CN107340672A - 一种用于航空器的单镜头倾斜摄影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于航空器的单镜头倾斜摄影装置，其包括：镜片机构、支撑机构、相机；镜片机构包括若干反光镜、切换装置和第一动力部件，若干反光镜呈不同的空间角度固定安装在切换装置上；支撑机构包括连接件和第二动力部件，第二动力部件的输出轴和连接件固定连接；相机设置于镜片机构的后方，反光镜在相机的光轴上；相机和镜片机构分别固定连接于连接件的两端，支撑机构连接于航空器上；本发明通过第一动力部件驱动切换装置运动，带动不同空间角度的反光镜移动到相机前端；通过第二动力部件驱动连接件摆动，带动镜片机构和相机摆动，从而改变相机的拍摄方向，该装置结构简单，重量轻，改变拍摄方向时震动小，更适应于航空拍摄。

Description

一种用于航空器的单镜头倾斜摄影装置

技术领域

本发明涉及一种用于航空器的单镜头倾斜摄影装置。

背景技术

航空倾斜摄影是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新航拍技术,它通过在同一飞行平台上搭载摄影角度不同的多台传感器，来采集地物不同侧面的空间影像。倾斜航空摄影区别于传统的竖直航空摄影方式，航空倾斜摄影技术需获取下、前、后、左、右五个方向的影像数据。利用航空倾斜摄影技术具有较高效率、能较好地反映真实地物的特点。

当前应用较多的一种倾斜摄影装置共有5个镜头组成，其中1个相机镜头垂直向下，其它4个相机镜头分别向前、后、左、右四个方向倾斜。相机工作时，5个镜头并非同时曝光，而是按照一定顺序依次曝光，曝光间隔一般小于1秒，一组曝光一般要持续几秒，不同的重叠度设置生成不同的曝光顺序。由于5个相机镜头具有相当的重量，不利于航空器的飞行。

中国专利201510789184.9公开了一种单相机倾斜图像采集装置及采集方法。该装置包括相机、连接飞行器的第一旋转关节以及连接相机的第二旋转关节；第一旋转关节包括电机一和旋转臂一，第二旋转关节包括电机二和旋转臂二；电机一连接旋转臂一固定端，旋转臂一自由端连接电机二，电机二连接旋转臂二固定端，相机固定安装在旋转臂二自由端；电机一带动旋转臂一沿第一方向转动，以调整相机的第一倾斜角度；电机二带动旋转臂二沿第二方向转动，以调整相机的第二倾斜角度；第一方向面与第二方向垂直。

中国专利201511027220.4公开了一种无人机旋转云台多角度倾斜摄影航拍的方法。其将单个相机安装在旋转云台上，当无人机到达拍照点时，云台控制板通过快门线控制相机拍照，收到相机反馈信号后，云台控制板通过电机控制云台旋转，并再次拍照，直到完成三个角度的相片采集。飞机落地后，人工将云台旋转90度安装，沿着之前的航线再飞一个架次，完成五个角度的数据采集。

上述现有技术的缺陷在于：

1、通过两个旋转关节调整相机的倾斜角度从而调整相机的拍摄方向，此方法搭载的相机数目减少了，但是相机倾斜拍摄的角度有一定的局限，角度控制操作复杂，旋转关节控制相机转动时会有一定的震动，影响相机拍摄效果，对后期建模和处理图像产生一定的困难。。

2、云台搭载的多角度倾斜摄影装置，因其云台控制板控制云台旋转进行拍照，而且完成三个角度后需要飞机落地进行人工旋转，其操作复杂，控制困难，难以得到推广和广泛应用。

3、相机转动周期长，在一定重叠率要求下，拍摄效率和质量会下降。

因此，如何提供一种能够自动倾斜摄影且重量较轻，不影响相机拍摄效果的倾斜摄影装置成为了业界需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种用于航空器的单镜头倾斜摄影装置，其采用一个相机，利用反光镜不同的投射方向实现倾斜摄影，重量较轻，不影响相机拍摄效果，便于操作。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于航空器的单镜头倾斜摄影装置，其包括：镜片机构、支撑机构、相机；

镜片机构包括若干反光镜、切换装置和第一动力部件，反光镜呈不同的空间角度固定安装在切换装置上；

支撑机构包括连接件和第二动力部件，第二动力部件的输出轴和连接件固定连接；

相机设置于镜片机构的后方，反光镜在相机的光轴上；

相机和镜片机构分别固定连接于连接件的两端，支撑机构连接于航空器上；

通过第一动力部件驱动切换装置运动，带动不同空间角度的反光镜移动到相机前端，从而改变相机前后的拍摄方向；通过第二动力部件驱动连接件摆动，带动镜片机构和相机摆动，从而改变相机左右的拍摄方向。

本发明通过在相机前端设置反光镜，使用切换装置将不同空间角度的反光镜移动到相机的光轴上，再采用连接件带动旋转的方式将相机和反光镜同时旋转移动到不同的方向，通过改变相机的光轴来改变相机的拍摄方向，从而实现多角度倾斜拍摄。

本发明提供的单镜头倾斜摄影装置只需一台相机，同时不需调整相机的空间角度实现多角度倾斜摄影，其结构简单，重量较轻，震动小不影响相机拍摄效果，且其电气连接无需运动，失效风险小，可靠性高，易于操作和应用推广。

根据本发明另一具体实施方式，连接件为中间平直，两端向下弯曲的杆，第二动力部件的输出轴连接在连接件中间平直位置。

根据本发明另一具体实施方式，相机为卧式相机，相机的数目为一台。

根据本发明另一具体实施方式，切换装置为滑移装置，滑移装置包括滑轨和滑块，第一动力部件驱动滑块在滑轨上移动，若干反光镜呈不同空间角度安装在滑块上。

根据本发明另一具体实施方式，反光镜均设置于滑块面对相机的一侧。

根据本发明另一具体实施方式，切换装置为旋转转盘，反光镜呈不同空间角度安装在旋转转盘的边缘或外侧，第一动力部件驱动旋转转盘旋转。

根据本发明另一具体实施方式，反光镜通过连杆与旋转转盘固定连接。

根据本发明另一具体实施方式，反光镜数目为三个。

根据本发明另一具体实施方式，三个反光镜安装角度固定，分别使相机的光轴指向前下方、后下方、正下方。

根据本发明另一具体实施方式，相机和镜片机构均与支撑机构连接，支撑机构连接航空器。

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

1、通过切换装置切换反光镜的空间角度，通过反光镜改变相机的光轴，从而改变相机的拍摄方向，其移动时震动小且不需要安装多个相机，操作简便，整个装置重量轻，不影响航空器的飞行。

2、相机相对反光镜位置固定，五个方向的拍摄能够满足三维建模的需要，摆动角度少，角度稳定，不影响相机的拍摄效果，相片畸变小，建模精度高。

3、倾斜拍摄过程中，其电气连接无需运动，失效风险小，可靠性高。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的滑移式单镜头倾斜摄影装置的整体结构示意图；

图2是实施例2的旋转式单镜头倾斜摄影装置的整体结构示意图；

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种用于航空器的滑移式单镜头倾斜摄影装置，其包括第一动力部件(图中未示出)、第二动力部件12、连接件13、反光镜14、相机15、滑轨16、滑块17。

镜片机构包括第一动力部件、若干反光镜14、滑轨16、滑块17，滑轨16、滑块17为滑移装置，若干反光镜14均安装在滑块17上，反光镜14通过连杆与滑块17固定连接，在滑块17上呈不同的空间角度安装。

优选的，本实施例中，反光镜14数目为三个，三个反光镜14安装角度固定，分别使相机的光轴指向前下方、后下方、正下方。

滑移装置位于相机15的前端，反光镜14均设置于滑块17面对相机15的一侧。第一动力部件驱动滑块17在滑轨16上移动并对正相机15的前端，使相机15的光轴能够投射到反光镜14上。

支撑机构包括第二动力部件12、连接件13，连接件13连接相机和镜片机构，第二动力部件12驱动连接件摆动。相机15和镜片机构分别固定连接于连接件13的两端，支撑机构连接在航空器上。

连接件13为中间平直，两端向下弯曲的杆，第二动力部件12的输出轴连接在连接件13的中间平直位置。连接件13为支撑机构中主要的支撑部件，为避免遮挡相机15和反光镜14的视线影响拍摄，连接件13位于相机15和反光镜14的上端并且与航空器连接，连接件13为一具有一定刚度和强度的杆，用来支撑相机15和滑轨16，维持相机15和滑轨16在高空位置处的稳定和正常工作。

第二动力部件12驱动连接件13摆动，连接件13带动镜片机构和相机15摆动。

相机15用来拍摄采集图像资料，相机15为卧式相机，相机15横卧摆放与连接件13固定连接，摄像头对着反光镜14的方向。第一动力部件驱动滑块17在滑轨16上移动，带动不同空间角度的反光镜14依次滑移到相机15的前端，相机15摄像头的光轴经过反光镜14的反射，改变拍摄方向。

本实施例中，反光镜14通过连杆与滑块17固定连接。三个反光镜呈不同的空间角度固定安装，分别使相机的光轴指向前下方、后下方、正下方。

滑块17通过第一动力部件的驱动在滑轨16上移动，当滑块17移动到某一反光镜对着相机时停止移动，此空间角度的反光镜14在相机15的前端，相机15通过该反光镜拍摄相应角度的影像，滑块继续移动，完成下一个方向上的拍摄。

由于拍摄过程中需要采集大量图像资料，每一个方向上采集图片的时间有限且要保证一定的效果，因此，本实施例中，滑轨16上设有限位装置，使滑块17在滑轨16上移动到固定位置后能够快速稳定停住，并且该位置经过预先的调整，使得反光镜与相机的相对位置能够达到相对好的拍摄效果。

本实施例中，相机15数目为一台，且相机15与连接件13固定连接。连接件13中间处连接于航空器上，两端的一端连接相机15，一端连接滑轨16，起到支撑和稳固相机15和滑轨16的作用。

本实施例中，相机15和镜片机构均与支撑机构连接，支撑机构连接航空器。支撑机构与相片和镜片机构均固定连接，将与相片和镜片机构作为一个整体连接于航空器上，航空器搭载相片和镜片机构在高空上实现不同角度倾斜摄影。

本实施例的拍摄过程为，例如，包含如下步骤：

1、驱动第一动力部件带动滑块17在滑轨16上移动，使三个不同角度的反光镜14依次滑移到相机15的前端进行拍摄，完成向前下方、向正下方、向后下方三个角度上的摄影；

2、驱动第二动力部件12带动连接件13向左或向右摆动，位置稳定后，进行拍摄，再次驱动第一动力部件带动滑块17在滑轨16上移动，使三个不同角度的反光镜14依次移动到相机15的前端进行拍摄，完成向左下方、向正下方、向右下方三个角度上的摄影；

上述步骤中，第一动力部件、第二动力部件12的转动顺序可根据不同的拍摄方向顺序进行调整，不局限于上述顺序过程。

实施例2

如图2所示，本实施例提供了一种用于航空器的旋转式单镜头倾斜摄影装置，其包括：第一动力部件21、第二动力部件22、连接件23、反光镜24、相机25、旋转转盘26。

镜片机构包括第一动力部件21、反光镜24、旋转转盘26，其中反光镜24的数目有三个，三个反光镜24均安装在旋转转盘26上，反光镜24在旋转转盘26上呈不同的空间角度安装。

本实施例中，三个反光镜24安装角度固定，分别使相机的光轴指向前下方、后下方、正下方。

旋转转盘26位于相机25的前端，镜片机构将三个不同空间角度安装的反光镜24旋转并对正相机25的前端，使相机25的光轴能够投射到反光镜24上。第一动力部件21为旋转转盘26的提供旋转的动力驱动。

支撑机构包括第二动力部件22、连接件23，支撑机构用来连接和支撑反光镜24和相机25，相机25和镜片机构分别固定连接于连接件23的两端，支撑机构连接在航空器上。

连接件23为中间平直，两端向下弯曲的杆，第二动力部件22的输出轴连接在连接件23的中间平直位置。连接件23为支撑机构中主要的支撑部件，为避免遮挡相机25和反光镜24的视线影响拍摄，连接件23位于相机25和镜片机构的上端并且与航空器连接，连接件23为一具有一定刚度和强度的杆，用来支撑相机25和旋转转盘26，维持相机25和旋转转盘26在高空位置处的稳定和正常工作。

第二动力部件22驱动连接件23摆动，连接件23带动旋转转盘26和相机25摆动。

相机25用来拍摄和采集影像资料。

本实施例中，相机25为卧式相机，相机25横向摆放，反光镜24位于相机25的光轴上。

旋转转盘26在第一动力部件21的驱动下旋转，带动不同空间角度的反光镜24依次旋转到相机25的前端，相机25摄像头的光轴经过反光镜24的反射，改变拍摄方向。

优选的，旋转转盘26水平放置，第一动力部件21安装在旋转转盘26的顶部，第一动力部件21的输出轴与旋转转盘26固定连接。连接件23连接在第一动力部件21的上方。

优选的，为避免旋转转盘26挡住相机25与反光镜24的视线，反光镜24安装在旋转转盘26的边缘或外侧。

本实施例中，相机25数目为一台，且相机25与连接件23固定连接。连接件23中间处连接于航空器上，两端的一端连接相机25，一端连接旋转转盘26，起到支撑和稳固相机25和旋转转盘26的作用。

本实施例中，相机25和镜片机构均与支撑机构连接，支撑机构连接航空器。支撑机构与相片和镜片机构均固定连接，将与相片和镜片机构作为一个整体连接于航空器上，航空器搭载相片和镜片机构在高空上实现不同角度倾斜摄影。

本实施例的拍摄过程为，例如，包含如下步骤：

1、驱动第一动力部件21带动旋转转盘旋转，使三个不同角度的反光镜24依次旋转到相机25的前端进行拍摄，完成向前下方、向正下方、向后下方三个角度上的摄影；

2、驱动第二动力部件22带动连接件23向左或向右旋转，位置稳定后，进行拍摄，再次驱动第一动力部件21旋转，使三个不同角度的反光镜依次旋转到相机25的前端进行拍摄，完成向左下方、向正下方、向右下方三个角度上的摄影；

上述步骤中，第一动力部件21、第二动力部件22的转动顺序可根据不同的拍摄方向顺序进行调整，不局限于上述顺序过程。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于航空器的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，所述单镜头倾斜摄影装置包括：镜片机构、支撑机构、相机；

所述镜片机构包括若干反光镜、切换装置和第一动力部件，若干所述反光镜呈不同的空间角度固定安装在所述切换装置上；

所述支撑机构包括连接件和第二动力部件，所述第二动力部件的输出轴和所述连接件固定连接；

所述相机设置于所述镜片机构的后方，所述反光镜在所述相机的光轴上；

所述相机和所述镜片机构分别固定连接于所述连接件的两端，所述支撑机构连接于航空器上；

通过所述第一动力部件驱动所述切换装置运动，带动所述不同空间角度的反光镜移动到所述相机前端，从而改变所述相机前后的拍摄方向；通过所述第二动力部件驱动所述连接件摆动，带动所述镜片机构和所述相机摆动，从而改变所述相机左右的拍摄方向。

2.如权利要求1所述的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，所述连接件为中间平直，两端向下弯曲的杆，所述第二动力部件的输出轴连接在所述连接件中间平直位置。

3.如权利要求1所述的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，所述相机为卧式相机，所述相机的数目为一台。

4.如权利要求1所述的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，所述切换装置为滑移装置，所述滑移装置包括滑轨和滑块，所述第一动力部件驱动所述滑块在所述滑轨上移动，若干所述反光镜呈不同空间角度安装在所述滑块上。

5.如权利要求4所述的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，所述反光镜均设置于所述滑块面对所述相机的一侧。

6.如权利要求1所述的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，所述切换装置为旋转转盘，所述反光镜呈不同空间角度安装在所述旋转转盘的边缘或外侧，所述第一动力部件驱动所述旋转转盘旋转。

7.如权利要求6所述的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，所述反光镜通过连杆与所述旋转转盘固定连接。

8.如权利要求1所述的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，所述反光镜数目为三个。

9.如权利要求8所述的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，三个所述反光镜安装角度固定，分别使所述相机的光轴指向前下方、后下方、正下方。

10.如权利要求1所述的单镜头倾斜摄影装置，其特征在于，所述相机和所述镜片机构均与所述支撑机构连接，所述支撑机构连接航空器。