一种无人机用多视角立体航摄装置的制作方法

本发明涉及航空摄影测量领域，具体而言，涉及无人机用多视角立体航摄装置。

背景技术：

近年来，航测技术得到了迅速的发展，其中，倾斜摄影技术作为一项综合性高新技术，逐步在国际测绘遥感领域发展方面开启了新的篇章。

倾斜摄影技术通过在同一飞行平台上搭载摄影角度不同的多台影像传感器(相机)，同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。该技术获取的数据范围大、精度高，数据生产自动化程度高，大大降低了三维模型的生产周期和成本，生产的成果数据具有模型真实、现势性强、全要素等特点，可以更好地为国土、房产、城管、应急、公众互联网等多个领域提供空间信息服务。

随着我国民用轻小型无人机遥感系统的快速发展，逐渐形成了以卫星、通用航空、低空无人机三位一体的遥感技术体系。低空无人机倾斜摄影技术作为通用航空倾斜摄影技术的延伸与发展，逐渐在数字城市等领域发挥重要的作用。倾斜摄影传感器集成作为倾斜摄影技术的一个重要环节，需重点考虑相机的数量和各相机的倾角，以便获取目标物最为详细的纹理信息。目前最为常用的通用航空的五视立体摄影测量结构，但是该类型的结构重量、体积比较大，不能够兼顾轻小型无人机载荷较小的特点，难以在轻小型无人机遥感系统上使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供无人机用多视角立体航摄装置，以提高相机设计的合理性。

第一方面，本发明实施例提供了无人机用多视角立体航摄装置，包括：

连接支架、设置在所述连接支架的底面上的一个垂直相机和四个倾斜相机；

所述连接支架的底面为矩形，所述垂直相机位于所述连接支架的底面的中央，所述连接支架的底面的每一个角落处均设置有一个倾斜相机；

每个倾斜相机的主光轴均朝向相邻的一个倾斜相机所在的位置偏转，且任意两个倾斜相机的主光轴均不平行；

所述垂直相机的主光轴与每个所述倾斜相机的主光轴之间的倾角为40°。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，

每个所述倾斜相机的焦距均小于55mm，所述垂直相机的焦距小于35mm。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，

相邻的两个倾斜相机的主光轴之间的夹角为54.07°。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，

不相邻的两个倾斜相机的主光轴之间的夹角为80°。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，

所述连接支架包括连接底板和固定在所述连接底板上的固定框架；在所述连接底板远离所述固定框架的一侧设置有上盖，所述上盖与所述连接底板盖合，以形成中空腔体式的连接支架；

所述固定框架用于固定所述垂直相机和所述倾斜相机。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，

所述固定框架包括万向接头，所述万向接头的一端与所述连接底板固定连接，另一端与所述倾斜相机固定连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，

所述连接支架由航空铝材或者碳纤维材料制成。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，

四个所述倾斜相机和垂直相机的镜头直径均为68mm。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，

在所述连接支架的内部设置有处理芯片，在所述上盖的外表面上设置有天线、屏幕、数据线连接口、相机调准旋钮；

所述天线、屏幕、数据线连接口、相机调准旋钮和所述相机均与所述处理芯片电连接。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，

上盖和所述连接底板的厚度均为1.2mm。

本发明实施例提供的无人机用多视角立体航摄装置，其通过设置了连接支架、设置在所述连接支架的底面上的一个垂直相机和四个倾斜相机；其中，所述连接支架的底面为矩形，所述垂直相机位于所述连接支架的底面的中央，所述连接支架的底面的每一个角落处均设置有一个倾斜相机；每个倾斜相机的主光轴均朝向相邻的一个倾斜相机所在的位置偏转，且任意两个倾斜相机的主光轴均不平行；所述垂直相机的主光轴与每个所述倾斜相机的主光轴之间的倾角为40°。采用此种倾斜相机的排布方式，提高了整体结构设计的合理性，可以使用体积和重量较小的倾斜相机来组成航摄装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的无人机用多视角立体航摄装置的立体视图；

图2示出了本发明实施例所提供的无人机用多视角立体航摄装置的侧视图；

图3示出了本发明实施例所提供的无人机用多视角立体航摄装置的仰视图；

图4示出了相关技术中的一种多视角相机视图。

图中，101，上盖；102，连接底板；103，固定框架；104，倾斜相机；105，垂直相机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

经过对相关技术中已经存在的倾斜摄影装置进行了解和长期实验，发明人发现相关技术中存在的倾斜摄影装置的设计方式不够合理，相机的排布方式会导致摄影装置整体占用空间较大，体积较重，针对该种情况，本申请提供了无人机用多视角立体航摄装置，如图1-3所示，包括：

连接支架、设置在所述连接支架的底面上的一个垂直相机105和四个倾斜相机104；

所述连接支架的底面为矩形，所述垂直相机105位于所述连接支架的底面的中央，所述连接支架的底面的每一个角落处均设置有一个倾斜相机104；

每个倾斜相机104的主光轴均朝向相邻的一个倾斜相机104所在的位置偏转，且任意两个倾斜相机104的主光轴均不平行；

所述垂直相机105的主光轴与每个所述倾斜相机104的主光轴之间的倾角为40°。

其中，本申请所提供的无人机用多视角立体航摄装置整体尺寸为258×228×103mm(不包含镜头)；258×228×153mm(包含镜头)。如图4所示，相关技术中，一些设计人员会将倾斜相机104设计为：倾斜相机104的主光轴均朝向远离垂直相机105的形式，这会导致倾斜相机104的边沿可能会超出连接支架的边沿，这直接回导致航摄装置整体占用空间较大。而本申请所提供的航摄装置中则是每个倾斜相机104的主光轴均朝向相邻的一个倾斜相机104所在的位置偏转，基本保证了倾斜相机104的边沿不会超出连接支架的边沿，降低了整体的空间占用度。

整体来看，本申请所提供的航摄装置由4个55mm焦距的倾斜相机104和1个35mm焦距的垂直相机105组成，垂直相机105的中轴线(可以对等的理解为垂直相机105的主光轴)与任意一个倾斜相机104的中轴线(可以对等的理解为倾斜相机104的主光轴)之间的夹角为40°，垂直相机105的长宽高分别100×73×79mm，镜头直径为68mm，镜头总高度为53mm。四个倾斜相机104呈马耳他十字结构排列，倾斜角为40度(倾斜相机104的主光轴与连接支架底面的夹角为40度)，垂直相机105垂直放置在中间。(一般情况下，此装置装载的相机焦距可调，只能下调，不能上调)

倾斜相机104的长宽高分别为100×73×99mm，镜头直径为68mm，镜头总高度为76mm。相邻2个倾斜相机104(指在连接支架底面上的同一个边沿上的两个倾斜相机104，如图2中，最下侧的两个相机，或最右侧的两个相机)的中轴线(可以对等的理解为主光轴)之间的夹角为54.07°，处于对角线上2个倾斜相机104中轴线之间的夹角为80°。

除了上述区别外，倾斜相机104和垂直相机105的其他参数可以基本相同。如倾斜相机104和垂直相机105的镜头内直径均可以设置为58.8mm，外直径均可以设置为68mm。

具体的，所述连接支架包括连接底板102(骨架结构)和固定在所述连接底板102上的固定框架103；在所述连接底板102远离所述固定框架103的一侧设置有上盖101，所述上盖101与所述连接底板102盖合，以形成中空腔体式的连接支架；

所述固定框架103用于固定所述垂直相机105和所述倾斜相机104。

为了降低整体重量，连接底板102和上盖101的材料可以选用航空硬质铝合金或碳纤维材料，连接底板102和上盖101的壁厚可以设置为1.2mm，既保证整体的强度要求，同时也降低了整体的质量。通过连接底板102和上盖101可以再经过喷砂、氧化黑、激光雕刻等表面处理，以及电火花、线切割等加工工艺。连接底板102上的固定框架103是用来固定每个相机的，固定框架103与倾斜相机104/垂直相机105的连接是通过在固定框架103的边沿上均匀排列的6个M2螺栓实现的。

上盖101与连接底板102的连接可以通过在角落处设置的4个M3螺栓实现。

在不同的工作环境下，对倾斜相机104的拍摄角度(可理解为倾斜相机104主光轴与垂直相机105主光轴的夹角)有不同的需求，为了便于调整拍摄角度，可以设置万向接头来连接倾斜相机104和连接底板102，以使用户可以依据实际的使用需求来调节倾斜相机104，即所述固定框架103包括万向接头，所述万向接头的一端与所述连接底板102固定连接，另一端与所述倾斜相机104固定连接。

一般情况下，采用上述方式制成的无人机用多视角立体航摄装置，其整体重量较轻(约1.5kg)，可以装入载重4公斤级的固定翼无人机、旋翼无人机和无人直升机使用。

优选的，在所述连接支架的内部设置有处理芯片，在所述上盖的外表面上设置有天线、屏幕、数据线连接口、相机调准旋钮；

所述天线、屏幕、数据线连接口、相机调准旋钮和所述相机均与所述处理芯片电连接。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。