CN103763473A - 一种实时调整航拍相机参数的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实时调整航拍相机参数的控制装置，包括：主控模块、传输模块、电源模块和传感器，其中，主控模块的输入端连接至设于飞行器上的传感器，主控模块的输出端连接至飞行器上的相机，该相机内设有数据存储器；主控模块与传输模块电连接，传输模块与相机内的数据存储器连接；电源模块为主控模块和传输模块供电；以及传感器监测飞行器所处环境中的环境参数并传递至主控模块。相对于现有技术，本发明根据当前环境中的参数信息，自动控制数码相机，调节其曝光时间，同时控制摄影照片实时高速传输，从而获取到高质量的照片。

Description

一种实时调整航拍相机参数的控制装置

技术领域

本发明涉及数字控制领域，具体涉及一种实时调整航拍相机参数的控制装置。

背景技术

飞机在进行航空摄影时，由于受到本机和气流等多重影响，导致机体无法保持平稳，这给机载相机对指定区域高精度拍摄带来很大困难。为了有效降低机体震动和抖动所带来的影响，可配置高性能的陀螺稳定平台来搭载相机，从而实现高精度的方位对准，并控制相机严格按制定航向拍摄。陀螺稳定平台如采用捷联方式的平台，具有体积小、重量轻、成本低、补偿范围大的特点，可以降低航拍飞机的等级要求，减少拍摄作业对于天气等多种环境因素的依赖，提高拍摄效果和后期处理的质量。

目前，对于提高航拍质量的研究主要集中在对其机械结构进行改进上，如在现有的小型三轴陀螺稳定平台的基础上，增加减振结构，结合捷联惯导模块输出角度信息，实现平台的任意指向控制，使其能自动调整当前镜头位置实现自动对准方位。

实际上，除了机身不稳定的因素外，影响航拍获取高质量影像的因素有很多，例如针对不同的地形地貌的拍摄，若不调整相机参数，采用统一的感光度、分辨率和快门速度进行拍摄，势必会得到不同的图像质量。而目前尚未出现对无人机机载相机进行自动调节和控制的装置，使得相机在不同环境条件下，针对不同地形地貌无法自动调节其参数设置，导致无人机航拍影像质量不理想。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种实时调整航拍相机参数的控制装置，该装置利用传感器获取飞行器当前的光源强度，并根据当前光源强度对拍照的要求调整相机参数，从而使得相机调节至最适应当前环境的参数进行拍照，进而获取到高质量的照片。此外，本装置还可以监测相机当前状态，如电池电压值，并在电池电压不足时及时进行充电，从而避免了相机因为没电而无法进行拍摄，避免遗漏重要的航拍数据。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种实时调整航拍相机参数的控制装置，包括：主控模块、传输模块、电源模块和传感器，其中，主控模块的输入端连接至设于飞行器上的传感器，主控模块的输出端连接至飞行器上的相机，该相机内均设有数据存储器；主控模块与传输模块电连接，传输模块与相机的数据存储器连接；电源模块为主控模块和传输模块供电；以及传感器监测飞行器所处环境中的参数并传递至主控模块。

进一步，该主控模块包括：控制器、存储器、数据传输端、串口通信端和相机控制端；其中，主控模块通过数据传输端与传输模块电连接，从相机的数据存储器中快速获取数据信息并传递至控制器；串口通信端与相机连接，实时监控相机拍摄的参数信息并传递至控制器；存储器中预先储存着不同环境条件下相机拍摄的标准参数信息；控制器对所接收的上述信息进行分析，并利用相机控制端对相机进行相应的控制。

进一步，传感器具体为光照传感器，其所监测的环境参数为光照强度。光照传感器将其监测到的当前光照强度传递至控制器，控制器对应查找存储器中预存的该光照条件下拍摄照片的标准相机参数，将该标准参数与串口通信端监测到的当前相机参数对比，若不同，则控制器通过相机控制端进行调节。

在本发明中，进一步，相机的参数信息是曝光时间。当控制器判断当前光照条件下相机拍照的曝光时间过长时，控制器的相机控制端驱动其所连接的光耦隔离电路，控制并提高相机的快门速度。

进一步，本发明中电源模块包括电源转换模块、升压模块、锂电池、滤波模块、稳压模块、备用电源和充电模块。其中，锂电池通过升压模块与电源转换模块电连接，备用电源通过稳压模块和滤波模块分别进行稳压和滤波处理，并将获得的稳定的电压输入至电源转换模块，该电源转换模块将输入的电压转换后输出供主控模块和传输模块使用。充电模块在相机电池电量低于临界值（如3v）时启动，为其充电。

作为优选，主控模块中还可以设置其他辅助模块，如Flash存储模块等。采用Flash存储模块，可以有选择性地保存相机操作的数据，可采用SPI方式和控制器通信。

作为优选，传输模块可选用USB传输器，相机的数据存储器可以是TF/SD卡。

本发明提供了一种实时调整航拍相机参数的控制装置，具有以下优点：

该装置利用传感器实时监测飞行器所处的环境，并根据不同环境条件的要求来自动调节相机，使其在不同的环境条件下都能拍摄出高质量的照片，满足无人机航拍领域对高清晰度高分辨率照片的要求。

该装置通过自动监测飞行器上一台或多台数码相机的状态参数，并将采集到的参数与预存的标准参数进行对比，驱动控制器对相机进行相应的调节和控制，从而实现对无人机上数码相机的自动控制。

此外，本装置还利用高速传输模块实现了航拍照片的实时高速传输。本装置还可以监测相机当前状态，如电池电压值，并在电池电压不足时及时进行充电，从而保证了航拍相机的正常工作。

附图说明

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

图1是本发明所述控制装置的内部结构方框图。

其中：1---主控模块、2---相机、3---传输模块、4---电源模块、5---传感器、10---控制器、11---存储器、12---串口通信端、13---相机控制端、14---数据传输端、21---TF/SD卡、22---相机电池、41---电源转换模块、42---升压模块、43---锂电池、44---滤波模块、45---稳压模块、46---充电模块、47---备用电源。

具体实施方式

本发明所述的控制装置主要应用于飞行器航拍领域，可以适用于自动控制飞行器上的数码相机调节其参数值，从而使相机在不同环境条件下都能够获取高质量的照片，并同时控制相机所拍摄照片的高速传输。本发明所述实施例可适用于一台或多台相机，在此以一台相机为例，但不局限于此数目，必要时可根据实际需要对相机数目进行增减。在本发明的实施例中，该控制装置设在飞行器上，与该飞行器上用于航拍的数码相机连接。

图1为本发明所述控制装置的内部结构方框图，其包括：主控模块1、传输模块3、总线模块3和电源模块4。其中，主控模块1为单片机，如可选用价格低、处理速度快、系统中断响应能力强的ARM处理器。传输模块3优选为USB 2.0传输控制器，可选用高速传输芯片。主控模块1的输入端连接至飞行器上的传感器5，主控模块1的输出端连接至所述飞行器上的相机2，相机2内设有数据存储器，在本实施例中数据存储器为TF/SD卡21。主控模块1与传输模块3电连接，传输模块3与相机2的数据存储器21连接；电源模块4为主控模块1和传输模块3供电；以及传感器5监测飞行器所处环境中的参数并传递至主控模块1。在具体实施过程中，主控模块1、传输模块3和电源模块4这三个主要功能模块分别设置在三块电路板上，以排线形式连接。

如图所示，主控模块1具体包括：控制器10、存储器11、串口通信端12、相机控制端13和数据传输端14。串口通信端12作为调试观察串口，其与相机2连接，用于实时监控飞行器上相机2的拍摄参数，使控制器10及时了解相机2的各项状态，采取适当的调控措施。

存储器11中预先储存着不同环境条件下相机拍摄的标准参数信息；控制器10对所接收的上述信息进行分析，并利用相机控制端13对相机进行相应的控制，从而使得相机2在不同环境条件下都够实时自动调整其参数值，使其拍摄出高质量的照片。主控模块1通过数据传输端14与传输模块2电连接，数据传输端14具体为I/O端口，通过与传输模块2的通信，从相机2的数据存储器（TF/SD卡）21中快速获取数据信息并传递至控制器10。

光源强度是影响拍摄曝光的重要因素之一。自然光的强弱与天气阴晴、时间早晚、季节变化和地域差异有密切的联系。例如，在晴天、多云、阴天、雨天，这几种天气情况下，光源强度各相差一倍，而快门速度也应各相差一级。此外，光源强度还与时间的不同而有所差别，如中午前后最强。因此，实际拍摄过程中应根据当前环境条件下的光照强度来对相机进行曝光控制，酌情延长或缩短曝光时间。在本发明中，列出了不同环境条件所对应的光照强度，以及不同光照强度范围所对应的相机参数，如曝光时间等，这些信息储存在主控模块1的存储器11中。

在本发明中，传感器5具体为光照传感器，其所监测的环境参数为光照强度。光照传感器5将其监测到的当前光照强度传递至控制器10，控制器10对应查找存储器11中预存的该光照条件下拍摄照片的标准相机参数，将该标准参数与串口通信端12监测到的当前相机参数对比，若不同，则控制器10通过相机控制端13进行调节。此外，相机参数可以是像素数、分辨率、感光度、快门速度等，预存的参数信息根据相机型号的不同而不同。在本实施例中，相机的参数信息为曝光时间。当控制器10判断当前光照条件下相机2拍照的曝光时间过长时，控制器10的相机控制端13驱动其所连接的光耦隔离电路，控制缩短曝光时间，提高快门速度。

在本发明中，电源模块4具体包括电源转换模块41、升压模块42、锂电池43、滤波模块44、稳压模块45、充电模块46和备用电源47。其中，锂电池43通过升压模块42与电源转换模块41电连接，备用电源47通过稳压模块45和滤波模块44分别进行稳压和滤波处理，并将获得的稳定的电压输入至电源转换模块41，该电源转换模块41将输入的电压转换后输出供主控模块1和传输模块2使用。具体的，在本实施例中，升压模块42优选为直流的升压芯片；稳压模块45优选为防静电保护的稳压管；滤波模块44优选为由电感和电容共同组成的滤波电路；备用电源47优选为12V直流电源；电源转换模块41将12v直流电压转换为5v和3.3v的稳定可靠的电压供后续使用。充电模块46在相机电池22电量低于临界值（如3v）时启动，为其充电。

在实际应用中，飞行器在飞行过程中，相机2开始拍摄时，启动本发明所述的控制装置，向电源模块4输入启动电压。电源模块4为主控模块1提供12v和5v直流电压，并将输入的直流电压转换为稳定可靠的5v和3.3v电压输出至传输模块3，为其供电。相机2拍摄照片后储存在TF/SD卡21中，主控模块1的控制器10每隔一定时间间隔发出一次传输指令，将TF/SD卡21中的数据经由传输模块3读取并传送至控制器10，继而储存至存储器11中。光照传感器5实时监测环境条件中的光照强度，并将数据发回至控制器10；同时，串口通信端12监测相机的当前状态参数，也将参数信息传输至控制器10；控制器10将收集到的信息与预存于存储器11中的信息进行查找、匹配和比对。例如，查找当前光照强度所对应的相机标准状态参数，将其与当前相机状态参数比对，若不一致，则控制器10驱动相机控制端13对相机进行调整，使相机的状态参数符合当前环境条件的要求。以曝光时间为例，当查找到当前光照强度下相机的标准曝光时间为0.00125秒，而当前相机曝光时间大于该标准值，导致相机与景物之间相对位移造成影像模糊，照片成像质量差时，控制器10驱动相机控制端13经过相机控制线连接至光耦隔离电路，控制并提高相机2的快门速度，从而缩短曝光时间，得到质量更好的照片。

作为优选方式，在本实施例的主控模块中还可以设置其他辅助模块，如Flash存储模块等。采用Flash存储模块，可以有选择性地保存相机操作的数据，可采用SPI方式和主控模块通信。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (7)

1.一种实时调整航拍相机参数的控制装置，包括：主控模块、传输模块、电源模块和传感器，其特征在于，

主控模块的输入端连接至设于飞行器上的传感器，主控模块的输出端连接至飞行器上的相机，该相机内设有数据存储器；

主控模块与传输模块电连接，传输模块与相机内的数据存储器连接；

电源模块为主控模块和传输模块供电；以及

传感器监测飞行器所处环境中的环境参数并传递至主控模块。

2.根据权利要求1所述的实时调整航拍相机参数的控制装置，其特征在于，主控模块包括：控制器、存储器、数据传输端、串口通信端和相机控制端；其中，

主控模块通过数据传输端与传输模块电连接，从相机的数据存储器中快速获取数据信息并传递至控制器；

串口通信端与相机连接，实时监控相机拍摄的参数信息并传递至控制器；

存储器中预先储存着不同环境条件下相机拍摄的标准参数信息；以及

控制器对所接收的上述信息进行分析，并利用相机控制端对相机进行相应的控制。

3.根据权利要求2所述的实时调整航拍相机参数的控制装置，其特征在于，所述传感器具体为光照传感器，其所监测的环境参数为光照强度。

4.根据权利要求3所述的实时调整航拍相机参数的控制装置，其特征在于，光照传感器将其监测到的当前光照强度传递至控制器，控制器对应查找存储器中预存的该当前光照强度下拍摄照片的标准相机参数，将该标准参数与串口通信端监测到的当前相机参数对比，若不同，则控制器通过相机控制端调节相机。

5.根据权利要求4所述的实时调整航拍相机参数的控制装置，其特征在于，所述相机的参数信息是曝光时间；以及

当控制器判断当前光照强度下相机拍照的曝光时间过长时，控制器的相机控制端驱动其所连接的光耦隔离电路，控制并提高相机的快门速度。

6.根据权利要求1或2所述的实时调整航拍相机参数的控制装置，其特征在于，所述电源模块包括电源转换模块、升压模块、锂电池、滤波模块、稳压模块、备用电源和充电模块；

其中，

锂电池通过升压模块与电源转换模块电连接；

备用电源通过稳压模块和滤波模块分别进行稳压和滤波处理，并将获得的稳定的电压输入至电源转换模块；

电源转换模块将输入的电压转换后输出供主控模块和传输模块使用；以及

充电模块在相机电池电量低于临界值时启动，为相机充电。

7.根据权利要求1所述的实时调整航拍相机参数的控制装置，其特征在于，所述传输模块为USB传输器，所述相机的数据存储器为TF/SD卡。