但总重量值远低于5相机，所以飞行器的性能不变的情况下，相机的整体重量的减少，换回来的是飞行器的续航时间的加
长，这无形中也提升了项目的作业效率，也就降低了项目作业成本，产生更大的利润，这也是作为使用用户最直接的经济效应。
47.设备购置成本降低了，作业效率也提高了，从而项目运作的成本也就降低了，这对于项目承接，在报价环节就拥有了更佳的价格优势，也可产生更高的利润，是倾斜摄影航测中，小型化作业设备的最佳选择。
48.综上所述，本发明的一种单镜头倾斜摄影航测装置和方法，通过一个单镜头相机的规律性转动等同于5相机的效果，极大的节省了相机的成本的同时作业效率也提高了，使得产品可以以更低的价格售卖，吸引更多的用户进行倾斜摄影航测，推动行业的更快发展。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
49.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。