一种微型无人机载实时全景成像系统及设备的制作方法
【专利摘要】一种微型无人机载实时全景成像系统，包括实时全景成像设备、无线信号传输与控制板；实时全景成像设备包括连接件、光学保护罩、外壳、反射镜、高清摄像头；高清摄像头还连接无线信号传输与控制板，无线信号传输与控制板与无线天线相接；光学保护罩为透明圆柱形罩，反射镜为圆锥曲面形镜，高清摄像头置于圆锥曲面形镜形成的光学焦点处；无线天线装在外壳外部。基于本发明设计的微型无人机载实时全景成像系统及设备无需进行图像拼接，即可得到实时大场景图像，实时性好、结构简单、成本低，可以为机器人导航、侦查、计算机视觉、虚拟现实等领域发挥重要作用。
【专利说明】一种微型无人机载实时全景成像系统及设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种微型无人机载实时全景成像系统及设备。
【背景技术】
[0002] 无人机遥感系统具有体积小、重量轻、低成本、低损耗、可重复使用且风险小等诸 多优势，其应用领域从最初的侦察、早期预警等军事领域扩大到气象海洋观测、资源勘测及 处理突发事件等非军事领域。无人机遥感的高时效、高分辨率等性能，是传统卫星遥感所无 法比拟的，越来越受到研宄者和生产者的青睐，大大扩大了遥感的应用范围和用户群，具有 广阔的应用前景。
[0003] 目前国内外全景成像技术的研宄主要集中在地面采集，对于空中全景图像采集研 宄较少。归纳起来，为获得全景成像主要有两种方法：图像拼接法和鱼眼镜头法。基于图 像拼接的全景成像方法之一是使相机绕通过其光心的垂直轴线旋转对多个方向的场景成 像，再将这些不同方向的场景图像拼接成一幅全景图。这种方法，虽然成像分辨力高，但成 像速度慢，拼接算法复杂，一般只能拼接出柱面全景图像，不满足单一视点要求，且成本高、 系统复杂，不能满足实时全景成像的需要。另外，无人机载拼接图像还有以下几个问题：第 一，图像的倾角过大而无规律、航向重叠度有的过小（小于20%)、灰度不一致，使得图像匹 配难度大、精度低，给后续处理造成不利影响；第二，图像像幅小、数量多，造成工作量大、效 率低，需要研宄高效的、自动化程度高的处理方法；第三，飞行航线呈曲线，图像的旁向重叠 度不规则、过小（许多小于10% )，这给连接点的提取和布设带来困难，影响到空中三角测 量的精度。同时，由于多数的无人机成像平台使用的是非量测型相机，成像质量较差，图像 畸变大、不规则、辐射信息差异明显，这些不利因素给图像拼接带来直接的挑战。
[0004] 鱼眼镜头在获得大视场的同时又有其缺点，即会产生严重的桶形畸变，很难校正， 且成像分辨力低。高质量的鱼眼透镜通常采用10片以上的结构和高质量的光学材料，因此 系统复杂，造价成本昂贵。
[0005] 如上所述，概括起来目前无人机成像技术存在以下问题：成像速度慢，实时性差， 不能同时获得完整的全景图像，更不能获得动态全景图像，且获取图像的数据量大，拼接算 法复杂，还具有不能满足单一视点要求、成本高、系统复杂。
【发明内容】
[0006] 针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、实时性好， 同时具有高成像分辨力、结构简单、成本低的微型无人机载实时全景成像系统及设备。
[0007] 本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：一种微型无人机载实时全景成 像系统，包括实时全景成像设备、无线信号传输与控制板；实时全景成像设备包括连接件、 光学保护罩、外壳、反射镜、高清摄像头；高清摄像头还连接无线信号传输与控制板，无线信 号传输与控制板与无线天线相接；光学保护罩为透明圆柱形罩，反射镜为圆锥曲面形镜，高 清摄像头置于圆锥曲面形镜形成的光学焦点处；无线天线装在外壳外部。
[0008] 圆锥曲线面镜采用抛物线面镜（采用抛物线镜面型）。抛物线面镜，采集面积大， 且易于拼图。场景和像素更丰富，成像效果更好。
[0009] 摄像机水平视场角：360度，镜头焦距6mm。
[0010] 抛物面反射镜口径为DM = 52mm，要求设计的全景系统具有大于半球视场成像 (0max = 143° )
[0011] 由式
【权利要求】
1. 一种微型无人机载实时全景成像系统，其特征是包括实时全景成像设备、无线信号 传输与控制板；实时全景成像设备包括连接件、光学保护罩、外壳、反射镜、高清摄像头；高 清摄像头还连接无线信号传输与控制板，无线信号传输与控制板与无线天线相接；光学保 护罩为透明圆柱形罩，反射镜为圆锥曲面形镜，高清摄像头置于圆锥曲面形镜形成的光学 焦点处；无线天线装在外壳外部。
2. 根据权利要求1所述的微型无人机载实时全景成像系统，其特征是圆锥曲线面镜采 用抛物线面镜。
3. 根据权利要求2所述的微型无人机载实时全景成像系统，其特征是所述抛物线面镜 为黄铜制成。
4. 根据权利要求2所述的微型无人机载实时全景成像系统，其特征是光学保护罩、夕卜 壳的直径为5-15cm，反射镜的外径同光学保护罩的内径或小于内径；无线信号传输与控制 板在外壳内，无线天线装在外壳外部。
5. 根据权利要求2所述的微型无人机载实时全景成像系统，其特征是所述连接件为螺 纹连接件，将全景实时成像设备连接至无人机机身上。
6. 根据权利要求2所述的微型无人机载实时全景成像系统，其特征是所述实时全景成 像设备外观尺寸为长135mm，直径70mm，反射镜直径为52mm。
7. 根据权利要求2所述的微型无人机载实时全景成像系统，其特征是抛物面反射镜口 径为DM,全景系统具有大于半球视场成像Qmax= 143° 由式
得本系统的抛物面反射镜面形参数即摄像机光心到镜 面边缘的距离。
8. 根据权利要求2所述的微型无人机载实时全景成像系统，其特征是由式
I本系统的抛物面反射镜面高度为h。
【文档编号】H04N7/18GK104469283SQ201410567576
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】王敏, 周树道, 李济生, 常昊天, 马忠良 申请人:中国人民解放军理工大学