一種多角度雙相機傾斜攝影裝置及系統的製作方法

2023-06-13 12:05:52

本發明涉及無人機技術領域，更具體地說，涉及一種多角度雙相機傾斜攝影裝置及系統。

背景技術：

近年來，國際地理信息領域將傳統航空攝影技術和數字地面採集技術結合起來，發展了一種稱為機載多角度傾斜攝影的高新技術，簡稱傾斜攝影技術。傾斜攝影技術通過在同一飛行平臺上搭載多臺或多種傳感器，同時從多個角度採集地面影像，從而克服了傳統航空攝影技術只能從垂直角度進行拍攝的局限性，能夠更加真實地反映地物的實際情況，彌補了正射影像的不足，通過整合pos,dsm及矢量等數據，實現基於影像密集匹配的三維建模技術。

現有的傾斜拍攝裝置多為五相機拍攝，將相機固定在無人機上，無人機起飛後，相機能穩定獲取地面數據。這種相機能夠獲取多角度的拍攝數據，但是這種裝置由於要搭載5個相機，整體重量較大，導致無人機續航能力受到嚴重製約，其次，由於相機角度不能調整，拍攝範圍有限，飛行路徑較密，整體工作效率較低。

中國專利(cn104880177a)公開了一種多角度無人航測系統，所述多角度無人航測系統設置有六旋翼無人機，所述六旋翼無人機上面搭載有五個鏡頭組成的多視角傾斜相機；所述多視角傾斜相機包括：攝影單元、控制單元和掛載單元；所述六旋翼無人機包括：無人機飛行平臺系統、gps導航系統、飛行控制系統、遙感攝影系統、地面控制系統、信號傳輸系統。該裝置利用5個相機分別進行拍攝，存在上述的較多缺點。

經過進一步檢索，發現兩相機傾斜攝影相關專利(cn105292509a)，該專利公開了一種無人機雙相機多角度拍攝支撐裝置，包括框架、控制裝置、電機、舵機、支撐軸、轉架、限位件、插銷，所述轉架的兩端分別與框架的兩個短邊件鉸鏈，舵機固定在轉架的一端，且舵機下部通過支撐軸與框架固定連接，插銷穿過框架、支撐軸，使支撐軸在框架上定位，雙相機固定在框架內，轉架頂部固定在無人機底部，所述控制裝置連接電機，電機連接舵機，所述限位件固定在框架的一個短邊件上，且位於舵機的兩側，所述控制裝置控制電機，電機驅動舵機，使舵機帶動轉架旋轉，從而使雙相機在框架上實現多角度拍攝；當轉架旋轉時，通過限位件能確定轉架的旋轉角度。

該支架採用兩相機進行拍攝，通過控制裝置控制相機之間的角度，實現拍攝角度的改變，但是其單方向轉動的拍攝範圍有限，重複率較低，數據採集不全，後期三維建模時難以獲得完整三維圖像。

技術實現要素：

1.發明要解決的技術問題

本發明的目的在於克服現有技術中五相機攝影裝置重量大、續航時間短的不足，提供了一種多角度雙相機傾斜攝影裝置及系統，本發明採用雙相機大大減輕了攝影裝置重量，提高了續航能力，而且能夠實現較高的拍攝重複率，保證了三維建模的準確性。

2.技術方案

為達到上述目的，本發明提供的技術方案為：

本發明的一種多角度雙相機傾斜攝影裝置，包括：

航拍雲臺，該航拍雲臺連接有航測單元，並能夠驅動航測單元在豎直面和水平面內轉動；

航測單元，該航測單元中心對稱設置有支撐板和相機，所述相機安裝在支撐板外端，兩個相機之間的拍攝夾角為35～70°。

作為本發明更進一步的改進，所述航拍雲臺包括通過中間載體相連的第一舵機和第二舵機，所述第二舵機轉動軸與航測單元相連。

作為本發明更進一步的改進，所述第一舵機用於驅動中間載體和第二舵機在水平面內360°轉動；第二舵機用於控制航測單元在豎直面內轉動。

作為本發明更進一步的改進，所述第二舵機控制航測單元有兩種拍攝姿態，第一種姿態時，兩個相機的傾斜角度相同；第二舵機的轉軸轉動後呈現第二種姿態，其中一個相機位於豎直拍攝位置。

作為本發明更進一步的改進，所述第一舵機轉軸每次旋轉90°。

作為本發明更進一步的改進，所述航測單元中兩個相機之間的拍攝夾角為60°。

作為本發明更進一步的改進，所述航測單元中支撐板之間的夾角為120°，相機拍攝方向與支撐板垂直。

作為本發明更進一步的改進，所述相機上安裝有廣角鏡頭。

作為本發明更進一步的改進，所述第一舵機安裝在航拍載體上，該航拍載體用於連接飛行器。

本發明的一種多角度雙相機傾斜攝影系統，包括無人機，在無人機上安裝有上述的多角度雙相機傾斜攝影裝置。

3.有益效果

採用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果：

(1)本發明的一種多角度雙相機傾斜攝影裝置，航測單元上中心對稱設置有兩個相機，兩個相機之間形成一定夾角，並利用航拍雲臺控制航測單元在豎直平面和水平面內轉動，可實現多角度傾斜攝影，相對於傳統裝置拍攝範圍更廣，並達到較高的重複率，有助於後續建模準確性的提高；

(2)本發明的一種多角度雙相機傾斜攝影裝置，第二舵機控制航測單元有兩種拍攝姿態，配合使第一舵機每次轉軸每次旋轉90°，則第一種姿態時，兩個相機的傾斜角度相同，可拍攝4個角度影像；第二舵機的轉軸轉動後呈現第二種姿態，其中一個相機位於豎直拍攝位置，在4個方位可拍攝5個角度影像，因此可實現9角度拍攝，拍攝信息更完善；

(3)本發明的一種多角度雙相機傾斜攝影裝置，設置兩個相機之間的拍攝夾角為60°，在該角度內既能滿足重複率要求，又不會導致大量數據重複而增加存儲負擔；使其拍攝方向與支撐板垂直，結構輕巧，相機之間不會相互影響，結構設計合理，原理簡單，便於推廣使用。

附圖說明

圖1為多角度雙相機傾斜攝影裝置的結構示意圖；

圖2為第一種姿態下相機位置示意圖；

圖3為第二種姿態下相機位置示意圖。

示意圖中的標號說明：1、航拍載體；2、第一舵機；31、中間載體；32、第二舵機；4、航測單元；41、支撐板；42、相機。

具體實施方式

為進一步了解本發明的內容，結合附圖和實施例對本發明作詳細描述。

實施例1

結合圖1，本實施例的一種多角度雙相機傾斜攝影裝置，主要由航拍雲臺和航測單元組成，本實施例中航測單元4中心對稱設置有支撐板41和相機42，相機42安裝在支撐板41外端，兩個相機42之間的拍攝夾角為35～70°。

支撐板41一端與舵機相連，另一端安裝相機42，即支撐板41外端與相機42相連。支撐板41主要是用於連接相機，不局限於板狀，可以為塊狀或杆狀，本實施優選為板狀。

所安裝相機42用於採集數據，所採集數據用於三維建模，因此，需要對拍攝對象進行連續拍攝，並有一定重複率，以便能夠完整展現拍攝信息。為了達到該目的，需要航測單元4具有較多的拍攝角度，本實施例限制兩個相機42之間的拍攝夾角為35～70°，根據使用時拍攝高度以及拍攝對象特點，可進行具體限制，本實施例限定為50°。

本實施例的航拍雲臺連接航測單元4，並能夠驅動航測單元4在豎直面和水平面內轉動。由於在一個姿態能夠實現兩個角度的拍攝，當其水平旋轉90°後，能夠實現4個角度拍攝；如果控制其在豎直平面內轉動，則可實現更多的角度拍攝。

具體使用時，把其搭載在飛行裝置上，控制拍攝間隔，並同時用航拍雲臺控制航測單元4不斷的在豎直面和水平面內轉動，則可實現多角度的連續拍攝，合理設置飛行速度和飛行高度，一次飛行便能夠實現對整個區域的數據採集。

由於該裝置只採用了兩個相機，其重量相對於傳統的五相機拍攝裝置重量大大減輕，重量不足其1/2，搭載在同樣的飛行裝置上時，工作時間超過其4倍以上，續航能力顯著增強。

實施例2

本實施例的改進點在於：航拍雲臺包括通過中間載體31相連的第一舵機2和第二舵機32，第二舵機32轉動軸與航測單元4相連。

第一舵機2可以豎直安裝，其轉動軸能夠在水平面內轉動，中間載體31的上端與第一舵機2的轉動軸連接，其下端安裝第二舵機32，用於控制第二舵機32在水平面內轉動。

第一舵機2的轉動只能使相機從不同的方位進行拍照，傾斜角度並沒有發生變化，第二舵機32可控制航測單元4在豎直面內轉動，使相機位於豎直方向拍攝，也可處於其他角度拍攝。第二舵機32轉動一個位置後，可實現兩個角度的拍攝。

實施例3

本實施例的改進點在於：第一舵機2用於驅動中間載體31和第二舵機32在水平面內360°轉動，控制其每次轉動90°，則能夠從4個方位對目標對象進行拍攝數據採集。

第二舵機32控制航測單元4有兩種拍攝姿態，第一種姿態時，兩個相機42的傾斜角度相同，如圖2所示，限定航測單元4中兩個相機42之間的拍攝夾角為60°，則兩個相機42拍攝方向與豎直方向之間的夾角為30°。

第二舵機32的轉軸轉動後呈現第二種姿態，如圖3所示，其中一個相機42位於豎直拍攝位置，則另一個相機與豎直方向間的夾角為60°。

在第一種姿態時，第一舵機2轉軸每次旋轉90°，則能夠實現4個角度的拍攝；在第二種姿態時，第一舵機2轉軸每次旋轉0°，4個方位共有8個拍攝角度，由於由4個拍攝角度都處於豎直狀態，相重合，可記為1個拍攝角度，能夠實現5個角度的拍攝，因此，本裝置能夠實現9個角度的傾斜拍攝。

由於拍攝角度度的增加，其信息採集更加全面、準確，相對於五相機拍攝裝置具有更廣的拍攝範圍，便於後期處理加工。

實施例4

本實施例的改進點在於：航測單元4中支撐板41之間的夾角為120°，相機42拍攝方向與支撐板41垂直。

支撐板41結構輕巧，在該結構狀態下，更易於調整舵機轉軸的轉動角度，能夠清晰的觀測到裝置的拍攝狀態。支撐板41能夠使相機與舵機之間有足夠的距離，避免兩個相機之間相互影響。

本實施例中相機42上安裝有廣角鏡頭，其拍攝視野大，有助於工作效率的提高。第一舵機2安裝在航拍載體1上，該航拍載體1用於連接飛行器。還可在航拍載體1內設置控制系統，其結構可根據具體需要進行設定，附圖中只是示意說明，不代表實際結構。

實施例5

本實施例提供了一種多角度雙相機傾斜攝影系統，包括無人機，該無人機可以是固定翼無人機或多旋翼無人機，本實施例優選多旋翼無人機，對無人機飛行路徑進行設定，使其按照規定路徑飛行，在無人機上安裝上述多角度雙相機傾斜攝影系統，則可利用該裝置進行目標對象的拍攝。

以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本發明的保護範圍。