CN111457898A - 一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置 - Google Patents

一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，包括用于获取多角度地物影像数据的光学成像单元，所述光学成像单元的控制模块，以及用于固定所述光学成像单元和所述控制模块的外壳支架。所述光学成像单元为多组光学相机组合，每组光学相机均参与每个角度的地物影像数据采集，所述控制模块包括控制芯片、触发模块、曝光模块和定位模块。本发明涉及倾斜摄影测量技术领域。该基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，本发明通过异步控制不同组所述光学相机的曝光时间，克服了倾斜摄影领域中光学相机的曝光间隔对于倾斜影像采集效率的限制，能够极大解放挂载所述倾斜摄影装置的飞行平台的速度限制，实现更高效的倾斜影像采集。

Description

一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置
技术领域
本发明涉及倾斜摄影测量技术领域，具体为一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置。
背景技术
倾斜摄影测量技术是利用飞行平台搭载多台不同角度的传感器来进行影像采集的技术，采集的影像主要用于地物三维模型的建立，目前已广泛应用于智慧城市、公共安防、城市规划等多个领域中。
目前主流的传感器包括固定角度的五相机、摇摆双相机、旋转三相机等等，它们一个共同的特点是对于某一个角度的影像采集，只有一台相机来完成，因此带来的一个问题就是相机的曝光时间间隔存在下限值，低于这个下限值，会导致影像数据处理和存储速度跟不上曝光速度，从而导致丢片。而降低曝光时间间隔可以在保证航向重叠度的情况下，提升飞行平台的速度，从而提高影像采集效率。
目前主流的飞行平台已经开始由多旋翼无人机向固定翼无人机转变，原因在于固定翼无人机的续航时间长，飞行速度快，且倾斜摄影领域已经开始尝试使用更长续航时间、更快速度的有人机。而相机的最小曝光时间间隔大大限制了飞行平台的速度，从而使无人机无法发挥其速度的优点。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，解决了现有主流传感器的相机曝光时间间隔受到限制的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，包括用于获取多角度地物影像数据的光学成像单元、控制模块以及用于固定光学成像单元和控制模块的外壳，所述控制模块包括控制芯片、控制倾斜摄影装置启动和停止的触发模块、控制所述光学成像单元曝光的曝光模块以及控制曝光瞬间定位信息记录的定位模块。
优选的，所述光学成像单元和控制模块使用连接线连接。
优选的，所述光学成像单元由至少两组光学相机组合，每组光学相机以不同角度固定安装于所述外壳上，且不同组光学相机的数量和角度相同，每一组光学相机包含至少九台不同角度的光学相机。
优选的，所述触发模块采用触发按键，通过将所述触发按键的接通和断开状态传输给所述控制芯片，来完成倾斜摄影装置的启动和停止。
优选的，所述控制芯片给出曝光信号，并将将曝光信号输入光学相机实现曝光，且控制芯片通过异步控制实现不同组光学相机错开时间进行曝光。
优选的，所述定位模块包括定位芯片、天线和存储模块，所述定位芯片与光学相机的热靴触点进行连接，且定位芯片将从所述天线获取的位置信息以及从光学相机获取的曝光时间信息记录下来，并存储到所述存储模块内。
优选的，所述外壳采用碳纤维或塑料材料中的一种制成。
优选的，所述控制芯片中包括定时器，通过控制所述定时器能够定时给出不同组别的光学相机的曝光信号。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置。与现有技术相比具备以下有益效果：该基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，包括用于获取多角度地物影像数据的光学成像单元、控制模块以及用于固定光学成像单元和控制模块的外壳，控制模块包括控制芯片、控制倾斜摄影装置启动和停止的触发模块、控制光学成像单元曝光的曝光模块以及控制曝光瞬间定位信息记录的定位模块，本发明每个角度的影像采集至少由两台及以上光学相机完成，通过异步控制同一角度的不同光学相机的曝光时间，实现相机错开曝光，从而大大降低相机的曝光间隔，提高采集过程中飞行平台的飞行速度，进而提高倾斜影像采集工作的效率，本发明克服了倾斜摄影领域中光学相机的曝光间隔对于倾斜影像采集效率的限制，能够极大解放挂载倾斜摄影装置的飞行平台的速度限制，实现更高效的倾斜影像采集。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的原理框图；
图2为本发明较佳实施例控制模块的原理框图。
图中，1光学成像单元、2控制模块、21控制芯片、22触发模块、23曝光模块、24定位模块、241定位芯片、242天线、243存储模块、3外壳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，包括用于获取多角度地物影像数据的光学成像单元1、控制模块2以及用于固定光学成像单元1和控制模块2的外壳3，光学成像单元1和控制模块2使用连接线连接，光学成像单元1由至少两组光学相机组合，每组光学相机以不同角度固定安装于外壳3上，且不同组光学相机的数量和角度相同，每一组光学相机包含至少九台不同角度的光学相机，外壳3采用碳纤维或塑料材料中的一种制成，控制模块2包括控制芯片21、控制倾斜摄影装置启动和停止的触发模块22、控制光学成像单元1曝光的曝光模块23以及控制曝光瞬间定位信息记录的定位模块24，触发模块22采用触发按键，通过将触发按键的接通和断开状态传输给控制芯片21，来完成倾斜摄影装置的启动和停止，控制芯片21给出曝光信号，并将将曝光信号输入光学相机实现曝光，且控制芯片21通过异步控制实现不同组光学相机错开时间进行曝光，定位模块24包括定位芯片241、天线242和存储模块243，定位芯片241与光学相机的热靴触点进行连接，且定位芯片241将从天线242获取的位置信息以及从光学相机获取的曝光时间信息记录下来，并存储到存储模块243内，控制芯片21中包括定时器，通过控制定时器能够定时给出不同组别的光学相机的曝光信号。
本发明在实施过程中采用光学相机A和光学相机B两组光学相机、一个控制模块2和用于固定光学相机和控制模块2的壳体3，每一组光学相机包含九台不同角度的光学相机，分别负责垂直角度和八个倾斜角度的影像采集，八个倾斜角度的相机之间呈22.5度夹角，和垂直角度的相机一起它们的控制模块2一起固定在碳纤维结构的外壳3上，这样，负责每个角度影像采集的光学相机就有两台，本发明实施例中使用的光学相机为索尼公司生产的A7R2相机，其单台相机最短曝光间隔为1.5s。
如图2所示，本发明实施例提供的控制模块2包含控制芯片21、触发模块22、曝光模块23和定位模块24，控制芯片21选用ST公司的stm32F407，负责的主要功能是接收来自触发模块22的触发信号和给出光学相机的曝光触发信号，控制芯片21中启用定时器，定时给出不同组别的光学相机的曝光信号，定位芯片241选用Trimble的BD930，负责的主要功能是记录定位信息和接收来自光学相机的热靴触点的反馈信号，触发模块22选用自锁按键，按键按下时，激活倾斜摄影装置，按键弹起时，关闭倾斜摄影装置。
实际工作中，当倾斜摄影装置通电之后，定位芯片241驱动天线242开始接收卫星信号，并每隔0.05s记录一次当前天线242的经纬度和高度的坐标信息，并将信息编码后写入存储模块243中。
当按下触发模块22的按键之后，控制芯片21的定时器激活，在激活的时刻向图1中的相机A1至相机A9给出曝光信号，相机A1到A9拍摄照片，并向定位芯片241发出反馈信号，定位芯片241接收反馈信号并记录下接收到相机反馈信号的时刻，并将记录的时间经过编码后写入存储模块243中。
控制芯片21在向相机A1至相机A9给出曝光信号后，经过0.75s，向相机B1至相机B9给出曝光信号，相机B1到B9拍摄照片，并向定位芯片241发出反馈信号，定位芯片241接收反馈信号并记录下接收到相机反馈信号的时刻，并将记录的时间经过编码后写入存储模块243中。
然后再经过0.75s，控制芯片21再次向相机A1至相机A9给出曝光信号，如此循环，即每隔0.75s，控制芯片21分别向相机A1至相机A9或相机B1至相机B9给出曝光信号。
因此，对于每一个倾斜摄影角度来说，实际的相机曝光间隔由1.5s缩短为0.75s，缩短了一半。从而在影像采集时，在保证航向重叠度不变的前提下，飞行平台的飞行速度可以提高一倍，也就是说，采集效率可以提高一倍。
此外，对于一些具有最低飞行速度限制的飞行平台，在搭载传统的五相机等倾斜摄影设备时，无法保证较高的航向重叠度，导致模型效果和精度差，甚至无法成功建模，而搭载本发明提供的一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置时，可以高效高质地完成地物三维模型的创建。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：包括用于获取多角度地物影像数据的光学成像单元(1)、控制模块(2)以及用于固定光学成像单元(1)和控制模块(2)的外壳(3)，所述控制模块(2)包括控制芯片(21)、控制倾斜摄影装置启动和停止的触发模块(22)、控制所述光学成像单元(1)曝光的曝光模块(23)以及控制曝光瞬间定位信息记录的定位模块(24)。
2.根据权利要求1所述的一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述光学成像单元(1)和控制模块(2)使用连接线连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述光学成像单元(1)由至少两组光学相机组合，每组光学相机以不同角度固定安装于所述外壳(3)上，且不同组光学相机的数量和角度相同，每一组光学相机包含至少九台不同角度的光学相机。
4.根据权利要求1所述的一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述触发模块(22)采用触发按键，通过将所述触发按键的接通和断开状态传输给所述控制芯片(21)，来完成倾斜摄影装置的启动和停止。
5.根据权利要求1所述的一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述控制芯片(21)给出曝光信号，并将将曝光信号输入光学相机实现曝光，且控制芯片(21)通过异步控制实现不同组光学相机错开时间进行曝光。
6.根据权利要求1所述的一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述定位模块(24)包括定位芯片(241)、天线(242)和存储模块(243)，所述定位芯片(241)与光学相机的热靴触点进行连接，且定位芯片(241)将从所述天线(242)获取的位置信息以及从光学相机获取的曝光时间信息记录下来，并存储到所述存储模块(243)内。
7.根据权利要求1所述的一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述外壳(3)采用碳纤维或塑料材料中的一种制成。
8.根据权利要求1所述的一种基于异步控制的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述控制芯片(21)中包括定时器，通过控制所述定时器能够定时给出不同组别的光学相机的曝光信号。
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