CN108622428A - 多摄像机无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多摄像机无人机,设置有机体,机体底部经旋转机构连接有摄像机吊舱,其关键在于:该摄像机吊舱内设置有用于采集全景图像的主摄像机,以及至少两台用于采集分隔图像的分摄像机,该分摄像机的焦距大于主摄像机的焦距,所述主摄像机和分摄像机的图像输出端分别与控制系统的图像输入端组连接,所有所述分摄像机采集的分隔图像组合成的组合画面包含所述全景图像。有益效果:采用本发明的多摄像机无人机,能同步采集全景图像,以及全景图像各个分隔区域的图像,并且采集的分隔图像细节更加清楚,方便图像的后期编辑。

Description

多摄像机无人机
技术领域
本发明涉及图像采集领域,特别是涉及一种多摄像机无人机。
背景技术
在摄像机的各个参数中,焦距是一个非常重要的指标。镜头焦距的长短决定了被摄物在成像介质上成像的大小,也就是相当于物和象的比例尺。对于同一摄像机,当对同一距离远的同一个物体进行拍摄时,镜头焦距短,所成的像小,拍摄的视场角大,能够将很大范围内的景象拍摄下来。但是拍摄出的画面细节很小,不够清楚。
根据公式f=wD/W和f=hD/H,其中,f为焦距,w为成像宽度,D为物距,W为拍摄目标宽度,h为成像高度,H为拍摄目标高度。可以得出,摄像机成像的大小与焦距成正比。为了放大图像,使细节更加清楚,就必须拉大焦距。
但是,根据公式ah=2arctg(h/2f)和av=2arctg(v/2f),其中,ah为水平视场角,av为垂直视场角。如果镜头焦距拉大,拍摄的视场角就会变小,只能拍摄到图像的一部分区域。所以,一个摄像机不能同时采集同一画面的全景图像和清晰图像。
发明内容
为解决以上技术问题,本发明提供一种多摄像机无人机,通过主摄像机采集全景图像,并通过多台分摄像机同步采集全景图像各个区域的放大图像。
技术方案如下:
一种多摄像机无人机,设置有机体,机体底部经旋转机构连接有摄像机吊舱,其关键在于:该摄像机吊舱内设置有用于采集全景图像的主摄像机,以及至少两台用于采集分隔图像的分摄像机,该分摄像机的焦距大于主摄像机的焦距,所述主摄像机和分摄像机的图像输出端分别与控制系统的图像输入端组连接,所有所述分摄像机采集的分隔图像组合成的组合画面包含所述全景图像。
通过主摄像机采集拍摄目标的全景图像,并通过多个焦距较大的分摄像机分别采集全景图像各个区域的放大图像。这样就能同时采集拍摄目标的全景图像和各个区域的放大图像。
更进一步的,所述摄像机吊舱的前部设置有支撑框架,该支撑框架的中央位置设置有主框格,该主框格安装有所述主摄像机,所述主框格的四周设置有至少两个分框格,所有分框格围绕主框格均匀分布,且每个分框格均安装有所述分摄像机,所有所述分摄像机的拍摄视线与主摄像机相互平行且朝向一致。
主摄像机和分摄像机分别放置在主框格和分框格中,如果其中一台摄像机出现故障,能很方便地更换新摄像机,不会耽误拍摄时间。
更进一步的,所述控制系统设置有至少三个图像滤波器、图像存储器、无线通信模块和控制器,其中一个图像滤波器与所述主摄像机连接,其余图像滤波器分别与所述分摄像机一一对应连接;
所有所述图像滤波器的滤波输出端均连接有图像存储器,所述图像存储器与控制器双向连接,所述控制器与无线通信模块双向连接,所述控制器通过无线通信模块与上位机进行通信。
每个图像输入端对应一个滤波器,这样,就能同时对各个摄像机采集的图像进行滤波,避免图像时间延迟,方便后期的影像剪切编辑。
更进一步的,所有所述图像滤波器连接在同一所述图像存储器上,所述图像存储器设置输入端组,该输入端组与所有所述滤波器一一对应连接,所述输入端组中的每个输入端对应一个存储区。
图像滤波器对主摄像机发送的全景图像,以及分摄像机发送的分隔图像同步进行滤波去噪处理,并将处理后的图像发送给图像存储器,全景图像和分隔图像存储在对应的存储中。不会遗漏各个摄像机拍摄的图像,在需要切换各个区域的图像时,控制器只需要从该区域的对应存储区中调取图像即可,方便图像切换。
更进一步的,所述主摄像机和分摄像机均为电控调焦摄像机,所述主摄像机的调焦控制端与所述控制器的主镜头控制端连接,所述控制器设置有分镜头控制端,该分镜头控制端与所有分摄像机的调焦控制端连接。为了保证主摄像机的放大倍数与分摄像机的放大倍数一致,所有所述分摄像机的焦距与主摄像机的焦距之间的比值相等且保持不变。这样就能避免出现分摄像机与主摄像机之间的放大倍数不一致,造成二者拍摄的画面不协调。
更进一步的,所述主摄像机和所有分摄像机均设置有结构一致的电控调焦镜头,该电控调焦镜头设置有镜筒,镜筒的前后两端之间设置有直线导轨、透镜组和线性步进电机,该线性步进电机驱动透镜组在直线导轨上前后滑动,所述线性步进电机与控制器连接。
更进一步的,所述旋转机构设置有电机安装座,该电机安装座固定所述机体的底部,所述电机安装座内安装有水平旋转电机,该水平旋转电机的转动轴穿出所述电机安装座的底部,并与水平旋转盘固定,该水平旋转盘经竖直旋转机构连接所述摄像机吊舱,所述水平旋转电机的控制端与控制系统的水平旋转控制端连接。
所述竖直旋转机构设置有吊舱安装座,该吊舱安装座的顶部与所述水平旋转盘固定,底部开有与所述摄像机吊舱相配合的安装槽,该安装槽的侧壁上设置有竖直旋转电机,该竖直旋转电机的传动轴与所述摄像机吊舱的一侧固定,所述所述摄像机吊舱的另一侧经轴承与安装槽固定,所述竖直旋转电机的控制端与所述控制系统的竖直旋转控制端连接。
有益效果:采用本发明的多摄像机无人机,能同步采集全景图像,以及全景图像各个分隔区域的图像,并且采集的分隔图像细节更加清楚,方便图像的后期编辑。
附图说明
图1为本发明的结构图;
图2为摄像机吊舱1的结构图;
图3为支撑框架4的结构图;
图4为电控调焦镜头的结构图;
图5为支撑框架4的安装结构示意图;
图6为控制系统的结构框图;
图7为旋转机构的安装机构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1-7所示,一种多摄像机无人机,设置有机体a,机体a底部经旋转机构连接有摄像机吊舱1。该旋转机构设置有电机安装座b1,该电机安装座b1固定所述机体a的底部,电机安装座b1内安装有水平旋转电机b2,电机安装座b1底部设置有与水平旋转电机b2的转动轴相配合的轴承。所述水平旋转电机b2的转动轴经轴承穿出所述电机安装座b1的底部后,与设置在电机安装座b1下方的水平旋转盘b3固定。
该水平旋转盘b3的底部设置有吊舱安装座c1,该吊舱安装座c1的底部开有与摄像机吊舱1相配合的安装槽,所述摄像机吊舱1安装在安装槽内。
该安装槽的侧壁上设置有竖直旋转电机c2,该竖直旋转电机c2的传动轴经轴承与所述摄像机吊舱1的一侧固定。所述所述摄像机吊舱1的另一侧经轴承与安装槽固定。
所述竖直旋转电机c2的控制端与所述控制系统的竖直旋转控制端连接。水平旋转电机b2的控制端与控制系统的水平旋转控制端连接。
所述摄像机吊舱1内设置有用于采集拍摄目标的全景图像S的主摄像机,以及用于采集拍摄目标的分隔图像S’的分摄像机3。主摄像机2和分摄像机3均为电控调焦摄像机,该电控调焦摄像机设置有电控调焦镜头和成像设备11,该电控调焦镜头设置有镜筒7,镜筒7的前后两端之间设置有直线导轨8、透镜组9和线性步进电机10。直线导轨8分为上导轨和下导轨,上导轨和下导轨均设置在镜筒7内壁上,且分别位于镜筒7顶部和底部,镜筒7的后端连接成像设备11。
所述透镜组9设置在上导轨和下导轨之间,且分别与上导轨和下导轨滑动连接。所述线性步进电机10设置在镜筒7的后端,线性步进电机10的推杆与透镜组固定。所述线性步进电机10的控制端作为调焦控制端与控制器连接。
所述主摄像机2的调焦控制端与控制器的主镜头控制端连接,所述控制器设置有分镜头控制端,该分镜头控制端与所有分摄像机3的调焦控制端连接。
所述摄像机吊舱1的前部设置有用于固定主摄像机2和分摄像机3的支撑框架4。该支撑框架4的中央位置设置有矩形的主框格5,该主框格5的上下左右四个方向分别设置有1个矩形的分框格6。
4个分框格6围绕主框格5均匀分布,且通过连接柱5a与主框格5固定。每个分框格6均通过固定柱6a与摄像机吊舱1的内壁固定。所述主框格5和分框格6的前后框口处均设置有卡扣,所述主摄像机的成像设备11主框格5通过卡扣固定在主框格5中。所述分摄像机3的成像设备11通过卡扣固定在分框格6中。
所述摄像机吊舱1的前端开有与所述主框格5配合的主镜头窗口,以及与分框格6配合的分镜头窗口。所述主摄像机2的镜头沿主镜头窗口穿出摄像机吊舱1,所述分摄像机的镜头沿分镜头窗口穿出摄像机吊舱1。
所述摄像机吊舱1的前部设置有支撑框架4,该支撑框架4的中央位置设置有主框格5,该主框格5用于安装主摄像机2,主摄像机2通过设置在主框格5中的卡扣卡紧。
所述主框格5的四周设置有4个分框格6,所述分框格6围绕主框格5均匀分布。该分框格6用于安装分摄像机3,该分摄像机3通过设置在分框格6中的卡扣卡紧。所有所述分摄像机3的拍摄视线与主摄像机2相平行且朝向一致。
所述分摄像机3的焦距大于主摄像机2的焦距,所述主摄像机2和分摄像机3的图像输出端经数据传输线分别与控制系统的图像输入端连接,该控制系统设置在摄像机吊舱1的后部。
所述控制系统设置有至少三个图像滤波器、图像存储器、无线通信模块和控制器,其中一个图像滤波器与所述主摄像机2的图像输出端连接,其余图像滤波器分别与所述分摄像机3的图像输出端一一对应连接。
所有所述图像滤波器的滤波输出端均连接有图像存储器,所述图像存储器与控制器双向连接,所述控制器通过无线通信模块与上位机进行通信。
所有所述图像滤波器连接在同一所述图像存储器上,所述图像存储器设置输入端组,该输入端组与所有所述滤波器一一对应连接,所述输入端组中的每个输入端对应一个存储区。
主摄像机2和分摄像机3分别全景图像S和组合画面S’通过数据传输线发送给对应的图像滤波器,图像滤波器对全景图像S和组合画面S’进行滤波后,将信息发送给对应的存储区进行存储。控制器根据输入输出模块输入的图像旋转信息d从图像存储器中调取对应的图像信息,并经无线通信模块发送给上位机显示。
最后需要说明的是,上述描述仅仅为本发明的优选实施例,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下,可以做出多种类似的表示,这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多摄像机无人机,设置有机体(a),机体(a)底部经旋转机构连接有摄像机吊舱(1),其特征在于:该摄像机吊舱(1)内设置有用于采集全景图像S的主摄像机(2),以及至少两台用于采集分隔图像的分摄像机(3),该分摄像机(3)的焦距大于主摄像机(2)的焦距,所述主摄像机(2)和分摄像机(3)的图像输出端分别与控制系统的图像输入端组连接,所有所述分摄像机(3)采集的分隔图像组合成的组合画面S’包含所述全景图像S。
2.根据权利要求1所述多摄像机无人机,其特征在于:所述摄像机吊舱(1)的内设置有支撑框架(4),该支撑框架(4)的中央位置设置有主框格(5),该主框格(5)安装有所述主摄像机(2),所述主框格(5)的四周设置有至少两个分框格(6),且每个分框格(6)均安装有所述分摄像机(3),所有所述分摄像机(3)的拍摄视线与主摄像机(2)相平行且朝向一致。
3.根据权利要求1所述多摄像机无人机,其特征在于:所述控制系统设置有至少三个图像滤波器、图像存储器、无线通信模块和控制器,其中一个图像滤波器与所述主摄像机(2)的图像输出端连接,其余图像滤波器分别与所述分摄像机(3)的图像输出端一一对应连接;
所有所述图像滤波器的滤波输出端均连接有图像存储器,所述图像存储器与控制器双向连接,所述控制器通过无线通信模块与上位机进行通信。
4.根据权利要求3所述多摄像机无人机,其特征在于:所有所述图像滤波器连接在同一所述图像存储器上,所述图像存储器设置输入端组,该输入端组与所有所述滤波器一一对应连接,所述输入端组中的每个输入端对应一个存储区。
5.根据权利要求3所述多摄像机无人机,其特征在于:所述主摄像机(2)和分摄像机(3)均为电控调焦摄像机,所述主摄像机(2)的调焦控制端与所述控制器的主镜头控制端连接,所述控制器设置有分镜头控制端,该分镜头控制端与所有分摄像机(3)的调焦控制端连接,所有所述分摄像机(3)的焦距与主摄像机(2)的焦距之间的比值相等且保持同步变化。
6.根据权利要求5所述多摄像机无人机,其特征在于:所述主摄像机(2)和所有分摄像机(3)均设置有结构一致的电控调焦镜头,该电控调焦镜头设置有镜筒(7),镜筒(7)的前后两端之间设置有直线导轨(8)、透镜组(9)和线性步进电机(10),该线性步进电机(10)驱动透镜组(9)在直线导轨(8)上前后滑动,所述线性步进电机(10)与控制器连接。
7.根据权利要求1所述多摄像机无人机,其特征在于:所述旋转机构设置有电机安装座(b1),该电机安装座(b1)固定所述机体(a)的底部,所述电机安装座(b1)内安装有水平旋转电机(b2),该水平旋转电机(b2)的转动轴穿出所述电机安装座(b1)的底部,并与水平旋转盘(b3)固定,该水平旋转盘(b3)经竖直旋转机构连接所述摄像机吊舱(1),所述水平旋转电机(b2)的控制端与控制系统的水平旋转控制端连接。
8.根据权利要求7所述多摄像机无人机,其特征在于:所述竖直旋转机构设置有吊舱安装座(c1),该吊舱安装座(c1)的顶部与所述水平旋转盘(b3)固定,底部开有与所述摄像机吊舱(1)相配合的安装槽,该安装槽的侧壁上设置有竖直旋转电机(c2),该竖直旋转电机(c2)的传动轴与所述摄像机吊舱(1)的一侧固定,所述所述摄像机吊舱(1)的另一侧经轴承与安装槽固定,所述竖直旋转电机(c2)的控制端与所述控制系统的竖直旋转控制端连接。
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