CN103795921A - 一种自动检测的摄影控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动检测的摄影控制装置，包括：主控模块、传输模块、总线模块和电源模块，该主控模块的输入端连接至飞行器内置的GPS定位模块，主控模块的输出端连接至所述飞行器上的至少一台相机，每台相机内均设有数据存储器；主控模块、传输模块和总线模块依次电连接，总线模块与数据存储器连接；以及电源模块为主控模块和传输模块供电。相对于现有技术，本发明能够自动控制数码相机曝光，同时控制摄影图片实时高速传输，能够高效、快速地传输和切换。

Description

一种自动检测的摄影控制装置

技术领域

本发明涉及图像控制及传输领域，具体涉及一种用于自动检测的摄影控制器。

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；或利用速率陀螺作为速度反馈元件，构成速度稳定的平台，克服位置陀螺控制范围小的问题。然而，随着航拍摄影立体测量要求的提高，对于摄影图片的质量及传输都提出了更高要求，而现有技术并未实现数码相机曝光的自动控制，也未实现摄影图片的高速传输，这就成为亟待解决的一个问题。

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自动检测的摄影控制装置，该控制装置集自动控制数码相机曝光、控制摄影图片高速传输等多种功能于一身，能够高效、快速实现多个图片存储器之间的传输和切换。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种自动检测的摄影控制装置，包括：主控模块、传输模块、总线模块和电源模块，其中，主控模块的输入端连接至飞行器内置的GPS定位模块，主控模块的输出端连接至所述飞行器上的至少一台相机，每台相机内均设有数据存储器；所述主控模块、传输模块和总线模块依次电连接，所述总线模块与数据存储器连接；电源模块为主控模块和传输模块供电。

进一步，该主控模块包括：控制器、存储器、数据传输端口、串口通信端、相机控制端和GPS输入端；其中，数据传输端口用于与传输模块电连接，从相机的数据存储器中快速获取的数据信息并传递至控制器；串口通信端与至少一台相机连接，实时监控相机拍摄的参数信息并传递至控制器；GPS输入端与飞行器内置的GPS定位模块连接，实时读取飞行器的位置信息并传递至控制器，存储器中预先储存着不同位置的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，该控制器根据飞行器的位置信息，将所述位置对应的相机的标准参数信息与串口通信端所监测到的相机参数信息进行比对，当参数值超出预设范围时，则进行相应的调整。

在发明中，相机的参数信息是相机电池的电压状态和/或曝光时间。当串口通信端监测到曝光时间过长时，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。

作为一种优选的实施方式，该主控模块还设有报警模块，当串口通信端监测到相机电池的电压信号低于预设值（如3v）时，控制器驱动报警模块报警。

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CPU模块通信。

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。

本发明提供了一种自动检测的摄影控制装置，该装置能够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，并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。

本发明还能根据飞行器飞行过程中的飞行位置来对数码相机的当前设置进行调整，从而使得飞行器在不同的飞行高度都能拍摄出高质量的照片，获得有用的航拍数据。此外，本发明还实现了摄影图片的实时高速传输，也利用实现了多个图片数据存储器的读取、传输和切换。

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是本发明所述摄影控制装置的内部结构方框图；

图2是本发明所述摄影装置中主控模块的结构示意图。

其中：1---主控模块、2---传输模块、3---总线模块、4---电压模块、5---GPS定位模块、61…6N---相机、71…7N---TF/SD卡、10---控制器、11---存储器、12---数据传输端口、13---串口通信端、14---相机控制端、15---GPS输入端。

具体实施方式

本发明所述的摄影控制器主要应用于飞行器航拍领域，可以适用于自动控制数码相机的拍摄以获取高质量的图片，并同时控制相机所拍摄图片的高速传输。本发明所述实施例可适用于一台或多台相机，在此以5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，该摄影控制器设置在飞行器上，与该飞行器上5台用于航拍的数码相机连接，这5台数码相机分别位于飞行器的不同位置，朝向不同的方位，从而可方便地拍摄不同角度的画面。该飞行器中设置有GPS定位模块。

图1为本发明所述一种摄影控制器的内部结构方框图，其包括：主控模块1、传输模块2、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2优选为USB2.0传输控制器，可选用高速传输芯片。总线模块3可采用总线收发器，负责总线数据的收发。主控模块1的输入端连接至飞行器内置的GPS定位模块5，主控模块1的输出端连接至所述飞行器上的N台相机61…6N，每台相机内均设有数据存储器，在本实施例中数据存储器为TF/SD卡71，72…7N，并且N为5。主控模块1、传输模块2和总线模块3依次电连接，在具体实施过程中，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。该总线模块1还与数据存储器71…7N连接。电源模块4为主控模块1和传输模块2供电。

图2是主控模块的主要构成图，如图所示，主控模块1包括：控制器10、存储器11、数据传输端口12、串口通信端13、相机控制端14和GPS输入端15。数据传输端口12具体为5组I/O端口，依次与传输模块2和总线模块3通信，分别向5张TF/SD卡中读取数据信息。串口通信端13作为调试观察串口，可用于实时监控飞行器上各台相机的拍摄参数，使控制器10及时了解相机的状态，采取适当的调控措施。GPS输入端15可实时读取飞行器的GPS定位模块5所采集的当前位置信息，并将当前位置信息传输至控制器10，控制器10根据飞行器当前所处位置，将该位置所对应的预存于存储器11内的相机参数与串口通信端13所监测到的参数进行比对，若当前参数信息与预设值不同，则进行相应的调整，从而使得相机在不同位置时能够实时自动调节其参数值，使其拍摄出高质量的图片。相机参数可以包括像素数、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。相机控制端14根据控制器10给出的控制指令对相机的参数进行调控，从而使得相机在不同位置时能够实时自动调节其参数值，使其拍摄出高质量的图片。

作为优选，在本实施例的主控模块中还可以设置其他辅助模块，如Flash存储模块和低电压报警模块等。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。采用低电压报警模块，可以采集相机电池的电压信号，设置阈值，如3v，当电池电压低于3v时，驱动报警器报警。

在本发明中，传输模块2通过总线模块3的收发功能读取储存在相机TF/SD卡中的信息，并将信息高速传输至主控模块1。具体为采用四数据线SDIO模式与总线模块3进行通信，S1-SDCLK-C是SD卡驱动时钟，由传输模块2提供，S1-SDDATA0-C、S1-SDDATA1-C、S1-SDDATA2-C、S1-SDDATA3-C是TF/SD卡的数据线，S1-SDCDM-C为SD卡CMD线，TF/SD卡通过CMD线接收传输模块2的控制命令和返回状态命令，同时CMD线和主控模块1通信，接受主控模块1的调度，S1-SDCDN为TF/SD卡状态探测线，高电平（2.4-3.3V）表示没有探测到卡，低电平（0-0.3V）表示已探测到卡，S1-SDWP写保护线；S1-DM、S1-DP为USB2.0的数据线，经过磁珠过滤后接USB方型端口，USB口是四线制，3.3V电源经过电感为USB通信模块供电，减少了外部的电磁干扰。

在本发明中，电源模块4具体包括电源转换电路。电源转换电路采用国标12v直流电源，12v正电压经过瞬态抑制防静电保护稳压管和高阻抗电阻连接至地（GND）形成稳压保护。12v正电压经过铝电解电容正极滤波后，通过开关电源转换芯片将12V电压转换为5V电压输出，同时经过稳压管负极稳压、电感过滤、电解电容滤波之后形成稳定可靠的5V电压电路供后继电路使用；该稳定的5V电压再经过转换芯片转换为3.3V电压供主控模块及其他IC芯片使用。

在实际应用中飞行器在飞行过程中，根据预设的时间间隔同时或依次启动的一台或多台相机进行拍摄，当相机开始拍摄时，启动本发明所述的摄影控制装置，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12v和5v直流电压转换为5v和3.3v电压输出至传输模块2，为其供电。相机拍摄照片后储存在TF/SD卡中，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卡中的数据经由总线模块3通过传输模块2读取并传送至控制器10。控制器10分析所摄图像的质量，如像素数、分辨率等，判断图像质量是否符合要求。若图像质量较差，则根据GPS输入端获取的当前位置信息，将该位置所对应的预存于存储器11内的相机参数与串口通信端13所监测到的参数进行比对，若当前参数信息与预设值不同，则利用相机控制端14进行相应的调整。

对于相机参数的控制，此处以控制曝光时间为例，当监测到曝光时间过长，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利用相机控制端14经过五条相机控制线连接至光耦隔离电路，控制并提高五台相机的快门速度，从而缩短曝光时间，得到质量更好的照片。此外，控制器10还可以控制和选择每张TF/SD卡单独和传输模块2通信，采用流线型控制方式，利用定时中断从卡1到卡5轮流读取数据。

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)

1.一种自动检测的摄影控制装置，包括：主控模块、传输模块、总线模块和电源模块，其特征在于，

-所述主控模块的输入端连接至飞行器内置的GPS定位模块，主控模块的输出端连接至所述飞行器上的至少一台相机，每台相机内均设有数据存储器；

-所述主控模块、传输模块和总线模块依次电连接，所述总线模块与数据存储器连接；以及

-电源模块为主控模块和传输模块供电。

2.根据权利要求1所述的自动检测的摄影控制装置，其特征在于，所述主控模块包括：控制器、存储器、数据传输端口、串口通信端、相机控制端和GPS输入端；其中，

-数据传输端口与传输模块连接，从相机的数据存储器中快速获取的数据信息并传递至控制器；

-串口通信端与所述至少一台相机连接，实时监控相机拍摄的参数信息并传递至控制器；

-GPS输入端与飞行器内置的GPS定位模块连接，实时读取飞行器的位置信息并传递至控制器；

-所述存储器中预先储存着不同位置的相机拍摄的标准参数信息；

-所述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所述的自动检测的摄影控制装置，其特征在于，所述控制器根据飞行器的位置信息，将所述位置对应的相机的标准参数信息与串口通信端所监测到的相机参数信息进行比对，当参数值超出预设范围时，则进行相应的调整。

4.根据权利要求2所述的自动检测的摄影控制装置，其特征在于，所述相机的参数信息是相机电池的电压状态和/或曝光时间。

5.根据权利要求4所述的自动检测的摄影控制装置，其特征在于，当串口通信端监测到曝光时间过长时，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4所述的自动检测的摄影控制装置，其特征在于，所述主控模块还设有报警模块，当串口通信端监测到相机电池的电压信号低于预设值时，控制器驱动报警模块报警。

7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的自动检测的摄影控制装置，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。

Images