CN107272720A - 一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，属于无人机领域。本发明的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，包括无人机体、设置在无人机体底部的增稳云台，以及航拍云台和航测单元，所述航测单元中心对称设置有支撑板和相机，所述相机安装在支撑板外端，两个相机之间的拍摄夹角为35～70°；所述航拍云台安装在增稳云台上，该航拍云台用于驱动航测单元在竖直面和水平面内转动。本发明采用双相机大大减轻了摄影装置重量，提高了续航能力，而且能够实现较高的拍摄重复率，保证了三维建模的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，更具体地说，涉及一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置。
背景技术
近年来，国际地理信息领域将传统航空摄影技术和数字地面采集技术结合起来，发展了一种称为机载多角度倾斜摄影的高新技术，简称倾斜摄影技术。倾斜摄影技术通过在同一飞行平台上搭载多台或多种传感器，同时从多个角度采集地面影像，从而克服了传统航空摄影技术只能从垂直角度进行拍摄的局限性，能够更加真实地反映地物的实际情况，弥补了正射影像的不足，通过整合POS,DSM及矢量等数据，实现基于影像密集匹配的三维建模技术。
现有的倾斜拍摄装置多为五相机拍摄，将相机固定在无人机上，无人机起飞后，相机能稳定获取地面数据。这种相机能够获取多角度的拍摄数据，但是这种装置由于要搭载5个相机，整体重量较大，导致无人机续航能力受到严重制约，其次，由于相机角度不能调整，拍摄范围有限，飞行路径较密，整体工作效率较低。
中国专利(CN 104880177 A)公开了一种多角度无人航测系统，所述多角度无人航测系统设置有六旋翼无人机，所述六旋翼无人机上面搭载有五个镜头组成的多视角倾斜相机；所述多视角倾斜相机包括：摄影单元、控制单元和挂载单元；所述六旋翼无人机包括：无人机飞行平台系统、GPS导航系统、飞行控制系统、遥感摄影系统、地面控制系统、信号传输系统。该装置利用5个相机分别进行拍摄，存在上述的较多缺点。
经过进一步检索，发现两相机倾斜摄影相关专利(CN 105292509 A)，该专利公开了一种无人机双相机多角度拍摄支撑装置，包括框架、控制装置、电机、舵机、支撑轴、转架、限位件、插销，所述转架的两端分别与框架的两个短边件铰链，舵机固定在转架的一端，且舵机下部通过支撑轴与框架固定连接，插销穿过框架、支撑轴，使支撑轴在框架上定位，双相机固定在框架内，转架顶部固定在无人机底部，所述控制装置连接电机，电机连接舵机，所述限位件固定在框架的一个短边件上，且位于舵机的两侧，所述控制装置控制电机，电机驱动舵机，使舵机带动转架旋转，从而使双相机在框架上实现多角度拍摄；当转架旋转时，通过限位件能确定转架的旋转角度。
该支架采用两相机进行拍摄，通过控制装置控制相机之间的角度，实现拍摄角度的改变，但是其单方向转动的拍摄范围有限，重复率较低，数据采集不全，后期三维建模时难以获得完整三维图像。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中五相机摄影装置重量大、续航时间短不足，提供了一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置。本发明采用双相机大大减轻了摄影装置重量，提高了续航能力，而且能够实现较高的拍摄重复率，保证了三维建模的准确性。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，包括无人机体、设置在无人机体底部的增稳云台，以及航拍云台和航测单元，所述航测单元中心对称设置有支撑板和相机，所述相机安装在支撑板外端，两个相机之间的拍摄夹角为35～70°；所述航拍云台安装在增稳云台上，该航拍云台用于驱动航测单元在竖直面和水平面内转动。
作为本发明更进一步的改进，所述的无人机体下方设置有起落架，用于支撑无人机体并防止航测单元触地。
作为本发明更进一步的改进，所述增稳云台的支架通过螺栓固定在无人机体上，第一舵机外部套装有支撑座，通过该支撑座把第一舵机与增稳云台相连接。
作为本发明更进一步的改进，所述增稳云台为三轴增稳云台。
作为本发明更进一步的改进，所述航拍云台包括通过中间载体相连的第一舵机和第二舵机，所述第二舵机转动轴与航测单元相连。
作为本发明更进一步的改进，所述第一舵机用于驱动中间载体和第二舵机在水平面内360°转动；第二舵机用于控制航测单元在竖直面内转动。
作为本发明更进一步的改进，所述第二舵机控制航测单元有两种拍摄姿态，第一种姿态时，两个相机的倾斜角度相同；第二舵机的转轴转动后呈现第二种姿态，其中一个相机位于竖直拍摄位置。
作为本发明更进一步的改进，所述航测单元中两个相机之间的拍摄夹角为60°。
作为本发明更进一步的改进，所述航测单元中支撑板之间的夹角为120°，相机拍摄方向与支撑板垂直。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，航测单元上中心对称设置有两个相机，两个相机之间形成一定夹角，并利用航拍云台控制航测单元在竖直平面和水平面内转动，可实现多角度倾斜摄影，相对于传统装置拍摄范围更广，并达到较高的重复率，有助于后续建模准确性的提高；
(2)本发明的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，在无人机本体上安装了三轴增稳云台，并将航拍云台安装在三轴增稳云台上，当无人机飞行时，航拍云台可以保持自身状态而不受无人机姿态的影响，保证其在飞行路径上保持正常拍摄状态；
(3)本发明的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，第二舵机控制航测单元有两种拍摄姿态，配合使第一舵机每次转轴每次旋转90°，则第一种姿态时，两个相机的倾斜角度相同，可拍摄4个角度影像；第二舵机的转轴转动后呈现第二种姿态，其中一个相机位于竖直拍摄位置，在4个方位可拍摄5个角度影像，因此可实现9角度拍摄，拍摄信息更完善。
附图说明
图1为本发明的基于无人机的多角度倾斜摄影装置的结构示意图；
图2为本发明中航拍云台和航测单元的结构示意图；
图3为第一种姿态下相机位置示意图；
图4为第二种姿态下相机位置示意图。
示意图中的标号说明：1、无人机；11、无人机体；12、增稳云台；2、第一舵机；31、中间载体；32、第二舵机；4、航测单元；41、支撑板；42、相机。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1，本实施例的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，包括无人机体11和设置在无人机体11底部的增稳云台12，还包括航拍云台和航测单元，所述航测单元4中心对称设置有支撑板41和相机42，所述相机42安装在支撑板41外端，两个相机42之间的拍摄夹角为35～70°；所述航拍云台安装在增稳云台12上，该航拍云台用于驱动航测单元4在竖直面和水平面内转动。
支撑板41一端与舵机相连，另一端安装相机42，即支撑板41外端与相机42相连。支撑板41主要是用于连接相机，不局限于板状，可以为块状或杆状，本实施优选为板状。
所安装相机42用于采集数据，所采集数据用于三维建模，因此，需要对拍摄对象进行连续拍摄，并有一定重复率，以便能够完整展现拍摄信息。为了达到该目的，需要航测单元4具有较多的拍摄角度，本实施例限制两个相机42之间的拍摄夹角为35～70°，根据使用时拍摄高度以及拍摄对象特点，可进行具体限制，本实施例限定为50°。
本实施例的航拍云台连接航测单元4，并能够驱动航测单元4在竖直面和水平面内转动。由于在一个姿态能够实现两个角度的拍摄，当其水平旋转90°后，能够实现4个角度拍摄；如果控制其在竖直平面内转动，则可实现更多的角度拍摄。
本实施例中的无人机可以采用固定翼无人机或者是多旋翼无人机，该无人机主要是用于提供飞行载体，在设定的路径上飞行，对于其结构形式没有具体限制，本实施例优选为旋翼无人机1。在无人机体11下方设置有起落架，该起落架用于支撑无人机体11并防止航测单元触地。
传统的五相机倾斜拍摄装置，由于整体重量较大，拍摄装置直接安装在无人机机体上，不能安装云台进行调整，导致无人机的飞行姿态对拍摄的效果影响较大，而且这种缺陷很难克服。
本实施例采用双相机的航测单元进行目标对象的拍摄，本装置重量不到传统装置重量的1/2，虽然能够通过航拍云台实现拍摄角度的调整，但如果无人机1在飞行过程中颠簸或者是转向，航拍云台无法做出及时调整。本实施例通过设置的增稳云台12来保证航测单元的稳定性，该增稳云台12为三轴增稳云台，使航测单元的拍摄姿态不受无人机影响，为后期三维建模提供了准确的数据支持。由于本方案重点在机械结构的改进，其控制系统可以根据需要设定，没有太多要求。
具体使用时，根据飞行高度等因素设定好无人机的飞行路径，控制拍摄间隔，并同时用航拍云台控制航测单元4不断的在竖直面和水平面内转动，则可实现多角度的连续拍摄，合理设置飞行速度和飞行高度，一次飞行便能够实现对整个区域的数据采集。由于该装置只采用了两个相机，其重量相对于传统的五相机拍摄装置重量大大减轻，重量不足其1/2，搭载在同样的飞行装置上时，工作时间超过其4倍以上，续航能力显著增强。
实施例2
结合图1和图2，本实施例的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：本实施例中增稳云台12的支架通过螺栓固定在无人机体11上，第一舵机2外部套装有支撑座，通过该支撑座把第一舵机2与增稳云台12相连接。航拍云台包括通过中间载体31相连的第一舵机2和第二舵机32，第二舵机32转动轴与航测单元4相连。
第一舵机2可以竖直安装，其转动轴能够在水平面内转动，中间载体31的上端与第一舵机2的转动轴连接，其下端安装第二舵机32，用于控制第二舵机32在水平面内转动。
第一舵机2的转动只能使相机从不同的方位进行拍照，倾斜角度并没有发生变化，第二舵机32可控制航测单元4在竖直面内转动，使相机位于竖直方向拍摄，也可处于其他角度拍摄。第二舵机32转动一个位置后，可实现两个角度的拍摄。
实施例3
本实施例的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其基本结构与实施例2相同，其不同之处在于：第一舵机2用于驱动中间载体31和第二舵机32在水平面内360°转动，控制其每次转动90°，则能够从4个方位对目标对象进行拍摄数据采集。
第二舵机32控制航测单元4有两种拍摄姿态，第一种姿态时，两个相机42的倾斜角度相同，如图3所示，限定航测单元4中两个相机42之间的拍摄夹角为60°，则两个相机42拍摄方向与竖直方向之间的夹角为30°。
第二舵机32的转轴转动后呈现第二种姿态，如图4所示，其中一个相机42位于竖直拍摄位置，则另一个相机与竖直方向间的夹角为60°。
在第一种姿态时，第一舵机2转轴每次旋转90°，则能够实现4个角度的拍摄；在第二种姿态时，第一舵机2转轴每次旋转0°，4个方位共有8个拍摄角度，由于由4个拍摄角度都处于竖直状态，相重合，可记为1个拍摄角度，能够实现5个角度的拍摄，因此，本装置能够实现9个角度的倾斜拍摄。
由于拍摄角度度的增加，其信息采集更加全面、准确，相对于五相机拍摄装置具有更广的拍摄范围，便于后期处理加工。
实施例4
本实施例的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其基本结构与实施例3相同，其不同之处在于：航测单元4中支撑板41之间的夹角为120°，相机42拍摄方向与支撑板41垂直。
支撑板41结构轻巧，在该结构状态下，更易于调整舵机转轴的转动角度，能够清晰的观测到装置的拍摄状态。支撑板41能够使相机与舵机之间有足够的距离，避免两个相机之间相互影响。本实施例中相机42上安装有广角镜头，其拍摄视野大，有助于工作效率的提高。
本发明在无人机本体上安装了三轴增稳云台，并将航拍云台安装在三轴增稳云台上，当无人机飞行时，航拍云台可以保持自身状态而不受无人机姿态的影响，保证其在飞行路径上保持正常拍摄状态；此外，航测单元上中心对称设置有两个相机，两个相机之间形成一定夹角，并利用航拍云台控制航测单元在竖直平面和水平面内转动，可实现多角度倾斜摄影，相对于传统装置拍摄范围更广，并达到较高的重复率，有助于后续建模准确性的提高。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：包括无人机体(11)、设置在无人机体(11)底部的增稳云台(12)，以及航拍云台和航测单元，所述航测单元(4)中心对称设置有支撑板(41)和相机(42)，所述相机(42)安装在支撑板(41)外端，两个相机(42)之间的拍摄夹角为35～70°；所述航拍云台安装在增稳云台(12)上，该航拍云台用于驱动航测单元(4)在竖直面和水平面内转动。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述的无人机体(11)下方设置有起落架，用于支撑无人机体(11)并防止航测单元触地。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述增稳云台(12)的支架通过螺栓固定在无人机体(11)上，第一舵机(2)外部套装有支撑座，通过该支撑座把第一舵机(2)与增稳云台(12)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述增稳云台(12)为三轴增稳云台。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述航拍云台包括通过中间载体(31)相连的第一舵机(2)和第二舵机(32)，所述第二舵机(32)转动轴与航测单元(4)相连。
6.根据权利要求5所述的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述第一舵机(2)用于驱动中间载体(31)和第二舵机(32)在水平面内360°转动；第二舵机(32)用于控制航测单元(4)在竖直面内转动。
7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述第二舵机(32)控制航测单元(4)有两种拍摄姿态，第一种姿态时，两个相机(42)的倾斜角度相同；第二舵机(32)的转轴转动后呈现第二种姿态，其中一个相机(42)位于竖直拍摄位置。
8.根据权利要求7所述的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述航测单元(4)中两个相机(42)之间的拍摄夹角为60°。
9.根据权利要求8所述的一种基于无人机的多角度倾斜摄影装置，其特征在于：所述航测单元(4)中支撑板(41)之间的夹角为120°，相机(42)拍摄方向与支撑板(41)垂直。
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