CN107345808A - 曝光时刻获取方法、脉冲信号获取装置、无人机和引闪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空摄影测量领域，具体而言，提供了一种曝光时刻获取方法、脉冲信号获取装置、无人机和引闪器。本发明通过获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号，将该触发信号转换为脉冲信号，依据脉冲信号的上升沿或下降沿获取相机的曝光时刻。脉冲信号的宽度与曝光持续时间的差值为曝光时刻的最大误差值，该最大误差值远小于传统方式中获取曝光时刻的误差，提高了获取曝光时刻的精确度。

Description

曝光时刻获取方法、脉冲信号获取装置、无人机和引闪器

技术领域

本发明涉及航空摄影测量领域，具体而言，涉及一种曝光时刻获取方法、脉冲信号获取装置、无人机和引闪器。

背景技术

无人机航空摄影测量工作中，需要记录相机在曝光时对应的时间，以便于计算曝光时间对应的位置坐标，如果记录的曝光时间不准确，则计算出的位置坐标与实际位置坐标将出现较大的误差，不能匹配出精确的拍照位置坐标，这就使得航空摄影测量需要大量的地面像控点。现有的测量中，通过将相机快门产生信号的时刻作为曝光时刻，但是由于相机快门发出快门信号到相机曝光会有延时，延时时间包括相机根据环境感光和设置进行曝光参数的计算、对焦等，每一次的曝光延时时间并不确定。例如，无人机通常的飞行速度为30m/s，使用快门信号作为曝光时刻，一般延时为150ms左右，这就使得根据曝光时间计算出的位置坐标与真实的位置坐标距离误差达到4.5m，由于延时是不确定的，则曝光时间计算出的位置坐标与真实的位置坐标距离误差也不能确定。因此，需要一种能够获取更精准曝光时刻且能预计距离误差的方式。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种曝光时刻获取方法、脉冲信号获取装置、无人机和引闪器，通过获取相机热靴触点的信号时间作为曝光时刻，以获取更精准曝光时刻。

为了达到上述的目的，本发明实施例采用的技术方案如下所述：

第一方面，本发明实施例提供了一种曝光时刻获取方法，所述方法包括：

获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号，将所述触发信号转换为脉冲信号；

依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻。

进一步地，所述触发信号的电平在导通整个曝光过程中保持不变。

进一步地，依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻的步骤包括：

将所述脉冲信号的上升沿或下降沿作为所述相机的曝光时刻。

进一步地，所述导通整个曝光过程的触发信号，通过相机热靴上位于中心的触点获得。

第二方面，本发明实施例提供了一种脉冲信号获取装置，所述装置包括相互连接的触发信号获取模块和脉冲信号转换模块；

所述触发信号获取模块用于与相机热靴的用于输出导通整个曝光过程触发信号的触点电连接，被配置为获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号；

所述脉冲信号转换模块用于与一时刻记录模块连接，被配置为将所述触发信号转换为脉冲信号，以便于所述时刻记录模块依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻。

进一步地，所述触发信号的电平在导通整个曝光过程中保持不变。

进一步地，所述时刻记录模块被配置为将所述脉冲信号的上升沿或下降沿作为所述相机的曝光时刻。

进一步地，所述导通整个曝光过程的触发信号，通过相机热靴上位于中心的触点获得。

第三方面，本发明实施例提供了一种无人机，该无人机包括相机、引闪器及GNSS模块，所述引闪器用于与相机热靴和GNSS模块电连接，被配置为获取相机热靴输出的导通整个曝光过程的触发信号，将所述触发信号转换为脉冲信号，所述GNSS模块被配置为依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻。

第四方面，本发明实施例提供了一种引闪器，包括脉冲信号获取装置，所述脉冲信号获取装置包括相互连接的触发信号获取模块和脉冲信号转换模块；

所述触发信号获取模块用于与相机热靴的用于输出导通整个曝光过程触发信号的触点电连接，被配置为获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号；

所述脉冲信号转换模块用于与一时刻记录模块连接，被配置为将所述触发信号转换为脉冲信号，以便于所述时刻记录模块依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻。

本发明实施例提供的曝光时刻获取方法、脉冲信号获取装置、无人机和引闪器，通过获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号，将该触发信号转换为脉冲信号，依据脉冲信号的上升沿或下降沿获取相机的曝光时刻。脉冲信号的宽度与曝光持续时间的差值为曝光时刻的最大误差值，该最大误差值远小于传统方式中获取曝光时刻的误差，提高了获取曝光时刻的精确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的无人机的组成示意图。

图2是相机热靴的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的信号获取模块的电路结构示意图。

图4是脉冲信号与曝光时间的关系示意图。

图5是本发明实施例提供的信号获取模块的电路结构示意图脉冲信号获取装置。

图6是本发明实施例提供的脉冲信号获取装置的组成示意图。

图7是本发明实施例提供的曝光时刻获取方法的流程示意图。

图标：1-无人机；10-相机；11-热靴；111-触点；20-引闪器；21-脉冲信号获取装置；22-触发信号获取模块；23-脉冲信号转换模块；211-第一电源；212-第二电源；213-上拉电阻；214-分压电路；214a-第一电阻；214b-第二电阻；215-开关管；215a-控制极；215b-第一电极；215c-第二电极；30-GNSS模块；216-第三电阻；217-第四电阻；218-第五电阻；30’-时刻记录模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参照图1，本发明实施例提供的无人机1包括相机10，无人机1的相机10包括热靴11，请参照图2，是相机10的热靴11的结构示意图，本实施例中，该示意图为索尼A7的热靴示意图，不同的相机厂商制作的相机可能热靴的形状结构有差异。热靴11包括多个触点111，无人机1需要拍照时，无人机1的飞控系统向相机10发送控制信号，相机10接收到控制信号后，热靴11的触点111产生触发信号，触发引闪器20工作，相机10完成曝光动作。

在相机10曝光的过程中，热靴11的某些触点的信号会导通整个曝光过程，该曝光过程为相机10曝光的全过程，包括曝光前后的准备过程。本发明所述的触发信号为导通整个曝光过程的信号。发明人经过对多款相机进行测试，例如型号为索尼A7、佳能5D的相机，发现触发信号的时间长度取决于相机的快门速度，相机的快门速度越快，触发信号的时间长度越短。而相机的快门速度与相机的闪光同步速度(即曝光时间长度)有关，快门速度越快，闪光同步速度越快，曝光时间越短，相机完成曝光的动作在触发信号存在时间内，因此，如果触发信号时间长度与曝光时间的长度差值不大，那么将触发信号持续的时间内的某一时刻作为相机的曝光时刻可以减少现有技术中定义的曝光时刻与真实的曝光时刻的误差，如果该触发信号时间长度与曝光时间长度能确定，则因此确定的曝光时刻与真实的曝光时刻的误差范围也可以确定。发明人经过对大量相机的测试，发现相机热靴的触发信号的时间长度与曝光时间长度的误差远小于通过快门信号作为曝光时刻的误差，一般在10ms左右。因此，只要提取到触发信号就可以得到精准度高且具有误差参考的曝光时刻。

本发明实施例提供的无人机1还包括引闪器20及全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)模块30。该引闪器20用于与相机10的热靴11和GNSS模块30电连接，被配置为获取相机10的热靴11输出的导通整个曝光过程的触发信号，将触发信号转换为脉冲信号。GNSS模块30被配置为依据脉冲信号的上升沿或下降沿获取相机10的曝光时刻。该GNSS模块30可以为全球卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)模块、格洛纳斯卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GLONASS)模块、伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system，GALILEO)模块或北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)模块，本发明实施例对此不做限定。

发明人经过测试，发现热靴11上的触发信号具有开漏特性，不能被直接检测到，因此需要将该触发信号进行提取，为了不增加额外的装置，增加相机10的体积，本发明实施例提供的无人机1中，发明人对引闪器20进行改进，通过引闪器20将触发信号转换为脉冲信号，本发明实施例提供的引闪器20包括脉冲信号获取装置21。请参照图3，该脉冲信号获取装置21包括相互连接的触发信号获取模块22和脉冲信号转换模块23。触发信号获取模块22用于与相机10的热靴11的用于输出导通整个曝光过程触发信号的触点111电连接，触发信号获取模块22被配置为获取相机10的热靴11触点111输出的导通整个曝光过程的触发信号。脉冲信号转换模块23用于与时刻记录模块30’连接，被配置为将触发信号转换为脉冲信号，在本实施例中，时刻记录模块30’为GNSS模块30，被配置为依据脉冲信号的上升沿或下降沿获取相机10的曝光时刻。触发信号获取模块22可以为引入触发信号的接口，请参照图4，是脉冲信号转换模块23的电路示意图，该脉冲信号转换模块23包括第一电源211、第二电源212、上拉电阻213、分压电路214及开关管215。上拉电阻213一端与相机10热靴11的用于输出导通整个曝光过程的触发信号的触点111电连接，另一端与第一电源211电连接。分压电路214通过上拉电阻213与第一电源211电连接。开关管215包括控制极215a、第一电极215b及第二电极215c，控制极215a与分压电路214电连接，第一电极215b接地，第二电极215c与第二电源212电连接并与GNSS模块30连接。输出导通整个曝光过程的触发信号的触点111的有效电平为低电平，该低电平为触点的导通压降，由于不同的相机厂商生产的热靴使用电路的差异，使得触点的导通压降不同，因此采用分压电路214进行分压，分压电路214包括第一电阻214a和第二电阻214b，第一电阻214a和第二电阻214b串联于上拉电阻213和地之间，控制极215a电连接于第一电阻214a和第二电阻214b之间。分压电路214用于将第一电源211进行分压以使：当用于输出导通整个曝光过程的触发信号的触点111导通时，经分压电路214分压后的电压不导通开关管215，此时，第二电极215c输出第二电源212的电压；当用于输出导通整个曝光过程的触发信号的触点111不导通时，经分压电路214分压后的电压导通开关管215，此时，第二电极215c输出的电压为零。即当输出导通整个曝光过程的触发信号的触点111导通时，第二电极215c输出第二电源212的电压，当输出导通整个曝光过程的触发信号的触点111不导通时，第二电极215c输出电压为零。通过引闪器20，将不能直接提取的触发信号转换为脉冲信号。转换后的脉冲信号进入GNSS模块30，GNSS模块30依据该脉冲信号的上升沿或下降沿获取相机10的曝光时刻。该上升沿为触发信号产生的时刻，下降沿为触发信号结束的时刻，如下表所示，是发明人测试的快门时间与脉冲信号的宽度的关系。

快门时间(s)	1/100	1/250	1/500	1/750	1/1000	1/1250
							脉冲宽度(ms)	19	12.5	10.6	9.6	9.2	9.0

表1

从表中可以看出，相机的快门速度越快，触发信号的时间长度越短。

请参照图5，是发明人测试的一款相机在曝光时经引闪器20提取出的脉冲信号与曝光时间的关系，其中，T1为脉冲宽度，T2为相机快门完成曝光的时间，容易理解，T2包含于T1内，才能完成闪光灯的工作。在该测试结果中，T1＝10ms，T2＝4ms，因为T2位于T1内，如果取脉冲信号的上升沿或者下降沿为曝光时刻，则误差的上限为10-4＝6ms，以无人机1飞行速度为30m/s计算，以上得到的6ms的曝光时刻误差引起的位置误差不超过0.18m，远小于通过相机快门信号作为曝光时刻引起的误差，而且能够得到曝光时刻误差范围0～6ms作为位置计算的参照依据。在其他实施例中，通过一些适应性的改进，可以将上升沿往后，或者下降沿往前的某时刻作为曝光时刻，可以理解的，这些适应性改进都是依据上升沿或下降沿得到的曝光时刻，本实施例对此不做限定。

由于不同的相机厂商生产的相机的热靴协议不对外开放，使得热靴上多个触点111的信号的含义不明，一些触点输出的触发信号提取出来后电平不平稳，可能会导致误差，为了提高准确率，本发明实施例中，引闪器20连接的热靴11的触点111输出的触发信号的电平在导通整个曝光过程中保持不变，经过对多款相机的测试统计，这个触点111在位置上位于相机10的热靴11的中心，在大小上大于其他触点，该触点111是相机的通用触点，满足热靴标准ISO518。

请参照图6，在本实施例中，开关管215为三极管，三极管的基极电连接于第一电阻214a和第二电阻214b之间，三极管的源极接地，三极管的漏极通过一第三电阻216与第二电源212电连接，三极管的漏极与GNSS模块30连接。作为优选的，为了加强电路的稳定性，脉冲信号获取模块还包括第四电阻217及第五电阻218，第四电阻217的一端电连接于第一电阻214a和第二电阻214b之间，另一端与三极管的基极电连接，第五电阻218的一端电连接于第四电阻217和三极管的基极之间，第五电阻218的另一端接地，第四电阻217和第五电阻218可用于保护电路。

容易理解的，本发明实施例提供的引闪器20还可以应用于除无人机1外的其他载体上，例如，在其他实施例中，本发明实施例提供的引闪器20应用于机器人上，该机器人搭载有相机和时刻记录模块，该时刻记录模块可以为单片机或者GNSS模块，引闪器20与相机、时刻记录模块均连接。此外，需要说明的是，该脉冲信号获取装置21可以集成在引闪器20内，也可以与引闪器20分开设置，例如脉冲信号获取装置21可以集成在一电路板上，在需要的时候与相机和时刻记录模块连接。

本发明实施例提供的无人机1通过引闪器20获取相机热靴上输出的导通整个曝光过程的触发信号，将触发信号转换为脉冲信号，GNSS模块依据脉冲信号的上升沿或下降沿获取相机的曝光时刻，曝光时刻的误差值远小于传统方式中获取曝光时刻的误差，提高了获取曝光时刻的精确度，且能评估误差值的范围，为航测距离提供参考。

请参照图7，本发明实施例还提供了一种曝光时刻获取方法，该曝光时刻获取方法包括以下步骤：

步骤S210，获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号。

步骤S220，将所述触发信号转换为脉冲信号。

步骤S230，依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻。

其中，步骤S210和步骤S220可以通过本发明实施例提供的脉冲信号获取装置21执行，步骤S230可以通过GNSS模块30或时刻记录模块30’执行。由于相应的原理及工作流程在前述实施例中已经阐述，此处对每个步骤不再赘述。

综上所述，本发明实施例提供了一种曝光时刻获取方法、脉冲信号获取装置、无人机和引闪器，通过获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号，将该触发信号转换为脉冲信号，依据脉冲信号的上升沿或下降沿获取相机的曝光时刻。脉冲信号的宽度与曝光持续时间的差值为曝光时刻的最大误差值，该最大误差值远小于传统方式中获取曝光时刻的误差，提高了获取曝光时刻的精确度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

Claims (10)

1.一种曝光时刻获取方法，其特征在于，所述方法包括：

获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号，将所述触发信号转换为脉冲信号；

依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻。

2.根据权利要求1所述的曝光时刻获取方法，其特征在于，所述触发信号的电平在导通整个曝光过程中保持不变。

3.根据权利要求1所述的曝光时刻获取方法，其特征在于，依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻的步骤包括：

将所述脉冲信号的上升沿或下降沿作为所述相机的曝光时刻。

4.根据权利要求1-3任一项所述的曝光时刻获取方法，其特征在于，所述导通整个曝光过程的触发信号，通过相机热靴上位于中心的触点获得。

5.一种脉冲信号获取装置，其特征在于，所述装置包括相互连接的触发信号获取模块和脉冲信号转换模块；

所述触发信号获取模块用于与相机热靴的用于输出导通整个曝光过程触发信号的触点电连接，被配置为获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号；

所述脉冲信号转换模块用于与一时刻记录模块连接，被配置为将所述触发信号转换为脉冲信号，以便于所述时刻记录模块依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻。

6.根据权利要求5所述的脉冲信号获取装置，其特征在于，所述触发信号的电平在导通整个曝光过程中保持不变。

7.根据权利要求5所述的脉冲信号获取装置，其特征在于，所述时刻记录模块被配置为将所述脉冲信号的上升沿或下降沿作为所述相机的曝光时刻。

8.根据权利要求5-7任一项所述的脉冲信号获取装置，其特征在于，所述导通整个曝光过程的触发信号，通过相机热靴上位于中心的触点获得。

9.一种无人机，其特征在于，包括相机、引闪器及GNSS模块，所述引闪器用于与相机热靴和GNSS模块电连接，被配置为获取相机热靴输出的导通整个曝光过程的触发信号，将所述触发信号转换为脉冲信号，所述GNSS模块被配置为依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻。

10.一种引闪器，其特征在于，所述引闪器包括脉冲信号获取装置，所述脉冲信号获取装置包括相互连接的触发信号获取模块和脉冲信号转换模块；

所述触发信号获取模块用于与相机热靴的用于输出导通整个曝光过程触发信号的触点电连接，被配置为获取相机热靴触点输出的导通整个曝光过程的触发信号；

所述脉冲信号转换模块用于与一时刻记录模块连接，被配置为将所述触发信号转换为脉冲信号，以便于所述时刻记录模块依据所述脉冲信号的上升沿或下降沿获取所述相机的曝光时刻。