CN107339979A - 一种双拼倾斜航摄相机的倾斜航摄定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于航摄相机的定位装置，包括外壳，外壳开设有用于相机A拍摄的第一航摄口和用于相机B拍摄的第二航摄口，外壳底部为工作面，第一航摄口的轴向与工作面具有第一倾斜角度，第二航摄口的轴向与工作面具有第二倾斜角度，第一航摄口的轴向和第二航摄口的轴向呈相互垂直设置。该定位装置能够合理的定位相机的航摄方向，提高航摄相机的工作效率。

Description

一种双拼倾斜航摄相机的倾斜航摄定位装置

技术领域

本发明涉及航摄相机技术领域，特别是涉及一种双拼倾斜航摄相机的倾斜航摄定位装置。

背景技术

倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。

相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察地物，更加真实的反映地物的实际情况，极大的弥补了基于正射影像应用的不足。通过配套软件的应用，可直接基于成果影像进行包括高度、长度、面积、角度、坡度等的量测，扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用。针对各种三维数字城市应用，利用航空摄影大规模成图的特点，加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效的降低城市三维建模成本。相较于三维GIS技术应用庞大的三维数据，应用倾斜摄影技术获取的影像的数据量小，其影像的数据格式可采用成熟的技术快速进行网络发布，实现共享应用。

为减少飞行平台的载荷重量，倾斜航摄相机采用轻量化的传感器，同时镜头数量也从传统的5个减少至2个，此为双拼倾斜航摄相机。一般的双拼倾斜航摄相机采用左右对称排列的方式，同时获取飞行方向左右两侧的建筑纹理，通过交叉飞行(例如东西向+南北向飞行)的方式实现测区范围内建筑四周纹理全部覆盖。但是这样的飞行方式对于长宽比例差异较大的测区会出现飞行效率低下的现象，当飞机沿测区短边飞行时会有大量时间浪费在转弯航线上，严重影响作业效率。

因此，现有技术存在缺陷，有待改进。

发明内容

本发明的主要目的是针对传统的双拼倾斜航摄相机工作效率低的问题，提供一种双拼倾斜航摄相机的倾斜航摄定位装置，能够合理的定位相机的航摄方向，提高航摄相机的工作效率。

为实现上述目的，本发明提出的一种双拼倾斜航摄相机的倾斜航摄定位装置，包括外壳，所述外壳开设有用于相机A拍摄的第一航摄窗口和用于相机B拍摄的第二航摄窗口，所述外壳底部为工作面，所述第一航摄窗口和所述第二航摄窗口均朝向所述工作面倾斜设置，所述第一航摄窗口的轴向与所述工作面形成第一倾斜角度，所述第二航摄窗口的轴向与所述工作面形成第二倾斜角度，所述第一航摄窗口的轴向和所述第二航摄窗口的轴向呈相互垂直设置。

在其中一个实施例中，所述第一倾斜角度为20～45°。

在其中一个实施例中，所述第二倾斜角度为20～45°。

在其中一个实施例中，包括第一固定架和第二固定架，所述第一固定架和所述第二固定架分别固定设置于所述外壳内，所述第一固定架与所述第一航摄窗口之间形成用于安装相机A的第一安装槽，所述第二固定架与所述第二航摄窗口之间形成用于安装相机B的第二安装槽；并且，所述第一安装槽与所述工作面形成的倾斜角为第一倾斜角度，所述第二安装槽与所述工作面形成的倾斜角为第二倾斜角度。

在其中一个实施例中，所述第一航摄窗口内设置有第一UV镜，所述第二航摄窗口内设置有第二UV镜。

在其中一个实施例中，所述外壳上设置前导轨和后导轨。

在其中一个实施例中，所述外壳内还设置有通信电路板，所述通信电路板用于通信传输数据信息。

在其中一个实施例中，还包括电路板外盖，所述通信电路板位于所述电路板外盖内。

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此外还提出了一种双拼倾斜航摄相机，包括以上所述的定位装置、相机A和相机B，所述相机A和所述相机B设置于所述定位装置内,并且，所述相机A设置在所述第一安装槽内，所述相机B设置在所述第二安装槽内。

在其中一个实施例中，所述第一倾斜角度为38°，所述第二倾斜角度为25°。

本发明技术方案通过采用外壳开设有用于相机A拍摄的第一航摄窗口和用于相机B拍摄的第二航摄窗口，第一航摄窗口和第二航摄窗口均与工作面具有一定倾斜角度，在航拍工作时，工作面为水平面，第一航摄窗口和第二航摄窗口与水平面相比呈倾斜状态，实现双拼倾斜航拍，由于第一航摄窗口的轴向和所述第二航摄窗口的轴向呈相互垂直设置，无需交叉飞行方式，采用直线往复飞行方式即可保证获取在同一曝光点处可以实现对摄站周围四个方向数据，从而保证测区数据完全覆盖，完整获取测区边缘建筑侧面纹理，提高了航拍工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明中用于航摄相机的定位装置的结构示意图；

图2为本发明中双拼倾斜航摄相机安装示意图；

图3为本发明中双拼倾斜航摄相机的脚印图；

图4为本发明中双拼倾斜航摄相机同一摄站两次覆盖脚印图；

图5为本发明中双拼倾斜航摄相机多摄站重叠度示意图；

图6为本发明中双拼倾斜航摄相机航线示意图；

图7为本发明中双拼倾斜航摄相机的建筑侧面纹理覆盖示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本发明提出一种双拼倾斜航摄相机的倾斜航摄定位装置。

在本发明实施例中，如图1所示，一种双拼倾斜航摄相机的倾斜航摄定位装置，包括外壳110，外壳110开设有用于相机A20拍摄的第一航摄窗口111和用于相机B30拍摄的第二航摄窗口，外壳110底部为工作面112，第一航摄窗口111和第二航摄窗口均朝向工作面112倾斜设置，第一航摄窗口111的轴向与工作面112形成第一倾斜角度，第二航摄窗口的轴向与工作面112形成第二倾斜角度，第一航摄窗口111的轴向和第二航摄窗口的轴向呈相互垂直设置。

在本发明的定位装置中，外壳110开设有用于相机A20拍摄的第一航摄窗口111和用于相机B30拍摄的第二航摄窗口，第一航摄窗口111和第二航摄窗口均与工作面112具有一定倾斜角度，在航拍工作时，工作面112为水平面，第一航摄窗口111和第二航摄窗口与水平面相比呈倾斜状态，实现双拼倾斜航拍，由于第一航摄窗口111的轴向和第二航摄窗口的轴向呈相互垂直设置，无需交叉飞行方式，采用直线往复飞行方式即可保证获取在同一曝光点处可以实现对摄站周围四个方向数据，从而保证测区数据完全覆盖，完整获取测区边缘建筑侧面纹理，提高了航拍工作效率。

在其中一个实施例中，第一倾斜角度为20～45°。第一倾斜角度为相机A的倾角，其选择范围在20°-45°之间；优选地，第一倾斜角度为38°。

在其中一个实施例中，第二倾斜角度为20～45°。第一倾斜角度为相机B的倾角，其选择范围在20°-45°之间；优选地，第二倾斜角度为25°。

在其中一个实施例中，定位装置包括第一固定架120和第二固定架130，第一固定架120和第二固定架130分别固定设置于外壳110内，第一固定架120与第一航摄窗口111之间形成用于安装相机A20的第一安装槽，第二固定架130与第二航摄窗口之间形成用于安装相机B30的第二安装槽，并且，第一安装槽与工作面112形成的倾斜角为第一倾斜角度，第二安装槽与工作面112形成的倾斜角为第二倾斜角度。

在其中一个实施例中，第一航摄窗口111内设置有第一UV镜140。例如，第二航摄窗口内设置有第二UV镜150。第一UV镜140用于保护相机A20的镜头，提高其画面质量的作用。第二UV镜150用于保护相机B30的镜头，提高其画面质量的作用。

在其中一个实施例中，外壳110设置有可拆卸的前导轨160和后导轨170，前导轨160和后导轨170用于连接如无人机、航摄飞机等飞行装置。

在其中一个实施例中，外壳110内还设置有通信电路板113。通信电路板13用于传输相关信息，还包括密封外盖114，通讯电路板113保护在密封外盖114内。

此外还提出了一种双拼倾斜航摄相机，包括以上的定位装置、相机A20和相机B30，相机A20和相机B30设置于定位装置内,并且，相机A20设置在第一安装槽内，相机B30设置在第二安装槽内。

在该双拼倾斜航摄相机中，第一倾斜角度为38°，第二倾斜角度为25°。

采用本发明定位装置的双拼倾斜航摄相机的工作方式如下:

相机A20和相机B30均为数码相机。假设定位装置初始位置为竖直向下，定义航摄飞机飞行方向为前、飞行方向反方向为后，垂直于飞行方向指向机翼左侧为左、指向机翼右侧为右。相机A20旋转一定角度后指向飞机左下方，相机B30旋转一定角度后指向飞机后下方。

如图2所示，相机A20的轴向线为直线C，直线C在工作面112上的投影为直线D，直线C和直线D的夹角为α即第一倾斜角，相机B30的轴向线为直线E在工作面112上的投影为直线F，直线E和直线F的夹角为β即第二倾斜角，直线D和直线F的夹角为ε，ε等于90°。

如图3所示，旋转后双拼倾斜航摄相机脚印图，其中虚线方框为相机A20和相机B30竖直向下时对应的覆盖范围。

如图4所示，当飞机自西向东飞行时，相机A20覆盖北方向数据、相机B30覆盖西方向数据；当飞机自东向西飞行时，相机A20覆盖南方向数据、相机B30覆盖东方向数据。当相机沿同一条航线往返飞行，则在同一曝光点处可以实现对摄站周围四个方向数据的获取，从而保证测区内建筑四个方向纹理数据的全面获取。

相机A20指向飞机的左侧，在保证影像远端边缘分辨率的情况下，倾角越大建筑侧面的纹理分辨率越高，同时地面覆盖范围增大有利于在相同旁向重叠度一定的情况下增加航带间隔距离，提高飞行效率，综合以上分析选定相机A20的倾角为38°。

相机B30指向飞机的后侧，由于航向重叠度只影响拍摄间隔，不影响同样飞行时间下的数据获取效率，在保证影像远端边缘分辨率和建筑侧面纹理分辨率的前提下，适当减小倾斜角度有利于传感器结构更紧凑，且影像边缘利用率更高，综合以上分析选定相机B30的倾角为25°。

如图5所示，当倾斜相机投影到地面，根据投影后的梯形影像，计算等效的下视影像覆盖范围，下视影像的长、宽分别根据相机A20和相机B30投影后的像主点坐标而定。根据等效下视影像的像幅分别设定优化后的航向、旁向重叠度参数，计算得到相邻摄站之间的距离以及航线的间距，保证测区内地物全部覆盖。

如图6所示，根据测区范围范围和等效相机参数自动生成飞行航线的同时，本发明还充分考虑了倾斜航摄的特点，在测区边缘增加外扩航线和外扩摄影基线，保证对测区边缘地物目标侧面纹理的完整获取。

当飞机自西向东飞行时，相机A20覆盖北方向数据、相机B30覆盖西方向数据；当飞机自东向西飞行时，相机A20覆盖南方向数据、相机B30覆盖东方向数据。当相机沿同一条航线往返飞行，则在同一曝光点处可以实现对摄站周围四个方向数据的获取，如图4所示，从而保证测区内建筑四个方向纹理数据的全面获取。

如图7所示，由于倾斜航摄的特点，当航线从建筑上方通过时，实际获取的数据范围为航线左侧的范围；当航线往右平移一定量的时候，才能保证建筑物右侧纹理的获取，建筑其他方向侧面纹理获取原理同上。为保证测区范围内被测目标纹理信息的完整获取，对应本实验新型的航线布设方案在测区边缘增加外扩航线和外扩摄影基线，如图6所示，保证对测区边缘地物目标侧面纹理的完整获取。

采用上述方案，本发明提出了一种轻小型双拼倾斜航摄相机，包括航摄相机硬件及其对应的飞行模式和航线设计，有效减轻了倾斜航摄相机的重量，使之更加适应轻小型航空摄影平台。根据倾斜航摄的特点，设计优化双拼相机的安置方式，并在此基础上设计合理的飞行模式，提高测区数据获取效率；根据倾斜相机的参数，计算等效相机参数，设计优化飞行航线，保证测区数据完全覆盖，保证测区边缘建筑侧面纹理完整获取，避免测区边缘感兴趣地物出现漏洞。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双拼倾斜航摄相机的倾斜航摄定位装置，其特征在于，包括外壳，所述外壳开设有用于相机A拍摄的第一航摄窗口和用于相机B拍摄的第二航摄窗口，所述外壳底部为工作面，所述第一航摄窗口和所述第二航摄窗口均朝向所述工作面倾斜设置，所述第一航摄窗口的轴向与所述工作面形成第一倾斜角度，所述第二航摄窗口的轴向与所述工作面形成第二倾斜角度，所述第一航摄窗口的轴向和所述第二航摄窗口的轴向呈相互垂直设置。

2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述第一倾斜角度为20～45°。

3.根据权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述第二倾斜角度为20～45°。

4.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，包括第一固定架和第二固定架，所述第一固定架和所述第二固定架分别固定设置于所述外壳内，所述第一固定架与所述第一航摄窗口之间形成用于安装相机A的第一安装槽，所述第二固定架与所述第二航摄窗口之间形成用于安装相机B的第二安装槽；并且，所述第一安装槽与所述工作面形成的倾斜角为第一倾斜角度，所述第二安装槽与所述工作面形成的倾斜角为第二倾斜角度。

5.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述第一航摄窗口内设置有第一UV镜，所述第二航摄窗口内设置有第二UV镜。

6.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述外壳上设置前导轨和后导轨。

7.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述外壳内还设置有通信电路板，所述通信电路板用于通信传输数据信息。

8.根据权利要求7所述的定位装置，其特征在于，还包括电路板外盖，所述通信电路板位于所述电路板外盖内。

9.一种双拼倾斜航摄相机，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的定位装置、相机A和相机B，所述相机A和所述相机B设置于所述定位装置内,并且，所述相机A设置在所述第一安装槽内，所述相机B设置在所述第二安装槽内。

10.根据权利要求9所述的双拼倾斜航摄相机，其特征在于，所述第一倾斜角度为38°，所述第二倾斜角度为25°。