CN209994469U - 一种精准测绘的摄像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精准测绘的摄像装置，包括机壳，在所述机壳的底部，向前下方倾斜设置有第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头；其中，所述第一摄像头和所述第二摄像头均向外侧倾斜设置；且所述第一摄像头的主光轴和所述第二摄像头的主光轴交叉形成的夹角β为90°﹤β﹤150°；所述第三摄像头的主光轴与水平面形成的夹角α为45°﹤α﹤90°。所述α为所述第三摄像头的飞行补偿角度，第三摄像头以飞行补偿角度向前下方倾斜设置，使得本摄像装置搭载在无人飞机上进行飞行航拍时，不仅能够获得广阔拍摄画面，还能够拍摄到垂直影像，拍摄时刻所获取pos信号也更精准。

Description

一种精准测绘的摄像装置

技术领域

本实用新型涉及摄像装置技术领域，尤其是一种精准测绘的摄像装置。

背景技术

为了扩大拍摄画面，以提高图像处理、图像通信的效率和精准度，现有的摄像装置中，有的采用摄像头可转动的结构，但这类设备会由于镜头的转动，而容易导致拍摄画面出现不清晰，也会消耗电能降低运行摄像装置的无人机的续航。也有采用固定倾斜角度的摄像装置，其中采用双目倾斜摄像头的摄像装置，所拍摄到的画面虽然扩大了，但是搭载在无人飞机上工作时，所拍到的物体只有倾斜角度的画面，对于测绘使用的拍摄装置，缺乏垂直影像，双目倾斜拍摄所获取的pos信息存在误差，以及对于后期利用软件生成的三维模拟图与实际物体存在较大的变形误差。当然，也有开发出三目或以上的摄像装置，而目前三目的摄像装置基本上都是采用360°均匀布设三个摄像头的结构，拍摄效果只是比双目倾斜的拍摄装置所拍摄到的画面更广阔而已，但所拍摄到的画面角度过于分散且仅是倾斜角度，拍摄到的物体仍然缺乏垂直影像，导致拍摄到的图像所对应的pos信号与实况的pos信息仍然存在较大的误差，以及后期通过软件形成的三维图像效果与实况存在变形差异，故不适合测绘或精准的图像传播使用；而四目、五目或者甚至采用更多个摄像头的无人机摄像装置，无疑为运输设备增加了较大的负载，大大缩短了续航时间。

另外，摄像装置搭载在无人飞机上时，部分摄像头是垂直于地面设置的，由于无人飞机向前飞行过程中，机身的前部是稍微往下倾斜一定角度，即机身的后部稍微高于前部而呈倾斜飞行状态，故无人飞机运载摄像装置进行飞行拍摄时，该垂直的摄像头反而是向后下方倾斜，所拍摄到的物体就变成也是倾斜状态拍摄所得的，故导致获取的pos信号以及后期成像都会存在较大误差。因此，现有的三目摄像装置搭载在无人飞机进行航拍时，只有无人飞机悬停在某一高空位置呈水平悬飞状态时，使得摄像头垂直于拍摄物体，才能拍摄到垂直影像，这样航拍测绘效率实在太低了。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种倾斜设置有三目摄像头的摄像装置，可搭载在无人机上、或者受其他控制设备控制以进行拍摄，本摄像装置中的三目摄像头以特殊的倾斜角度设置，拍摄画面宽广，还能拍摄到垂直影像，大大提高航拍的效率，以及测绘的精准度。

为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的：

本实用新型所述一种精准测绘的摄像装置，包括机壳，在所述机壳的底部，向前下方倾斜设置有第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头；其中，所述第三摄像头的主光轴与水平面形成的夹角α为45°﹤α﹤90°。

进一步的，所述第三摄像头设置在所述第一摄像头和所述第二摄像头之间。

进一步的，所述第一摄像头和所述第二摄像头分别设置在所述机壳的前部；所述第三摄像头设置在所述机壳的后部。

进一步的，所述机壳从底部向顶部凹陷形成所述第三摄像头的安装位，所述机壳凹陷至少在所述第三摄像头的前方形成屏障部。

进一步的，所述第一摄像头和所述第二摄像头均向外侧倾斜设置；且所述第一摄像头的主光轴和所述第二摄像头的主光轴交叉形成的夹角β为90°﹤β﹤150°。

进一步的，所述第一摄像头的主光轴和所述第二摄像头的主光轴分别与水平面形成的夹角ε为0°﹤ε﹤90°。

进一步的，所述第一摄像头和所述第二摄像头分别所在的两个立面的垂直投影相互垂直。

进一步的，所述第一摄像头和所述第二摄像头关于两个所述立面的相交线相互对称。

进一步的，所述机壳内置有控制模块和/或数据储存模块；所述机壳的顶部设置有集成连接头，用于与运载设备实现安装连接；且所述控制模块和所述数据储存模块分别通过该集成连接头与所述运载设备的控制单元实现电性连接。

本实用新型还公开了一种无人机，包括飞行器和上述的一种精准测绘的摄像装置；所述摄像装置搭载在所述飞行器上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型为了克服上述的技术缺陷，把所述第三摄像头向前下方以某一飞行补偿角度固定设置在所述机壳上，以解决搭载在无人飞机上进行航拍由于飞行时导致摄像头往后倾斜所带来的问题，即所述第三摄像头向前下方倾斜安装，且在摆正状态下，所述第三摄像头的主光轴与水平面形成的夹角α（即所述的飞行补偿角度）为45°﹤α﹤90°，根据不同的无人飞机的飞行速度，可调整设置所述α的角度大小，从而当本实用新型所述的摄像装置搭载在无人飞机上飞行前进时，无人机前部前倾使得本摄像装置也前倾，使得所述第三摄像头可以垂直于水平面；同时，所述第三摄像头位于所拍摄物体的正上空，无人机获取的pos信号与物体实况的pos信息完全相符或者误差极小，从而使得拍摄测绘到的数据更为精准。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。其中：

图1是本实用新型所述摄像装置的前部、后部、顶部、底部等方位或位置的指示图；

图2是本实用新型所述第三摄像头倾斜设置的所述飞行补偿角度的示意图；

图3是本实用新型所述第三摄像头在飞行时的拍摄状态；

图4是本实用新型所述摄像装置的底部结构示意图；

图5是本实用新型所述摄像装置的正面结构示意图；

图6是第一摄像头的主光轴和第二摄像头的主光轴交叉形成夹角β的示意图；

图7是第一摄像头的主光轴和所述第二摄像头的主光轴分别与水平面形成夹角ε的示意图；

图8是第一摄像头和第二摄像头分别所在的两个所述立面的垂直投影相互垂直的示意图；

图9是第一摄像头和第二摄像头关于两个所述立面的相交线A相互对称的示意图；

图10是所述机壳从底部向顶部凹陷形成第三摄像头的安装位和所述屏障部的结构示意图；

图中：

100-机壳；

110-第一摄像头；111-第一摄像头的主光轴；112-第一摄像头所在的立面；

120-第二摄像头；121-第二摄像头的主光轴；122-第二摄像头所在的立面；

130-第三摄像头；131-第三摄像头的主光轴；

140屏障部；

150-集成连接头；151-卡接块；

160-散热孔；

200-水平面；

α-第三摄像头的主光轴131与水平面200形成的夹角；

β-第一摄像头的主光轴111和所述第二摄像头的主光轴121交叉形成的夹角；

ε-所述第一摄像头的主光轴111和所述第二摄像头的主光轴121分别与水平面200形成的夹角；

A-第一摄像头所在的立面112与第二摄像头所在的立面122的相交线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1～图10所示，本实用新型所述的一种精准测绘的摄像装置，可安装在无人机上进行拍摄，尤其是搭载在无人飞机上的航拍，以下以安装在无人飞机上进行详细讲述，但不应该理解为是对本实用新型的限制。所述的摄像装置包括机壳100，在所述机壳100的底部，向前下方倾斜设置有第一摄像头110、第二摄像头120和第三摄像头130；其中，如图2所示，所述第三摄像头的主光轴131与水平面200形成的夹角α为45°﹤α﹤90°。具体的，第一摄像头110、第二摄像头120和第三摄像头130是安装在所述机壳100的底部，三个摄像头相对于所述机壳100是向前下方倾斜固定的。即整个摄像装置摆正状态下，如本实施例中的摄像装置的顶部所在平面平行于所述水平面200时，第一摄像头110、第二摄像头120和第三摄像头130分别朝向所述机壳100的前下方而倾斜安装固定在机壳100上，其中，由于无人飞机在向前飞行过程中，机身的前部是稍微往下倾斜一定角度，即机身的后部稍微高于前部而呈倾斜飞行状态，因此，摄像头在摆正状态下垂直于水平面200设置的无人飞机，在飞行状态时，其实是向后下方倾斜而不是垂直于水平面200的。故本实用新型为了解决该技术缺陷，把所述第三摄像头130向前下方以某一固定的飞行补偿角度安装在所述机壳100上，以解决飞行倾斜所带来的问题（如图3所示的所述第三摄像头130在飞行时的拍摄角度状态），即所述第三摄像头130向前下方倾斜安装，且在摆正状态下其主光轴131与水平面200形成的夹角α（即所述的飞行补偿角度）为45°﹤α﹤90°；根据不同的无人飞机的匀速飞行速度，可调整所述α的角度大小，在部分无人飞机实验测试中，有发现所述α的角度可设为“85°、80°、78°、70°、65°、60°、44°等”。所述第三摄像头130是固定安装在所述机壳100上的，其主光轴131与所述机壳100所形成的飞行补偿角度是不会随着机壳100的转动而变动的，因此，本摄像装置的所述摆正状态和所述飞行状态是实际的使用动态，也是为了更便于理解，而不应该理解为对本实用新型的限制。

为了能够获取与所拍摄物体对应的pos信息更为精准，如图4、图5和图9所示，所述第三摄像头130设置在所述第一摄像头110和所述第二摄像头120之间；进一步优选的，所述第三摄像头130设置在所述第一摄像头110和所述第二摄像头120的某一对称线上。所述第一摄像头110和所述第二摄像头120向前下方倾斜拍摄到的是一个广角的拍摄组合图，而所述第三摄像头130设置在所述第一摄像头110和所述第二摄像头120之间，在所述飞行状态时，第三摄像头130所拍摄到的物体是在所述第三摄像头130的正下方，因此，无人机获取到的pos信息是位于所述第三摄像头130所拍摄到的物体的上方而获取的，正好能够与所拍摄到的物体实况几乎完全相对应，或许由于飞行不平衡所带来较小的偏差，但后期的图片运算处理工作也大大减轻，更容易纠正偏差使得完全匹配。而现有的拍摄装置由于没有考虑到飞行补偿角度而导致倾斜拍摄，所拍摄到的物体与所获得的POS信息误差最小就已经大于2-3m，而采用本实用新型所述的摄像装置经试验测试，误差可小至5-10cm。

为了便于后期的图片处理成像以及撤回数据统计，作为优选的，如图1和图4所示，所述第一摄像头110和所述第二摄像头120分别设置在所述机壳100的前部；所述第三摄像头130设置在所述机壳100的后部。进一步优选的，所述第三摄像头130设置在所述第一摄像头110和所述第二摄像头120的某一对称线的位置上。

为了减轻所述摄像装置的整体重量，以提高无人机的续航，作为优选的，如图1至4、以及图10所示，所述机壳100从底部向顶部凹陷形成所述第三摄像头130的安装位，凹陷缩小了机壳100的用料体积；所述机壳100凹陷至少在所述第三摄像头130的前方形成屏障部140，在无人飞机向前飞行期间，所述屏障部140能够对所述第三摄像头130起到保护作用，提高第三摄像头130的使用寿命。进一步优选的，所述机壳100的后部从所述机壳100的底部向顶部凹陷形成所述第三摄像头130的安装位，所述机壳100凹陷至少在所述第三摄像头130的前方形成屏障部140。进一步优选的，所述屏障部140和/或所述机壳100的前部呈棱角形状或尖状，有助于向前飞行时减轻受到的风阻，以提高无人机的续航。

作为优选的，如图6所示，所述第一摄像头110和所述第二摄像头120均向外侧倾斜设置，需要说明的是，附图中所显示的第一摄像头110与第二摄像头120的位置可相互交换，第一摄像头110与第二摄像头120可采用相同或不同功能的摄像头；且所述第一摄像头的主光轴111和所述第二摄像头的主光轴121交叉形成的夹角β为90°﹤β﹤150°。具体的，所述第一摄像头110和所述第二摄像头120均向下朝向倾斜设置，同时还向外侧朝向（即所述机壳100的外部两侧）倾斜设置，且所述第一摄像头的主光轴111和所述第二摄像头的主光轴121会相交形成夹角β，发明人经反复屡次的实验并通过数据及拍摄效果得出结论，所述第一摄像头110和所述第二摄像头120往所述机壳100的外部两侧倾斜，并且两条主光轴（111和121）的相交夹角β在90°至150°（不包括边缘值）的范围内时，所拍摄到的内容效果更佳，图片画面区域与物体可示面积这两个难以共兼的因素之间能够达到更好的平衡点，例如所述β可为95°或100°或120°或135°等不同的角度，可根据需要安装连接的运载设备和实际拍摄来订制。进一步优选的，所述第一摄像头110和所述第二摄像头120在相互对称的情况下，两者的主光轴形成上述的夹角β。

同时，对于所述第一摄像头110和所述第二摄像头120向前下方倾斜设置，作为优选的，如图7所示，所述第一摄像头的主光轴111和所述第二摄像头的主光轴121分别与水平面200形成的夹角ε为0°﹤ε﹤90°，倾斜角度可根据需要安装连接的运载设备和实际拍摄来订制，一般可采用所述ε为45°、60°或者75°等不同倾斜角度来适应实际使用。

如图8所示，所述第一摄像头110和所述第二摄像头120分别所在的两个立面（112和122）的垂直投影相互垂直，即所述摆正状态下，垂直投影能够看到所述第一摄像头所在的立面112和所述第二摄像头所在的立面122会出现相交，且相互垂直。两个摄像头凸起形成的垂直投影相互垂直的结构设计，是针对第一摄像头110和第二摄像头120的倾斜角度，经过反复屡次的实验而调试总结所得，具有更佳的拍摄视角，使得两个摄像头拍摄的两个画面中的重叠区域更适中。

进一步的，如图4、5、6、8、9所示，所述第一摄像头110和所述第二摄像头120关于两个所述立面（112和122）的相交线A相互对称，即第一摄像头所在的立面112与第二摄像头所在的立面122的相交线A。具体的，该两个所述立面（112和122）分别为所述第一摄像头110和所述第二摄像头120所安装在机壳100上的两个立面，该两个所述立面（112和122）形成一相交线A，所述第一摄像头110和所述第二摄像头120关于该所述相交线A对称，使得同一时刻，第一摄像头110和第二摄像头120拍出来的画面更均匀，且两个画面拍摄到的重叠区域更加吻合，有利于视频或三维建模图像成型。

其次，所述机壳100内置有控制模块和/或数据储存模块；控制模块用于控制或受外部联接设备控制摄像头进行拍摄；数据储存模块用于储存所拍摄的内容。控制模块与运载设备的控制机构通过有线或无线连接，使得摄像装置受运载设备控制拍摄等功能；数据储存模块通过所述控制模块与运载设备进行数据信息交互，或直接与运载设备的控制机构通过有线或无线连接来实现数据信息交互。

如图1、2、3、5、7、8所示，所述机壳100的顶部设置有集成连接头150，用于与运载设备实现安装连接；且所述控制模块和所述数据储存模块分别通过该集成连接头150与所述运载设备的控制单元实现电性连接。具体的，三个摄像头的电能供应、拍照控制、信号交互和数据传送等需要与运载设备实现相连接通的，各功能线路在所述机壳100内部与所述集成连接头150相连，并且集成连接头150形成连接口或连接电极；所述运载设备上也配对设置有配接头，通过集成连接头150与所述配接头的结合，以将所述摄像装置安装在所述运载设备上，并通过集成连接头150与所述配接头之间的电性连接实现相对应的功能。所述运载设备可为无人机。

作为优选的，所述机壳100上设置有智能卡拆装孔位。便于例如TF卡等芯片的安装与拆卸，其可贯穿设置在所述机壳100的外表面；进一步作为优选的，在智能卡拆装孔位上设置有防尘塞、防水塞等功能件；或者智能卡拆装孔位设置在所述机壳100的侧壁，开口朝前下方，进一步降低杂质或水质的进入。

作为优选的，所述机壳100上还设置有usb插孔和/或其他连接端口。便于数据的导入导出和充放电等功能的实现；进一步作为优选的，所述usb插孔和其他连接端口的设置可参考上所述智能卡拆装孔位或现有技术。

作为优选的，如图4和图10所示，所述机壳100上设置有散热孔160。所述散热孔160可由多个细小的穿孔连通所述机壳100内部，便于机壳100内部热量与外部冷空气的交换，提高续航和使用寿命，散热孔160的朝向如所述智能卡拆装孔位的设置，具有防水防尘功能。进一步作为优选的，所述散热孔160可设置在所述屏障部140或机壳100的其他部位。

实施例2

本实施例2所述的一种无人机，包括飞行器和如实施例1所述的一种精准测绘的摄像装置；所述摄像装置搭载在所述飞行器上。

进一步优选的，所述摄像装的机壳100的顶部设置有集成连接头150，用于与运载设备实现安装连接；且所述控制模块和所述数据储存模块分别通过该集成连接头150与所述运载设备的控制单元实现电性连接。

进一步的，所述运载设备上设置有与所述集成连接头150配套的安装槽位（或者所述的配接头）；所述集成连接头150上设置有卡接块151；通过所述卡接块151将所述集成连接头150可拆卸地嵌入安装在所述安装槽位内。需要说明的是，所述安装槽位或所述配接头均为设置在所述运载设备上的、用于与所述集成连接头150实现连接的安装结构，其他近似的安装连接机构均属于本实用新型的保护范围。而所述集成连接头150与所述安装槽位或所述配接头之间的连接可通过旋转（如图所示的集成连接头150的旋转结构）、挤压或套接等连接方式。

进一步的，所述安装槽位的开口处设置有与所述卡接块151位置匹配的导向缺口，所述导向缺口供所述卡接块151进出所述安装槽位；所述安装槽位内侧面设置有供所述卡接块151滑动的滑槽，且滑槽可将卡接块151卡紧使得所述集成连接头150与安装槽位卡紧连接。所述导向缺口和供所述卡接块151滑动的滑槽，该两个结构也适用于其他的所述安装结构（如上述的配接头）。

本实施例2所述的一种无人机工作原理是：

所述摄像装置通过集成连接头150搭载在所述飞行器上，借助所述飞行器升到高空进行航拍及测绘。所述摄像装置安装搭载在所述飞行器上时是处于如实施例1所述的摆正状态，即所述第一摄像头110、第二摄像头120和第三摄像头130均朝着前下方倾斜。

飞行状态下，所述飞行器的前部略低于后部，呈倾斜状态飞行前进，而所述摄像装置搭载在所述飞行器上，也会成倾斜状态，因此所述第三摄像头130以所述的飞行补偿角度前倾设置，正好使得所述第三摄像头130垂直或几乎垂直于水平面200拍摄，故每次拍摄正下方的物体的同一时刻所获取的pos信息是完全相对应的，即使由于飞行速度的原因也只会存在较小可以可以忽略的误差，或者修复误差过程更简单快捷。

本实施例所述飞行器等的其它结构参见现有技术。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种精准测绘的摄像装置，包括机壳，其特征在于：在所述机壳的底部，向前下方倾斜设置有第一摄像头、第二摄像头和第三摄像头；

其中，所述第一摄像头和所述第二摄像头均向外侧倾斜设置；

且所述第一摄像头的主光轴和所述第二摄像头的主光轴交叉形成的夹角β为90°﹤β﹤150°；

所述第三摄像头的主光轴与水平面形成的夹角α为45°﹤α﹤90°。

2.根据权利要求1所述的一种精准测绘的摄像装置，其特征在于：所述第三摄像头设置在所述第一摄像头和所述第二摄像头之间。

3.根据权利要求1所述的一种精准测绘的摄像装置，其特征在于：所述第一摄像头和所述第二摄像头分别设置在所述机壳的前部；所述第三摄像头设置在所述机壳的后部。

4.根据权利要求1所述的一种精准测绘的摄像装置，其特征在于：所述机壳从底部向顶部凹陷形成所述第三摄像头的安装位，所述机壳凹陷至少在所述第三摄像头的前方形成屏障部。

5.根据权利要求3所述的一种精准测绘的摄像装置，其特征在于：所述第一摄像头的主光轴和所述第二摄像头的主光轴分别与水平面形成的夹角ε为0°﹤ε﹤90°。

6.根据权利要求5所述的一种精准测绘的摄像装置，其特征在于：所述第一摄像头和所述第二摄像头分别所在的两个立面的垂直投影相互垂直。

7.根据权利要求6所述的一种精准测绘的摄像装置，其特征在于：所述第一摄像头和所述第二摄像头关于两个所述立面的相交线相互对称。

8.根据权利要求1所述的一种精准测绘的摄像装置，其特征在于：所述机壳内置有控制模块和/或数据储存模块；

所述机壳的顶部设置有集成连接头，用于与运载设备实现安装连接；

且所述控制模块和所述数据储存模块分别通过该集成连接头与所述运载设备的控制单元实现电性连接。

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