专利名称：数码航空全景测量相机平台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于航空摄影器材领域，涉及一种数码航空全景测量相机平台。
背景技术：
航空摄影，又称航拍，是指在飞机或其它航空飞行器上利用航空器平台用航空相 机近似垂直向下摄影获取地面景物相片的技术。近似垂直空中摄影是将照相机镜头光轴近 似垂直于地面。既，除了从大型飞机近似垂直向下进行航空拍照获得地面相片外，也可以从 小型飞机、无人机、飞艇、气球等航空器上近似垂直向下对地面进行拍摄获得相片的过程统 称为航空摄影。航空照片不仅大量用于地图测绘方面，而且在国民经济建设、军事侦察和科 学研究等许多领域中得到广泛应用。普通的航空器平台通常只能使航空测量相机固定在一 个角度进行航空摄影，一般这个角度均采用近似垂直向下拍摄，即，航空飞行器向前飞行， 航空相机按一定间距近似垂直向下进行曝光，获取一幅近似垂直向下角度的地面影像。随着数字城市、城市规划、景观设计、三维导航等应用对城市真三维景观的需要， 建立镶嵌有影像纹理的真实感城市三维模型正凸现出较高的经济价值和应用前景。因此， 如何快速获取地面景观各个角度的纹理是提供建立三维数字城市建模的基础数据的关键。 目前获取真三维景观四个面的影像纹理方法通常是采用派遣专业人员到景观的现场，在地 面利用数码相机人工对其四个面分别进行拍照，获得景观影像纹理，这种方法工作量巨大， 效率低、成本高。如果我们在近似垂直向下进行航空拍摄后，再能够依次从其他四个角度进 行空中摄影，这样就可以同时得到景观四个面的影像纹理，免除事后地面补照的缺陷。因 此，采用本发明数码航空全景测量相机平台可以有效的克服传统方法中的不足，为全面获 取三维景观影像纹理提供了一种新的方法和手段。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种快速获取地面景观各个角度的纹理的数码航空 全景测量相机平台，可以在一个航空器平台上获取五个方向的影像，提供三维基础数据。本实用新型采用的技术方案一种数码航空全景测量相机平台，包括控制箱、 X-Y-Z三轴陀螺、电池、控制转台、基座及相关控制电路，基座上安装有控制箱、X-Y-Z三轴 陀螺、电池、控制转台，所述的基座的Y坐标系框架及控制转台的外框架上设置有Y轴向驱 动装置，控制转台的X坐标系内外框架上设置有X轴向驱动装置。所述的Y轴向驱动装置的两个Y转轴及轴承设置在基座的Y坐标系框架上，其中 一个Y转轴及轴承上设置有Y轴向力矩电机及电机传动轮，Y轴角电位器设置在基座上，Y 轴角电位器的轮轴上设置有带轮，带轮通过传动带与电机传动轮联接。所述的X轴向驱动装置的两个X转轴及轴承设置在基座的X坐标系框架上，其中 一个X转轴及轴承上设置有X轴向力矩电机及电机传动轮，X轴角电位器设置在基座上，其 轮轴上设置有带轮，带轮通过传动带与电机传动轮联接。所述的控制转台的两Y轴向联接轴及轴承设置在转台体的Y坐标系两端，每轴一端与转台体活动联接，另一端与转台内框架固定联接；两X轴向联接轴及轴承设置在转台 体的X坐标系两端，每轴一端与转台体活动联接，另一端与转台外框架及转台内框架活动 联接；转台内框架上设置有电机，电机输出轴上设置的电机传动轮，通过传动带与转台体上 设置的转盘联接，转台体下方设置有相机联接板，相机联接板联接相机。所述的Y轴向力矩电机带动转台外框架及相机以Z轴为准绕Y坐标系横滚角ω 旋转，所述的X轴向力矩电机带动转台内框架及相机以Z轴为准绕X坐标系俯仰角λ旋转。所述的控制箱内设置有单片机及输出输入端口，通过相关控制电路连通Y轴向驱 动装置、X轴向驱动装置、X-Y-Z三轴陀螺、电池、控制转台。本实用新型所具有的积极有益效果1.采用高速力矩电机带动相机沿控制转台的X-Y-Z直角坐标系进行横滚、俯仰两 角度旋转，可快速获取地面景观各个角度的纹理；2.可以在一个航空器平台上获取五个方向的影像，即向下、向前、向后、向左和 向右五幅照片，这五幅照片经过处理就可以呈现地面的全景立体场景，为建立镶嵌有影像 纹理的真实感城市三维模型提供基础数据，具有较高的经济价值和应用前景；3.采用数码相机自动控制模式下进行多角度自由方位全景拍摄，测量精度高，可 广泛应用于城市规划、土地规划、数字城市、测绘、立体摄影测量、三维医学影像、三维机械 设计、真三维电脑游戏、三维仿真和训练、军事和科学研究等许多领域。
图1为本实用新型结构示意图的俯视图；图2为图1中部分结构示意图；图3为本实用新型的工作原理图。
具体实施方式
参照图1、图2所示，一种数码航空全景测量相机平台，主要包括Y轴向驱动装置 UX轴向驱动装置2、控制箱3、χ-γ-ζ三轴陀螺4、电池5、控制转台6、基座7等零部件及相 关控制电路；其基座7为一个多层框边焊接成的矩形框架，在基座7从外向内的第一、二、 三层框架上安装有控制箱3、X-Y-Z三轴陀螺4、电池5 ；在基座7的第三层框架中部安装有 控制转台6，在基座7的Y坐标系第二、三层框架及控制转台6的外框架上安装有Y轴向驱 动装置1，在控制转台6的X坐标系内外框架上安装有X轴向驱动装置2 ；所述的X-Y-Z三 轴陀螺4为现有技术，作用是通过传感器获得运动载体的姿态和航向信息及稳定平台的作 用；电池5采用干电池，用于给电机供电；控制箱3内设置有单片机及输出输入端口，通过 相关控制电路连通Y轴向驱动装置1、X轴向驱动装置2、控制转台6等。所述的Y轴向驱动装置1主要包括带轮101、Y轴角电位器102、传动带103、Y轴 向力矩电机104、电机传动轮105、Υ转轴及轴承106等零部件；其两个Y转轴及轴承106对 称安装在基座7的Y坐标系框架上，其中一个Y转轴及轴承106上安装有Y轴向力矩电机 104及电机传动轮105，Y轴角电位器102安装在基座7上，Y轴角电位器102的轮轴上安装有带轮101，带轮101通过传动带103与电机传动轮105联接。所述的X轴向驱动装置2主要包括带轮201、X轴角电位器202、传动带203、X轴 向力矩电机204、电机传动轮205、X转轴及轴承206等零部件；其两个X转轴及轴承206对 称安装在基座7的X坐标系框架上，其中一个X转轴及轴承206上安装有X轴向力矩电机 204及电机传动轮205，X轴角电位器202安装在基座7上，X轴角电位器202的轮轴上安装 有带轮201，带轮201通过传动带203与电机传动轮205联接。所述的控制转台6主要包括转台外框架601、转台内框架602、Y轴向联接轴及轴承 603、相机联接板604、转台体605、X轴向联接轴及轴承606、转盘607、传动带608、电机传动 轮609、电机610等零部件；其两Y轴向联接轴及轴承603对称安装在转台体605的Y坐标 系两端，每轴一端与转台体605活动联接，另一端与转台内框架602固定联接；两X轴向联 接轴及轴承606对称安装在转台体605的X坐标系两端，每轴一端与转台体605活动联接， 另一端与转台外框架601及转台内框架602活动联接；转台内框架602上安装有电机610， 电机610输出轴上安装有电机传动轮609，电机传动轮609通过传动带608与转台体605上 设置的转盘607联接；转台体605下方安装有相机联接板604，相机联接板604通过螺钉联 接相机，将相机挂在转台体605下方，通过Y轴向高速力矩电机104带动转台外框架601及 相机绕Y坐标系进行横滚角ω的旋转，通过X轴向高速力矩电机204带动转台内框架602 及相机绕X坐标系进行俯仰角λ的旋转。参照图3所示，图中ω为横滚角，相机放置在垂直X-Y平面，它以Z轴为准绕Y轴 的旋转的角度；λ为俯仰角，相机放置在垂直X-Y平面，它以Z轴为准绕X轴的旋转的角度。本实用新型的使用方法与普通的航空摄影相机使用相同，相机为数码相机，由计 算机控制系统自动控制模式下实现控制转台6带动相机沿X-Y-Z直角坐标系旋转的角度进 行多角度全景拍摄。转台外框架601负责带动相机进行横滚角ω旋转，范围为正负30度， 转台内框架602负责带动相机进行俯仰角λ旋转，范围为正负30度，可实施相机五方向自 由度，相机依次可拍照五幅照片，第一幅为向下俯视拍照，ω = 0°、λ = 0° ；第二幅为向 前拍照，ω = 30°、λ = 0° ；第三幅为向后拍照，ω = -30°、λ = 0° ；第四幅为向左拍 照，ω = 0°、λ = 30° ；第五幅为向右拍照，ω = 0°、λ = -30°。
权利要求一种数码航空全景测量相机平台，包括控制箱、X-Y-Z三轴陀螺、电池、控制转台、基座及相关控制电路，基座上安装有控制箱、X-Y-Z三轴陀螺、电池、控制转台，其特征在于所述的基座(7)的Y坐标系框架及控制转台(6)的外框架上设置有Y轴向驱动装置(1)，控制转台(6)的X坐标系内外框架上设置有X轴向驱动装置(2)。
2.根据权利要求1所述的数码航空全景测量相机平台，其特征在于所述的Y轴向驱动 装置⑴的两个Y转轴及轴承(106)设置在基座(7)的Y坐标系框架上，其中一个Y转轴 及轴承(106)上设置有Y轴向力矩电机(104)及电机传动轮(105)，Y轴角电位器(102)设 置在基座(7)上，Y轴角电位器(102)的轮轴上设置有带轮(101)，带轮(101)通过传动带 (103)与电机传动轮(105)联接。
3.根据权利要求1所述的数码航空全景测量相机平台，其特征在于所述的X轴向驱动 装置(2)的两个X转轴及轴承(206)设置在基座(7)的X坐标系框架上，其中一个X转轴 及轴承(206)上设置有X轴向力矩电机(204)及电机传动轮(205)，Χ轴角电位器(202)设 置在基座(7)上，其轮轴上设置有带轮(201)，带轮(201)通过传动带(203)与电机传动轮 (205)联接。
4.根据权利要求1所述的数码航空全景测量相机平台，其特征在于所述的控制转台 (6)的两Y轴向联接轴及轴承(603)设置在转台体(605)的Y坐标系两端，每轴一端与转 台体(605)活动联接，另一端与转台内框架(602)固定联接；两X轴向联接轴及轴承(606) 设置在转台体(605)的X坐标系两端，每轴一端与转台体(605)活动联接，另一端与转台 外框架(601)及转台内框架(602)活动联接；转台内框架(602)上设置有电机(610)，电机 (610)输出轴上设置的电机传动轮(609)，通过传动带(608)与转台体(605)上设置的转盘 (607)联接，转台体(605)下方设置有相机联接板(604)，相机联接板(604)联接相机。
5.根据权利要求2所述的数码航空全景测量相机平台，其特征在于所述的Y轴向力矩 电机(104)带动转台外框架(601)及相机以Z轴为准绕Y坐标系横滚角ω旋转。
6.根据权利要求3所述的数码航空全景测量相机平台，其特征在于所述的X轴向力矩 电机(204)带动转台内框架(602)及相机以Z轴为准绕X坐标系俯仰角λ旋转。
7.根据权利要求1所述的数码航空全景测量相机平台，其特征在于所述的控制箱(3) 内设置有单片机及输出输入端口，通过相关控制电路连通γ轴向驱动装置(ι)、χ轴向驱动 装置(2)、X-Y-Z三轴陀螺(4)、电池(5)、控制转台(6)。
专利摘要本实用新型涉及一种数码航空全景测量相机平台。包括控制箱、X-Y-Z三轴陀螺、电池、控制转台、基座及相关控制电路，基座上安装有控制箱、X-Y-Z三轴陀螺、电池、控制转台，所述的基座的Y坐标系框架及控制转台的外框架上设置有Y轴向驱动装置，控制转台的X坐标系内外框架上设置有X轴向驱动装置；采用高速力矩电机带动相机沿控制转台的X-Y-Z直角坐标系进行横滚、俯仰两角度旋转，可快速获取地面景观各个角度的纹理；可以在一个航空器平台上获取五个方向的影像，即向下、向前、向后、向左和向右五幅照片，测量精度高，这五幅照片经过处理就可以呈现地面的全景立体场景，为建立镶嵌有影像纹理的真实感城市三维模型提供基础数据，具有较高的经济价值和应用前景。
文档编号G01C11/02GK201637409SQ201020128710
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月11日 优先权日2010年3月11日
发明者陈向宁 申请人:陈向宁