CN113252008B - 一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法 - Google Patents

一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113252008B
CN113252008B CN202110415023.9A CN202110415023A CN113252008B CN 113252008 B CN113252008 B CN 113252008B CN 202110415023 A CN202110415023 A CN 202110415023A CN 113252008 B CN113252008 B CN 113252008B
Authority
CN
China
Prior art keywords
camera
breadth
shooting
airplane
remote sensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110415023.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113252008A (zh
Inventor
许冲
何祥丽
刘博扬
唐声权
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Natural Hazards
Original Assignee
National Institute of Natural Hazards
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Natural Hazards filed Critical National Institute of Natural Hazards
Priority to CN202110415023.9A priority Critical patent/CN113252008B/zh
Publication of CN113252008A publication Critical patent/CN113252008A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113252008B publication Critical patent/CN113252008B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04—Interpretation of pictures
    • G01C11/06—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area
    • G01C11/12—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area the pictures being supported in the same relative position as when they were taken
    • G01C11/26—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area the pictures being supported in the same relative position as when they were taken using computers to control the position of the pictures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/86—Combinations of radar systems with non-radar systems, e.g. sonar, direction finder
    • G01S13/867—Combination of radar systems with cameras
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/882—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for altimeters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

本发明提供一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法。该方法包括：启动航空遥感成像系统，通过航空遥感成像系统获取飞机速度和飞机相对地面的距离；根据当前时刻飞机相对地面的距离和镜头焦距实时计算得到相机拍摄幅面大小；比较实时计算得到的相机拍摄幅面大小与预定的作业高度幅面大小，如果二者的变化率超过第一预设阈值，则调整镜头焦距，使得实时计算得到的相机拍摄幅面大小满足要求；根据当前时刻飞机速度和相机拍摄幅面控制调整相机拍摄频率，使得相机拍摄得到的前后两帧图像的重叠区域不小于第二预设阈值。本发明可以减小地形起伏变化对拍摄的景物幅面的影响，使得拍摄的图像条带宽度更均匀。

Description

一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法
技术领域
本发明涉及航空遥感技术领域，尤其涉及一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法。
背景技术
航空遥感成像系统主要包括高分辨率CCD相机、镜头和图像处理器三部分，在相机分辨率和景物距离不变的情况下，可通过改变镜头的视场调节图像分辨率，视场越宽图像分辨率越低，反之则越高。
万米以上的高空遥感作业，拍摄幅面大，效率高，不需要考虑地形起伏变化，几百米甚至几十米的低空遥感作业，拍摄幅面小，效率低，可根据地形起伏随时调整高度。在获取可见光图像时，为了避免云层遮挡同时兼顾工作效率和图像分辨率，飞机飞行高度一般在2000~3000米，采用高分辨率相机和窄视场镜头可满足作业要求。
飞机在进行遥感作业时飞行高度基本保持不变，由于飞行高度较低，在地形起伏比较大的山区为确保成像的幅宽基本一致，需要通过一定的控制算法对相机和镜头进行调节，确保获得清晰的图像和比较固定的地面景物幅面，同时还需保证前后两张图片有足够的重叠区域，确保图像处理器能够进行图像拼接，并形成连续的条带图像。因此，针对2000~3000米的航空遥感作业方式需要设计专门的航空遥感成像系统控制方法。
发明内容
为了保证飞机在2000~3000米进行遥感作业时可以获得清晰的图像和比较固定的地面景物幅面，本发明提供一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法。
本发明提供的一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法，包括：
启动航空遥感成像系统，通过航空遥感成像系统获取飞机速度和飞机相对地面的距离；
根据当前时刻飞机相对地面的距离和镜头焦距实时计算得到相机拍摄幅面大小；比较实时计算得到的相机拍摄幅面大小与预定的作业高度幅面大小，如果二者的变化率超过第一预设阈值，则调整镜头焦距，使得实时计算得到的相机拍摄幅面大小满足要求；
根据当前时刻飞机速度和相机拍摄幅面控制调整相机拍摄频率，使得相机拍摄得到的前后两帧图像的重叠区域不小于第二预设阈值。
进一步地，所述通过航空遥感成像系统获取飞机速度和飞机相对地面的距离，具体包括：
航空遥感成像系统通过机载惯导和雷达高度计的数据接口接收飞机惯导数据和雷达高度计测量数据；
根据飞机惯导数据，解算出飞机速度；根据雷达高度计测量数据，解算出飞机相对地面的距离。
进一步地，计算得到相机拍摄幅面大小的计算频率高于相机拍摄频率。
进一步地，所述根据当前时刻飞机相对地面的距离和镜头焦距实时计算得到相机拍摄幅面大小，具体包括：
根据镜头焦距f按照公式（1）和公式（2）计算得到横向视场角度Qw和纵向视场角度Qh：
Qw=2arctan(Cw/2f) (1)
Qh=2arctan(Ch/2f) (2)
其中，Cw为相机感光模块的宽度，Ch为相机感光模块的高度；
根据横向视场角度Qw、纵向f视场角度Qh和飞机相对地面的距离L按照公式（3）和公式（4）计算得到相机拍摄幅面的横向宽度W和纵向宽度H：
W=2Ltan(Qw/2) (3)
H=2Ltan(Qh/2) (4)。
进一步地，所述比较实时计算得到的相机拍摄幅面大小与预定的作业高度幅面大小，具体为：比较相机拍摄幅面的横向宽度W和作业高度幅面的横向宽度W0；
对应地，按照公式（5）计算二者的变化率dw：
dw= (W0-W)/ W0 (5)。
进一步地，所述第一预设阈值设置为±10%。
进一步地，所述第二预设阈值设置为1/3；
对应地，根据当前时刻飞机速度V和相机拍摄幅面的纵向宽度H按照公式（6）计算相机拍摄频率F：
F=V/(0.66H) (6)。
本发明的有益效果：
本发明提供的航空遥感窄视场相机拍摄控制方法，采用实时获取飞机的速度和相对地面的距离计算相机拍摄幅面大小的变化和拍摄频率的变化，通过实时调整镜头焦距确保拍摄图像的幅面大小保持一致，进而确保了图像分辨率保持一致，使得拍摄的图像条带宽度更均匀，减小了地形起伏变化对拍摄的景物幅面的影响；通过控制相机拍摄频率，确保前后两帧图像的重叠区域不小于三分之一，满足图像拼接处理的需求，减少了飞机速度变化对前后两帧图像重叠区域的影响，从而减少了对飞机飞行高度和速度的控制要求，提高了航空遥感成像系统的适应能力。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法的流程示意图之一；
图2为本发明实施例提供的一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法的流程示意图之二；
图3为本发明实施例提供的地形高度变化时镜头焦距调整的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1所示，本发明实施例提供一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法，包括：
S101：启动航空遥感成像系统，通过航空遥感成像系统获取飞机速度和飞机相对地面的距离；
具体地，打开航空遥感成像系统电源总开关，启动时序电源控制器，各分系统和设备按预定的时序加电，加电完成后系统开始自检，全系统正常后进入工作模式。然后，所述通过航空遥感成像系统获取飞机速度和飞机相对地面的距离，具体包括：航空遥感成像系统通过机载惯导和雷达高度计的数据接口接收飞机惯导数据和雷达高度计测量数据；根据飞机惯导数据，解算出飞机速度；根据雷达高度计测量数据，解算出飞机相对地面的距离。
S102：根据当前时刻飞机相对地面的距离和镜头焦距实时计算得到相机拍摄幅面大小；比较实时计算得到的相机拍摄幅面大小与预定的作业高度（例如2500米）幅面大小，如果二者的变化率超过第一预设阈值，则调整镜头焦距，使得实时计算得到的相机拍摄幅面大小满足要求；
S103：根据当前时刻飞机速度和相机拍摄幅面控制调整相机拍摄频率，使得相机拍摄得到的前后两帧图像的重叠区域不小于第二预设阈值。
需要说明的是，当航空遥感成像系统处于工作模式时，则重复执行上述步骤，当航空遥感成像系统由工作模式改为待机模式或系统关机时，则停止相机拍摄。
本发明实施例提供的航空遥感窄视场相机拍摄控制方法，采用实时调整镜头焦距和相机拍摄频率的方式，减小了地形起伏变化对拍摄的景物幅面的影响，以及飞机速度变化对前后两帧图像重叠区域的影响，使得拍摄的图像条带宽度更均匀，同时也减少了对飞机飞行高度和速度的控制要求，提高了航空遥感成像系统的适应能力。
作为一种可实施方式，所述根据当前时刻飞机相对地面的距离和镜头焦距实时计算得到相机拍摄幅面大小，具体包括：
根据镜头焦距f按照公式（1）和公式（2）计算得到横向视场角度Qw和纵向视场角度Qh：
Qw=2arctan(Cw/2f) (1)
Qh=2arctan(Ch/2f) (2)
其中，Cw为相机感光模块的宽度，Ch为相机感光模块的高度；可以通过镜头伺服机构获取镜头焦距f。一般而言，相机为CCD相机，CCD相机感光模块的宽度Cw=36mm，CCD相机感光模块的高度Ch=24mm。
根据横向视场角度Qw、纵向f视场角度Qh和飞机相对地面的距离L按照公式（3）和公式（4）计算得到相机拍摄幅面的横向宽度W和纵向宽度H：
W=2Ltan(Qw/2) (3)
H=2Ltan(Qh/2) (4)。
需要说明的是，由于相机拍摄幅面大小与飞机实时高度相关，所以相机拍摄幅面大小的计算频率应高于相机拍摄频率（如相机拍摄频率是2帧/秒，计算频率不低于3次/秒），并且在每次拍摄前完成计算和调整。
作为一种可实施方式，所述比较实时计算得到的相机拍摄幅面大小与预定的作业高度幅面大小，具体为：比较相机拍摄幅面的横向宽度W和作业高度幅面的横向宽度W0；
对应地，按照公式（5）计算二者的变化率dw：
dw= (W0-W)/ W0 (5)。
结合图1和图2，实际应用中，所述第一预设阈值设置为±10%，即如果变化率dw超过±10%，则调整镜头焦距f，使拍摄的图像幅面大小与预定的幅面大小基本保持一致（即变化率dw不超过±10%）。如图3所示，表示飞机从A点运动到B点后，相对地面距离发生变化，如果镜头焦距不变，则拍摄的景物幅面将变小（实线区域），必须减小镜头焦距，将视野扩大到虚线区域，从而保持拍摄的景物幅面基本一致。
作为一种可实施方式，所述第二预设阈值设置为1/3；即为了进行图像拼接，应保证前后两帧图像的重叠区域不小于三分之一。拍摄频率F与飞机速度V和图像幅面的纵向宽度H相关，对应地，根据当前时刻飞机速度V和相机拍摄幅面的纵向宽度H按照公式（6）计算相机拍摄频率F：
F=V/(0.66H) (6)。
然后，根据拍摄频率F可以计算出两帧图像的拍摄间隔，通过定时器控制相机的快门。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法，其特征在于，包括：
启动航空遥感成像系统，通过航空遥感成像系统获取飞机速度和飞机相对地面的距离；
根据当前时刻飞机相对地面的距离和镜头焦距实时计算得到相机拍摄幅面大小；比较实时计算得到的相机拍摄幅面大小与预定的作业高度幅面大小，如果二者的变化率超过第一预设阈值，则调整镜头焦距，使得实时计算得到的相机拍摄幅面大小满足要求；所述根据当前时刻飞机相对地面的距离和镜头焦距实时计算得到相机拍摄幅面大小，具体包括：
根据镜头焦距f按照公式（1）和公式（2）计算得到横向视场角度Qw和纵向视场角度Qh：
Qw=2arctan(Cw/2f) (1)
Qh=2arctan(Ch/2f) (2)
其中，Cw为相机感光模块的宽度，Ch为相机感光模块的高度；
根据横向视场角度Qw、纵向视场角度Qh和飞机相对地面的距离L，按照公式（3）和公式（4）计算得到相机拍摄幅面的横向宽度W和纵向宽度H：
W=2Ltan(Qw/2) (3)
H=2Ltan(Qh/2) (4)
根据当前时刻飞机速度和相机拍摄幅面控制调整相机拍摄频率，使得相机拍摄得到的前后两帧图像的重叠区域不小于第二预设阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过航空遥感成像系统获取飞机速度和飞机相对地面的距离，具体包括：
航空遥感成像系统通过机载惯导和雷达高度计的数据接口接收飞机惯导数据和雷达高度计测量数据；
根据飞机惯导数据，解算出飞机速度；根据雷达高度计测量数据，解算出飞机相对地面的距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算得到相机拍摄幅面大小的计算频率高于相机拍摄频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比较实时计算得到的相机拍摄幅面大小与预定的作业高度幅面大小，具体为：比较相机拍摄幅面的横向宽度W和作业高度幅面的横向宽度W0；
对应地，按照公式（5）计算二者的变化率dw：
dw= (W0-W)/ W0 (5)。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设阈值设置为±10%。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二预设阈值设置为1/3；
对应地，根据当前时刻飞机速度V和相机拍摄幅面的纵向宽度H，按照公式（6）计算相机拍摄频率F：
F=V/(0.66H) (6)。
CN202110415023.9A 2021-04-17 2021-04-17 一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法 Active CN113252008B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110415023.9A CN113252008B (zh) 2021-04-17 2021-04-17 一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110415023.9A CN113252008B (zh) 2021-04-17 2021-04-17 一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113252008A CN113252008A (zh) 2021-08-13
CN113252008B true CN113252008B (zh) 2022-09-20

Family

ID=77221054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110415023.9A Active CN113252008B (zh) 2021-04-17 2021-04-17 一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113252008B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113654526B (zh) * 2021-07-30 2023-11-14 北京控制与电子技术研究所 一种低空快速飞行条件下的光电吊舱扫描方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3060966B1 (en) * 2014-07-30 2021-05-05 SZ DJI Technology Co., Ltd. Systems and methods for target tracking
CN105373132A (zh) * 2015-11-26 2016-03-02 北京浩恒征途航空科技有限公司 一种基于自动巡航无人机的低空遥感系统及遥感方法
CN108205235B (zh) * 2016-12-19 2020-09-08 东莞前沿技术研究院 光电遥感系统的扫描方法
CN107014827B (zh) * 2017-04-24 2023-09-19 国家电网公司 基于影像处理的输电线路缺陷分析方法、装置和系统
CN112154391A (zh) * 2019-07-31 2020-12-29 深圳市大疆创新科技有限公司 确定环绕航线的方法、航拍方法、终端、无人飞行器及系统
CN110716586A (zh) * 2019-11-14 2020-01-21 广州极飞科技有限公司 无人机的拍照控制方法、装置、无人机和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN113252008A (zh) 2021-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10353403B2 (en) Autonomous flying device, control method of autonomous flying device, and non-transitory recording medium
WO2019136315A3 (en) Systems and methods for volumetric sizing
WO2020200093A1 (zh) 对焦方法、装置、拍摄设备及飞行器
WO2021016897A1 (zh) 航测方法、拍摄控制方法、飞行器、终端、系统及存储介质
US10621456B2 (en) Distance measurement method and apparatus, and unmanned aerial vehicle
CN105187723A (zh) 一种无人飞行器的摄像处理方法
CN106973221B (zh) 基于美学评价的无人机摄像方法和系统
CN106530239B (zh) 基于大视场仿生鱼眼的小型无人旋翼机移动目标低空跟踪方法
CN113252008B (zh) 一种航空遥感窄视场相机拍摄控制方法
WO2021081707A1 (zh) 数据处理方法、装置、可移动平台及计算机可读存储介质
CN110716586A (zh) 无人机的拍照控制方法、装置、无人机和存储介质
US20200177797A1 (en) Photographing Method and Photographing Apparatus for Terminal, and Terminal
CN112650267A (zh) 一种对飞行器的飞行控制方法、装置及飞行器
CN110139038B (zh) 一种自主环绕拍摄方法、装置以及无人机
CN113391644B (zh) 一种基于图像信息熵的无人机拍摄距离半自动寻优方法
AU2019212641B2 (en) Voronoi cropping of images for post field generation
US10602064B2 (en) Photographing method and photographing device of unmanned aerial vehicle, unmanned aerial vehicle, and ground control device
CN113950610A (zh) 设备控制方法、装置及计算机可读存储介质
CN114545963A (zh) 一种优化多无人机全景监控视频的方法、系统及电子设备
CN113271409B (zh) 一种组合相机、图像采集方法及航空器
KR101008972B1 (ko) 투영왜곡을 개선한 항공사진 촬영 시스템
CN103096107B (zh) 三维显示器系统及其控制方法
CN214776631U (zh) 一种航空器组合相机及航空器
CN113645397A (zh) 移动目标对象的跟踪方法、装置及跟踪系统
CN112334853A (zh) 航线调整方法、地面端设备、无人机、系统和存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant