CN105391950B - 微型倾斜摄影相机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型倾斜摄影相机系统，包括底板和数据采集模块；数据采集模块包括采集控制单元、数据存储单元和多个摄像头模组；多个摄像头模组分散安装在底板上，适用于采集被测物体；采集控制单元的第一输入/输出端与摄像头模组的输入/输出端电连接，第二输入/输出端与数据存储单元的输入/输出端电连接；采集控制单元，适用于根据接收到的外部控制命令控制摄像头模组开启与关闭，并将摄像头模组采集到的被测物体的数据信息存储至数据存储单元。其通过由多个摄像头模组采集被测物体的数据信息，有效减小了倾斜摄影相机系统的体积和重量。最终解决了传统的倾斜摄影相机系统体积和重量较大导致不利于携带以及在微型飞行平台上的安装的问题。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息测绘技术领域，特别是涉及一种微型倾斜摄影相机系统。
背景技术
随着计算机软硬件技术以及传感器技术的不断发展，对地理信息进行测绘的手段也日益丰富。同时，用户对地理信息数据要求也越来越高。由此，基于测绘手段的丰富和用户的需求，倾斜摄影技术在摄影测量技术基础之上逐渐发展以来。倾斜摄影技术是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从相对于地平线垂直和倾斜等不同视角采集地面被摄目标影响，获取地面物体更为完整准确的信息。该技术可通过设计各种不同种类的倾斜摄影相机来实现。
倾斜摄影相机系统中的数据采集模块通常采用大中型的量测数码相机、普通单反和微单相机等。这就使得倾斜摄影相机的体积和重量都比较大，只能安装在大型飞行平台上进行倾斜摄影，不利于携带以及在微型飞行平台的安装。
发明内容
基于此，有必要针对传统的倾斜摄影相机系统体积和重量均比较大导致不利于携带以及在微型飞行平台上的安装的问题，提供一种微型倾斜摄影相机系统。
为实现本发明目的提供的一种微型倾斜摄影相机系统，包括底板和数据采集模块；
所述数据采集模块包括采集控制单元、数据存储单元和多个摄像头模组；
多个所述摄像头模组分散安装在所述底板上，适用于采集被测物体；且
所述采集控制单元的输入端，适用于电连接外部控制命令输出端，所述采集控制单元的第一输入/输出端与所述摄像头模组的输入/输出端电连接，所述采集控制单元的第二输入/输出端与所述数据存储单元的输入/输出端电连接；
所述采集控制单元，适用于根据接收到的外部控制命令控制所述摄像头模组开启与关闭，并将所述摄像头模组采集到的所述被测物体的数据信息存储至所述数据存储单元。
在其中一个实施例中，所述摄像头模组的个数大于或等于五个；且
多个所述摄像头模组中的第一摄像头模组的中轴线与所述底板所在的平面相垂直；
多个所述摄像头模组中除所述第一摄像头模组外的其他摄像头模组分散设置在所述第一摄像头模组的外围；且
多个所述摄像头模组中除所述第一摄像头模组外的其他摄像头模组的中轴线与所述底板所在的平面的夹角为预设角度。
在其中一个实施例中，所述预设角度为60°。
在其中一个实施例中，所述采集控制单元和所述数据存储单元的个数均为一个；且
所述采集控制单元的第一输入/输出端与每个所述摄像头模组的输入/输出端电连接；
所述采集控制单元的第二输入/输出端通过集成总线与所述数据存储单元的输入/输出端电连接。
在其中一个实施例中，所述采集控制单元和所述数据存储单元的个数均为多个；且
所述采集控制单元分别与所述摄像头模组和所述数据存储单元一一对应电连接。
在其中一个实施例中，所述采集控制单元为采集控制板；多个所述采集控制单元依次排列；且
每个所述采集控制板所在的平面均与所述底板所在的平面相垂直；
所述数据存储单元安装在所述采集控制板上。
在其中一个实施例中，所述数据存储单元为数据高速存储器。
在其中一个实施例中，还包括控制模块；
所述控制模块包括触发单元、通讯单元和电源单元；
所述电源单元的输出端与所述触发单元、所述通讯单元、所述采集控制单元、所述数据存储单元和所述摄像头模组的电源输入端电连接；
所述触发单元的输出端，作为所述外部控制命令输出端，通过所述通讯单元与所述采集控制单元的输入端电连接，适用于通过所述通讯单元传输所述外部控制命令至所述采集控制单元。
在其中一个实施例中，所述通讯单元为USB集线器。
在其中一个实施例中，还包括与所述底板的边缘连接的壳体；
所述壳体罩设在位于所述底板上的摄像头模组、所述采集控制单元和所述数据存储单元、所述触发单元、所述通讯单元和所述电源单元的外围。
上述微型倾斜摄影相机系统的有益效果：
其通过在底板上分散安装多个摄像头模组，由摄像头模组采集被测物体。同时，还通过设置采集控制单元和数据存储单元，由采集控制单元的第一输入/输出端电连接摄像头模组的输入/输出端，以实现控制摄像头模组的开启或关闭，进行被测物体的采集。并通过设置采集控制单元的第二输入/输出端电连接数据存储单元的输入/输出端，以实现存储所采集到的数据信息的目的，最终完成被测物体的信息采集。其通过由多个摄像头模组采集被测物体的数据信息，以代替传统的采用大中型的量测数码相机、普通单反和微单相机等相机设备，在实现被测物体的数据信息有效准确的采集的同时，有效减小了倾斜摄影相机系统的体积和重量。最终有效解决了传统的倾斜摄影相机系统体积和重量均比较大导致不利于携带以及在微型飞行平台上的安装的问题。
附图说明
图1为本发明的微型倾斜摄影相机系统的一具体实施例的结构示意图；
图2为本发明的微型倾斜摄影相机系统中数据采集模块的一具体实施例的结构示意图；
图3为本发明的微型倾斜摄影相机系统中数据采集模块的另一具体实施例的结构示意图；
图4为本发明的微型倾斜摄影相机系统中控制模块的一具体实施例的结构示意图；
图5为本发明的微型倾斜摄影相机系统的另一具体实施例的正视结构爆炸图；
图6为本发明的微型倾斜摄影相机系统的另一具体实施例的整体结构爆炸图；
图7为本发明的微型倾斜摄影相机系统的另一具体实施例的正视结构组装图；
图8为本发明的微型倾斜摄影相机系统的另一具体实施例的整体结构组装图。
具体实施方式
为使本发明技术方案更加清楚，以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
首先，应当说明的是，摄像头模组为一种视频或图像输入设备。其具体可包括镜头(Lens)、红外滤光片(IR Filter)、图像传感器(Sensor IC)、数字信号处理器(DSP)及软板(FPC)。其中，图像传感器可通过集成或外挂数字信号处理器。并且，摄像头模组具有多种像素分辨率。在本发明的微型倾斜摄影相机系统中，所采用的摄像头模组优选为高像素分辨率摄像头模组，如：摄像头模组中的镜头像素为800万至4200万。
参见图1至图3，作为本发明的微型倾斜摄影相机系统100的一具体实施例，其包括底板110和数据采集模块120。其中，数据采集模块120包括：采集控制单元121、数据存储单元122和多个摄像头模组123。
多个摄像头模组123分散安装在底板110上，用于采集被测物体的各种地理信息。其中，多个摄像头模组123可分别通过镜头底座安装至底板110上。同时，采集控制单元121的输入端，适用于电连接外部控制命令输出端(图中未示出)，以接收外部控制命令。并且，采集控制单元121的第一输入/输出端与摄像头模组123的输入/输出端电连接，从而能够根据接收到的外部控制命令控制摄像头模组123的开启或关闭，以使得摄像头模组123进行被测物体的数据信息采集。其中，摄像头模组123所采集到的数据信息可包括图片形式或视频形式的被测物体的各方位地理信息等。当摄像头模组123采集到被测物体的数据信息后，进而再通过采集控制单元121的第二输入/输出端电连接数据存储单元122的输入/输出端，使得采集控制单元121将摄像头模组123采集到的数据信息存储至数据存储单元122。
也就是说，其仅需通过在底板110上分散安装多个摄像头模组123，并由采集控制单元121控制摄像头模组123开启或关闭，进而由数据存储单元122存储摄像头模组123所采集到的各种被测物体的数据信息，即可实现被测物体的地理信息数据采集。即，通过由采集控制单元121、数据存储单元122和多个摄像头模组123作为本发明的微型倾斜摄影相机系统100的数据采集模块120进行被测物体的信息采集，其结构简单，并且不需要在底板110上安装各种大中型的量测数码相机、普通单反和微单相机等。因此，有效减小了微型倾斜摄影相机系统100的体积和重量，实现了微型倾斜摄影相机系统100在微型无人机平台上的搭载。
其中，需要说明的是，为了保证所采集的被测物体的数据信息的准确性和有效性，其所采用的摄像头模组123应优选为高像素分辨率摄像头模组。即，在本发明的微型倾斜摄影相机系统100的具体实施例中，摄像头模组123的像素分辨率优选为800万像素—4200万像素之间的任一像素分辨率。
同时，为了保证数据信息的及时和准确存储，其采用的数据存储单元122优选为数据高速存储器，如：DDR3、SDRAM、DRAM和闪存(Flash)中的任意一种。
进一步的，作为本发明的微型倾斜摄影相机系统100的一具体实施例，其摄像头模组123的个数应大于或等于五个。其中，多个摄像头模组123中的第一摄像头模组位于底板110的中间位置，并且优选的，其与底板110所在的平面相垂直。即，该第一摄像头模组中的镜头的中轴线与底板110平面垂直。同时，多个摄像头模组123中除第一摄像头模组外的其他摄像头模组123则均匀分散设置在第一摄像头模组的外围。即，其他摄像头模组123以第一摄像头模组为中心，分散安装在底板110的边缘位置。并且，多个摄像头模组123中除第一摄像头模组之外的其他摄像头模组123的镜头的中轴线与底板110所在的平面呈预设角度的夹角。
其通过在底板110上垂直设置第一摄像头模组，由第一摄像头模组采集被测物体的正片，并通过围绕第一摄像头模组设置与底板110所在的平面呈预设角度的其他摄像头模组123，由其他摄像头模组123采集被测物体的斜片，最终实现了被测物体的全方位信息采集，保证了所采集到的数据信息的全面性和完整性。
其中，此处需要说明的是，预设角度的取值可为15°至75°不等。为了有效减小所采集到的数据信息中的纹理数据的畸变，其优选为60°。即，将其他摄像头模组123的镜头相对于底板110所在的平面倾斜60°。也就是说，其他摄像头模组123的镜头按照与垂直方向成30°角的方式设置在底板110上。此处的垂直方向指的是底板110所在的平面的中轴线方向。
另外，应当指出的是，作为本发明的微型倾斜摄影相机系统100中的数据采集模块120的可实施方式，其可通过分体式和整体式两种方式来实现。具体的：
参见图2，当采用整体式方式实现本发明的微型倾斜摄影相机系统100中的数据采集模块120时，采集控制单元121和数据存储单元122的个数均为一个。同时，采集控制单元121的第一输入/输出端可通过集成总线与每个摄像头模组123的输入/输出端电连接，从而使得采集控制单元121能够根据接收到的外部控制命令对摄像头模组123进行配置，使得摄像头模组123进行被测物体的数据信息采集，实现将摄像头模组123采集到的光信号转换为数字图像信号。并且，还设置采集控制单元121的第二输入/输出端通过集成总线与数据存储单元122的输入/输出端电连接，以便于采集控制单元121能够将由摄像头模组123中读取到的数据信息存储至数据存储单元122，实现数据信息的存储。
其中，当采集控制单元121将摄像头模组123采集到的数据信息存储至数据存储单元122中时，其具体可通过首先将摄像头模组123采集到的数据信息读取至其内部的缓存中，进而再将缓存中存储的数据信息传输至数据存储单元122。
其通过将微型倾斜摄影相机系统100中的数据采集模块120设置为整体式，有效减小了采集控制单元121和数据存储单元122所占微型倾斜摄影相机系统100的体积，最终有效减小了微型倾斜摄影相机系统100的体积和重量，实现了微型倾斜摄影相机系统100在微型无人飞行平台上的搭载和便于携带性。
参见图3，为采用分体式实现微型倾斜摄影相机系统100中的数据采集模块120的具体实施方式。其中，当采用分体式实现时，采集控制单元121和数据存储单元122的个数均为多个，并且其个数与摄像头模组123个数相同。同时，采集控制单元121分别与摄像头模组123和数据存储单元122一一对应电连接。
即，通过将数据采集模块120设置为多个数据采集子系统，每个数据采集子系统均具有独立采集、数据存储的能力。即，每个数据采集子系统均包括一个摄像头模组123、一个采集控制单元121和一个数据存储单元122。其中，在每个数据采集子系统中，采集控制单元121的第一输入/输出端与其相应的摄像头模组123的输入/输出端电连接，以便于采集控制单元121根据接收到的外部控制命令触发相应的摄像头模组123，实现将光信号转换为数字图像信号的目的。并且，在每个数据采集子系统中，采集控制单元121的第二输入/输出端与其相应的数据存储单元122的输入/输出端电连接，以实现将由摄像头模组123采集到的数据信息存储至数据存储单元122中的目的。
其通过采用分体式方式实现本发明的微型倾斜摄影相机系统100中的数据采集模块120时，数据采集模块120可以由多个上述的数据采集子系统组成。各个数据采集子系统中摄像头模组123的倾斜角度可以根据实际测绘需要安置成不同的角度，由此可以组合成具有多个倾斜镜头的微型倾斜摄影相机系统100。
为更清楚的描述采用分体式实现本发明的微型倾斜摄影相机系统100的数据采集模块120的技术方案，以下以数据采集模块120由五个数据采集子系统组成为例，即以数据采集模块120包括五个摄像头模组123、五个采集控制单元121和五个数据存储单元122为例，对本发明作更进一步的详细说明。
参见图5和图6，数据采集模块120具体包括一个正视数据采集子系统和四个倾斜数据采集子系统。正视数据采集子系统中的摄像头模组123的镜头的中轴线与底板110所在的平面垂直，倾斜数据采集子系统中的摄像头模组123与底板110所在的平面呈预设角度。其中，正视数据采集子系统中包括第一摄像头模组、第一采集控制单元和第一数据存储单元(图中均未示出)。相应的，每个倾斜数据采集子系统中均包括一个摄像头模组123，一个采集控制单元121和一个数据存储单元122。同时，四个倾斜数据采集子系统中的每个摄像头模组123中的镜头均按照与垂直方向呈30°角的方式放置，以达到有效减小采集到的纹理数据的畸变。
其中，垂直方向指的是沿底板110所在的平面的中轴线方向。并且，第一采集控制单元和四个倾斜数据采集子系统中的每个采集控制单元121则为板状，且均采用与水平方向呈90°的方式放置，以有效减小整个微型倾斜摄影相机系统100的体积。即，第一采集控制单元和四个倾斜数据采集子系统中的每个采集控制单元121依次排列，并与底板110所在的平面相垂直。其中，水平方向则指的是与底板110所在的平面相平行的方向。第一数据存储单元和四个倾斜数据采集子系统中的每个数据存储单元122则分别对应安装在第一采集控制单元和四个倾斜数据采集子系统中的每个采集控制单元121上，以进一步减小微型倾斜摄影相机系统100的体积。
由此，参见表1，通过采用上述五个数据采集子系统组成的微型倾斜摄影相机系统100，其重量只有580g，物理最长边只有130mm，极大幅度的减小了体积和重量。同时，其总像素达到2亿，像元大小为1.4μm，视场角为78.7°，从而能够非常清楚的获取数据的细节信息，保证了数据信息的有效性和准确性。
表1
| 物理尺寸 | 128(㎜)x104(㎜)x130(㎜) |
| 重量 | 580g |
| 像素 | 2亿 |
| 像元大小 | 1.4μm |
| 视场角 | 78.7° |
进一步的，参见图5和图6，当采用分体式方式实现微型倾斜摄影相机系统100中的数据采集模块120时，采集控制单元121优选为采集控制板，如FPGA控制芯片。即，将采集控制单元121制作为板状形状，将多个采集控制板依次排列。同时，每个采集控制板所在的平面均与地板平面相垂直。由此，可以进一步减少采集控制单元121所占的体积，从而进一步减小微型倾斜摄影相机系统100的体积。
并且，需要说明的是，当采用分体式方式实现微型倾斜摄影相机系统100中的数据采集模块120时，每个数据存储单元122均相应的安装在其对应的采集控制板上，从而更进一步的减小微型倾斜摄影相机系统100的体积。
进一步的，参见图4，作为本发明的微型倾斜摄影相机系统100的另一具体实施例，其还包括有控制模块130。其中，控制模块130具体包括：触发单元131、通讯单元132和电源单元133。
电源单元133的输出端与触发单元131、通讯单元132、采集控制单元121、数据存储单元122和摄像头模组123的电源输入端电连接，从而使得电源单元133负责对微型倾斜摄影相机系统100中的各部分供电，实现微型倾斜摄影相机系统100的断电保护、过流保护和防插反等安全保护功能。其中，电源单元133可通过电源控制板来实现。
触发单元131的输出端，作为外部控制命令输出端，通过通讯单元132与采集控制单元121的输入端电连接，适用于通过通讯单元132传输外部控制命令至采集控制单元121。
即，由触发单元131接收外部控制命令(该外部控制命令可为TTL电平信号模式)，并将接收到的外部控制命令转换为采集控制单元121能够接收的控制命令或信号。进而，再由通讯单元132将转换后的外部控制命令分发到各采集控制单元121中，以控制相应的摄像头模组123开启或关闭。
其中，应当说明的是，参见图5和图6，为了进一步减少控制模块130所占微型倾斜摄影相机系统100的体积，其通讯单元132优选为USB集线器，如：USB3.0Hub。通过采用USB集线器，可以实现多个端口的连接。不需要设置过多的其他通讯装置。同时，触发单元131可通过曝光控制板来实现。
更进一步的，作为本发明的微型倾斜摄影相机系统100的又一具体实施例，在本发明的微型倾斜摄影相机系统100的控制模块130中，还设置有工作状态显示灯。该工作状态显示灯与电源单元133电连接，用于显示微型倾斜摄影相机系统100的工作状态，从而达到提示的作用。
另外，参见图5至图8，本发明的微型倾斜摄影相机系统100还可包括有壳体140。该壳体140与底板110的边缘可拆卸连接。同时，该壳体140罩设在位于底板110上的摄像头模组123、采集控制单元121和数据存储单元122、触发单元131、通讯单元132和电源单元133的外围。即，按照以底板110为最底层的方向，由下向上依次设置摄像头模组123、采集控制单元121、通讯单元132和触发单元131等。通过将壳体140罩设在上述部件的外围，实现微型倾斜摄影相机系统100中各部分的整体封装，从而有效保护了微型倾斜摄影相机系统100的各部分结构。同时有利于微型倾斜摄影相机系统100在微型飞行平台上的搭载。
其中，需要说明的是，壳体140的主体结构可为多种结构，优选为正方体结构。以简化壳体140的制作工艺，节省生产时间。
同时，在壳体140远离底板110的端面还可设置有电源仓150。通过在壳体140远离底板110的端面设置电源仓150，以便于将供电电源置于电源仓150内，进而由电源单元133控制供电电源为微型倾斜摄影相机系统100中的各部分供电。其中，电源仓150与壳体140之间的连接为可拆卸连接，以便于供电电源的随时更换。
由此，通过将上述任一种微型倾斜摄影相机系统100采用云台(云台为安装、固定摄像机的支撑设备)搭载到微型飞行平台上后，在高精度基准信息的指引下，其能够保证微型倾斜摄影相机系统100中的数据采集模块始终对地指向稳定，并在微型飞行平台的航线内保持航向稳定，获取更高精度的被测物体的数据信息。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种微型倾斜摄影相机系统，其特征在于，包括底板和数据采集模块；
所述数据采集模块包括采集控制单元、数据存储单元和多个摄像头模组；
多个所述摄像头模组分散安装在所述底板上，适用于采集被测物体；且
所述采集控制单元的输入端，适用于电连接外部控制命令输出端，所述采集控制单元的第一输入/输出端与所述摄像头模组的输入/输出端电连接，所述采集控制单元的第二输入/输出端与所述数据存储单元的输入/输出端电连接；
所述采集控制单元，适用于根据接收到的外部控制命令控制所述摄像头模组开启与关闭，并将所述摄像头模组采集到的所述被测物体的数据信息存储至所述数据存储单元；
所述摄像头模组的个数大于或等于五个；且
多个所述摄像头模组中的第一摄像头模组的中轴线与所述底板所在的平面相垂直；
多个所述摄像头模组中除所述第一摄像头模组外的其他摄像头模组分散设置在所述第一摄像头模组的外围；且
多个所述摄像头模组中除所述第一摄像头模组外的其他摄像头模组的中轴线与所述底板所在的平面的夹角为预设角度；
所述微型倾斜摄影相机系统还包括壳体，所述壳体与所述底板的边缘连接。
2.根据权利要求1所述的微型倾斜摄影相机系统，其特征在于，所述预设角度为60°。
3.根据权利要求1至2任一项所述的微型倾斜摄影相机系统，其特征在于，所述采集控制单元和所述数据存储单元的个数均为一个；且
所述采集控制单元的第一输入/输出端与每个所述摄像头模组的输入/输出端电连接；
所述采集控制单元的第二输入/输出端通过集成总线与所述数据存储单元的输入/输出端电连接。
4.根据权利要求1至2任一项所述的微型倾斜摄影相机系统，其特征在于，所述采集控制单元和所述数据存储单元的个数均为多个；且
所述采集控制单元分别与所述摄像头模组和所述数据存储单元一一对应电连接。
5.根据权利要求4所述的微型倾斜摄影相机系统，其特征在于，所述采集控制单元为采集控制板；多个所述采集控制单元依次排列；且
每个所述采集控制板所在的平面均与所述底板所在的平面相垂直；
所述数据存储单元安装在所述采集控制板上。
6.根据权利要求1所述的微型倾斜摄影相机系统，其特征在于，所述数据存储单元为数据高速存储器。
7.根据权利要求1所述的微型倾斜摄影相机系统，其特征在于，还包括控制模块；
所述控制模块包括触发单元、通讯单元和电源单元；
所述电源单元的输出端与所述触发单元、所述通讯单元、所述采集控制单元、所述数据存储单元和所述摄像头模组的电源输入端电连接；
所述触发单元的输出端，作为所述外部控制命令输出端，通过所述通讯单元与所述采集控制单元的输入端电连接，适用于通过所述通讯单元传输所述外部控制命令至所述采集控制单元。
8.根据权利要求7所述的微型倾斜摄影相机系统，其特征在于，所述通讯单元为USB集线器。
9.根据权利要求7所述的微型倾斜摄影相机系统，其特征在于，
所述壳体罩设在位于所述底板上的摄像头模组、所述采集控制单元和所述数据存储单元、所述触发单元、所述通讯单元和所述电源单元的外围。
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