CN205754545U - 一种无人机用紫外双光拍摄系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人机用紫外双光拍摄系统，本系统包括可见光拍摄系统、紫外拍摄系统和遥控切换系统；其中可见光拍摄系统包括：摄像机、可见光透镜、CCD或者CMOS芯片、第一信号放大器、第一A/D转换器、数字信号处理器、数字图像存储器、显示器、第二信号放大器、总控电路和分控电路；紫外拍摄系统包括：紫外透镜、滤光片、紫外探测器、紫外增强器、第二A/D转换器、处理器和译码驱动；遥控切换系统包括：遥控器、接收机、电子切换器、信号处理CPU、图像输出装置和电源电路。本无人机用紫外双光拍摄系统能够将可见光和紫外合二为一同时拍照或录取视频，同时可以做到可见光拍摄图像和紫外拍摄图像的实时切换。

Description

一种无人机用紫外双光拍摄系统

技术领域

本实用新型属于无人机摄像技术领域，具体涉及一种无人机用紫外双光拍摄系统。

背景技术

在高压设备出现故障电离放电时，根据电场强度(或高压差)的不同，会产生电晕、闪络或电弧。电离过程中，空气中的电子不断获得和释放能量。当电子释放能量即放电时，会辐射出光波和声波，还有臭氧、紫外线、微量的硝酸等。紫外成像技术，就是利用放电产生的紫外线信号，经处理后成像并与可见光图像叠加，达到确定电晕的位置和强度的目的，从而为进一步评价设备的运行情况提供依据。紫外成像技术，就是利用特殊的仪器接收放电产生的紫外线信号，经处理后成像并与可见光图像叠加，达到确定电晕的位置和强度的目的，从而为进一步评价设备的运行情况提供依据。由于电晕一般在正弦波的波峰或波谷产生，且高压设备的电晕在放电初期总是不连续、瞬间即逝的，紫外成像仪根据电晕的这个特性，在观测电晕时，有两种模式供选择。一种是活动模式，实时观察设备的放电情况，并实时显示一个与一定区域内紫外线光子总量成比例关系的数值，便于定量分析和比较分析。另一种是集成模式，将一定时间区域内(该区域长短可调)的紫外线光子显示并保留在屏幕上，按照先进先出(FIFO)和动态平均的算法实时更新。该模式下若正确调节仪器，可清楚地看到设备放电区域的形状和大小。

目前，随着无人机造价降低，无人机逐渐进入民用领域，由于无人机上可设置拍摄装置，通过遥控无人机用户可以实现航拍，不仅能为用户提供全新的拍摄角度，无论拍摄人像还是拍摄风景都可以适用，同时，在电网的日常运维中，经常要通过巡线来保证户外的架空线路的正常运行，因为架空线路为保证安全，离地面都有一定的高度，人凭肉眼很难观察，特别是线路或绝缘子只出现可细微的变化时，很难察觉，给安全留下了隐患。无人机技术的快速发展为电力巡检提供了新的有效手段。而使用带紫外成像和航拍功能的巡线无人机时，只要在线路下方，操控无人机即可近距离观察，并把实时航拍图像传至工作人员手中的电脑中，并且该无人机带有紫外热成像摄像头，能轻易发现线路运行中的故障点。同时人员不用登高亲自查验，减少了坠落和触电的可能，同时保障了线路的稳定运行和人员的安全。

中国专利申请CN201510815576.8公开了“一种无人机载用紫外成像电晕检测系统和方法”，该系统将来自待测区域的待测信号分别输入紫外光成像单元和可见光成像单元，用于获取待测信号的紫外光视频信号和可见光视频信号，并将获取的紫外光视频信号和可见光视频信号分别输入电源与控制板，然后电源与控制板将紫外光视频信号与可见光视频信号输出至图像存储板，用于生成分画面视频信号，实现紫外成像和可见光成像的分别采集，该系统必须采用两个独立的成像系统，即紫外成像系统和可见光成像系统分别使用不同的图像采集装置，需要两套独立的图像采集设备，不但增加了设备成本，也无法实现遥控紫外成像系统和可见光成像系统画面的实时切换。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型设计了一种用于电力巡检的无人机用紫外双光拍摄系统，本系统能够将可见光和紫外合二为一同时拍照或录取视频，同时可以做到可见光拍摄图像和紫外拍摄图像的实时切换。

为实现上述技术方案，本实用新型提供了一种无人机用紫外双光拍摄系统，包括：可见光

拍摄系统、紫外拍摄系统和遥控切换系统；

其中可见光拍摄系统包括，

用于采集图像的摄像机；

安装在摄像机上的可见光透镜；

与可见光透镜信号输出端相连接的CCD或者CMOS芯片，所述CCD或者CMOS芯片用于将可见光透镜中收集的光学信号转换成电学信号；

与CCD或者CMOS芯片信号输出端相连接的第一信号放大器，所述第一信号放大器用于放大CCD或者CMOS芯片转换的电学信号；

与第一信号放大器信号输出端相连接的第一A/D转换器，所述第一A/D转换器用于将电学信号转换成数字信号；

与第一A/D转换器信号输出端连接的数字信号处理器，所述数字信号处理器将数字信号进行压缩并转化为特定的图像文件格式；

与数字信号处理器信号输出端连接显示器，显示器用于数字信号的显示；以及

与CCD或者CMOS芯片信号输出端相连接的第二信号放大器；

与第二信号放大器信号输出端连接的总控电路，所述总控电路用于控制摄像机本体的各项功能；

与总控电路信号输出端连接的分控电路，所述分控电路的信号输出端与数字信号处理器连接；

紫外拍摄系统包括，

安装在摄像机上的紫外透镜；

安装在紫外透镜后端的滤光片，所述滤光片用于筛选紫外光；

安装在滤光片后端的紫外探测器，所述紫外探测器用于将紫外光信号转换成电学信号；

与紫外探测器信号输出端连接的紫外增强器，所述紫外增强器用于放大紫外探测器转换的电学信号；

与紫外增强器信号输出端连接的第二A/D转换器，所述第二A/D转换器用于将电学信号转换成数字信号；

与第二A/D转换器连接的处理器，所述处理器用于处理数字信号；

与处理器信号输出端连接的译码驱动，所述译码驱动用于锁存经过处理器处理过的数字信号；

遥控切换系统包括，

遥控器，所述遥控器用于输出控制信息；

接收机，所述接收机用于接收遥控器输出的控制信息；

与接收机信号输出端连接的电子切换器和信号处理CPU，所述电子切换器用于实现可见光图像和紫外图像的信号切换，信号处理CPU用于处理接收机接收的控制信号，所述电子切换器的信号输入端分别与可见光拍摄系统中的显示器和紫外拍摄系统中的译码驱动连接，所述信号处理CPU的信号输出端与可见光拍摄系统中的分控电路连接；

与电子切换器信号输出端连接的图像输出装置，所述图像输出装置用于图像的无线传输；以及

为总控电路、信号处理CPU和处理器提供电源的电源电路。

在上述技术方案中，摄像机上设置有独立的可见光透镜和紫外透镜，摄像机通过可见光透镜收集普通拍摄的光学信号，光学信号通过CCD或者CMOS芯片转换成电学信号，电学信号经过第一信号放大器的放大以后，经由第一A/D转换器转换成数字信号，数字信号经过数字信号处理器的处理，将数字信号进行压缩并转化为特定的图像文件格式，显示在显示器中，显示器通过电子切换器将数字图像传输至图像输出装置，图像输出装置可以将图像无线传输到相应的接受设备，从而实现无人机拍摄画面的实时传送。同时摄像机也通过紫外透镜收集光学信号，经过滤光片的滤光筛选后，将紫外光输送进入紫外探测器，紫外探测器上光敏源利用电子扫描电路对被测物的紫外图像进行扫描转换成电学信号，电学信号经紫外放大器的放大处理后进入第二A/D转换器，第二A/D转换器将电学信号转换成数字信号，数字信号进入处理器处理后，锁存于译码驱动中，译码驱动通过电子切换器将紫外成像的数字图像传输至图像输出装置，图像输出装置再将紫外成像的图像无线传输到相应的接受设备，从而实现无人机紫外成像画面的实时传送。

在上述技术方案中，通过安装在相机上的接收机可以接收遥控器的遥控指令，接收机可以直接将遥控指令传输给电子切换器，实现可见光拍摄图像和紫外拍摄图像的实时切换，同时遥控指令也可传输至信号处理CPU，信号处理CPU对相应的指令进行识别处理，然后将相应的指令发送给可见光拍摄系统中的分控电路或者紫外拍摄系统中的处理器，从而实现遥控器对可见光拍摄系统和紫外拍摄系统中各功能的调节。

优选的，所述紫外拍摄系统中设置有调谐滤波控制器，所述调谐滤波控制器的信号输出端与紫外探测器的信号输入端连接。由于紫外光虽然经过滤光片的过滤后依然可能存在杂色光的干扰，使用调谐滤波控制器可以进一步的对过滤的紫外进行分光处理，得到更为纯粹的紫外光，减少杂色光对紫外光的干扰。

优选的，所述可见光拍摄系统中数字信号处理器信号输出端连接有数字图像存储器。数字图像存储器用于存储经过数字信号处理器处理后的数字信号，方便数据的输出。

优选的，所述滤光片为日盲紫外滤光片。日盲紫外滤光片具有高透过、深截止和超薄等特点，工作波段250-280nm，尤其适用于电力系统的电晕探测，可以精确找到高压变电系统电晕放电的位置。

与现有技术相比，本实用新型采用的技术方案具有下述有益效果：

1)本系统只需一个摄像系统即可实现可见光和紫外合二为一同时拍照或录取视频，同时可以做到可见光拍摄图像和紫外拍摄图像的实时切换，结构简单，成本较低；

2)本系统通过遥控切换系统可实现对可见光拍摄系统和紫外拍摄系统各功能的远距离控制；

3)本系统可应用于电力巡检系统中，通过紫外拍摄系统和可见光拍摄系统的配合，有效解决了山区、丘陵等特殊地区人工巡检难的问题。

附图说明

图1为本实用新型中各部件的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通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，均属于本实用新型的保护范围。

实施例：一种无人机用紫外双光拍摄系统。

参照图1所示，一种无人机用紫外双光拍摄系统，包括可见光拍摄系统100、紫外拍摄系统200和遥控切换系统300；

其中可见光拍摄系统100包括，

用于采集图像的摄像机101；

安装在摄像机101上的可见光透镜102；

与可见光透镜102信号输出端相连接的CCD或者CMOS芯片103，所述CCD或者CMOS芯片103用于将可见光透镜102中收集的光学信号转换成电学信号；

与CCD或者CMOS芯片103信号输出端相连接的第一信号放大器104，所述第一信号放大器104用于放大CCD或者CMOS芯片103转换的电学信号；

与第一信号放大器104信号输出端相连接的第一A/D转换器106，所述第一A/D转换器106用于将电学信号转换成数字信号；

与第一A/D转换器106信号输出端连接的数字信号处理器108，所述数字信号处理器108将数字信号进行压缩并转化为特定的图像文件格式；

与数字信号处理器108信号输出端连接显示器110，显示器110用于数字信号的显示；以及

与CCD或者CMOS芯片103信号输出端相连接的第二信号放大器114；

与第二信号放大器114信号输出端连接的总控电路105，所述总控电路105用于控制摄像机101本体的各项功能；

与总控电路105信号输出端连接的分控电路107，所述分控电路107的信号输出端与数字信号处理器108连接；

紫外拍摄系统200包括，

安装在摄像机101上的紫外透镜201；

安装在紫外透镜201后端的滤光片202，所述滤光片202用于筛选紫外光；

安装在滤光片202后端的紫外探测器203，所述紫外探测器203用于将紫外光信号转换成电学信号；

与紫外探测器203信号输出端连接的紫外增强器204，所述紫外增强器204用于放大紫外探测器203转换的电学信号；

与紫外增强器204信号输出端连接的第二A/D转换器207，所述第二A/D转换器207用于将电学信号转换成数字信号；

与第二A/D转换器207连接的处理器208，所述处理器208用于处理数字信号；

与处理器208信号输出端连接的译码驱动209，所述译码驱动209用于锁存经过处理器208处理过的数字信号；

遥控切换系统300包括，

遥控器301，所述遥控器301用于输出控制信息；

接收机302，所述接收机302用于接收遥控器301输出的控制信息；

与接收机302信号输出端连接的电子切换器305和信号处理CPU303，所述电子切换器305用于实现可见光图像和紫外图像的信号切换，信号处理CPU303用于处理接收机302接收的控制信号，所述电子切换器305的信号输入端分别与可见光拍摄系统100中的显示器110和紫外拍摄系统200中的译码驱动209连接，所述信号处理CPU303的信号输出端与可见光拍摄系统100中的分控电路107连接；

与电子切换器305信号输出端连接的图像输出装置306，所述图像输出装置306用于图像的无线传输；以及

为总控电路105、信号处理CPU303和处理器208提供电源的电源电路304。

参照图1所示，摄像机101上设置有独立的可见光102和紫外透镜201，摄像机101通过可见光透镜102收集普通拍摄的光学信号，光学信号通过CCD或者CMOS芯片103转换成电学信号，电学信号经过第一信号放大器104的放大以后，经由第一A/D转换器106转换成数字信号，数字信号经过数字信号处理器108的处理，将数字信号进行压缩并转化为特定的图像文件格式，显示在显示器110中，显示器110通过电子切换器305将数字图像传输至图像输出装置306，图像输出装置306可以将图像307无线传输到相应的接受设备，从而实现无人机拍摄画面的实时传送。同时摄像机101也通过紫外透镜201收集光学信号，经过滤光片202的滤光筛选后，将紫外光输送进入紫外探测器203，紫外探测器203上光敏源利用电子扫描电路对被测物的紫外图像进行扫描转换成电学信号，电学信号经紫外增强器204的放大处理后进入第二A/D转换器207，第二A/D转换器207将电学信号转换成数字信号，数字信号进入处理器208处理后，锁存于译码驱动209中，译码驱动209通过电子切换器305将紫外成像的数字图像传输至图像输出装置306，图像输出装置306再将紫外成像的图像无线传输到相应的接受设备，从而实现无人机紫外成像画面的实时传送。

本实施例中，通过安装在摄像机101上的接收机302可以接收遥控器301的遥控指令，接收机302可以直接将遥控指令传输给电子切换器305，实现可见光拍摄图像和紫外拍摄图像的实时切换，同时接收机302也可将遥控指令传输至信号处理CPU303，信号处理CPU303对相应的指令进行识别处理，然后将相应的指令发送给可见光拍摄系统100中的分控电路107或者紫外拍摄系统200中的处理器208，从而实现遥控器301对可见光拍摄系统100和紫外拍摄系统200中各功能的调节。

参照图1所示，所述紫外拍摄系统200中设置有调谐滤波控制器205，所述调谐滤波控制器205的信号输出端与紫外探测器203的信号输入端连接。由于紫外光经过滤光片202的过滤后依然可能存在杂色光的干扰，使用调谐滤波控制器205可以进一步的对过滤的紫外进行分光处理，得到更为纯粹的紫外光，减少杂色光对紫外光的干扰。

参照图1所示，所述可见光拍摄系统100中数字信号处理器108信号输出端连接有数字图像存储器109。数字图像存储器109用于存储经过数字信号处理器108处理后的数字信号，方便数据的输出。

本实施例中，所述滤光片202为日盲紫外滤光片。日盲紫外滤光片具有高透过、深截止和超薄等特点，工作波段250-280nm，尤其适用于电力系统的电晕探测，可以精确找到高压变电系统电晕放电的位置。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种无人机用紫外双光拍摄系统，其特征在于包括：可见光拍摄系统(100)、紫外拍摄系统(200)和遥控切换系统(300)；

其中可见光拍摄系统(100)包括，

用于采集图像的摄像机(101)；

安装在摄像机(101)上的可见光透镜(102)；

与可见光透镜(102)信号输出端相连接的CCD或者CMOS芯片(103)；

与CCD或者CMOS芯片(103)信号输出端相连接的第一信号放大器(104)；

与第一信号放大器(104)信号输出端相连接的第一A/D转换器(106)；

与第一A/D转换器(106)信号输出端连接的数字信号处理器(108)；

与数字信号处理器(108)信号输出端连接显示器(110)；以及

与CCD或者CMOS芯片(103)信号输出端相连接的第二信号放大器(114)；

与第二信号放大器(114)信号输出端连接的总控电路(105)；

与总控电路(105)信号输出端连接的分控电路(107)；

紫外拍摄系统(200)包括，

安装在摄像机(101)上的紫外透镜(201)；

安装在紫外透镜(201)后端的滤光片(202)；

安装在滤光片(202)后端的紫外探测器(203)；

与紫外探测器(203)信号输出端连接的紫外增强器(204)；

与紫外增强器(204)信号输出端连接的第二A/D转换器(207)；

与第二A/D转换器(207)连接的处理器(208)；

与处理器(208)信号输出端连接的译码驱动(209)；

遥控切换系统(300)包括，

遥控器(301)；

接收机(302)；

与接收机(302)信号输出端连接的电子切换器(305)和信号处理CPU(303)；所述电子切换器(305)的信号输入端分别与可见光拍摄系统(100)中的显示器(110)和紫外拍摄系统(200)中的译码驱动(209)连接，所述信号处理CPU(303)的信号输出端与可见光拍摄系统(100)中的分控电路(107)连接；

与电子切换器(305)信号输出端连接的图像输出装置(306)；以及

为总控电路(105)、信号处理CPU(303)和处理器(208)提供电源的电源电路(304)。

2.如权利要求1所述的无人机用紫外双光拍摄系统，其特征在于：所述紫外拍摄系统(200)中设置有调谐滤波控制器(205)，所述调谐滤波控制器(205)的信号输出端与紫外探测器(203)的信号输入端连接。

3.如权利要求2所述的无人机用紫外双光拍摄系统，其特征在于：所述可见光拍摄系统(100)中数字信号处理器(108)信号输出端连接有数字图像存储器(109)。

4.如权利要求3所述的无人机用紫外双光拍摄系统，其特征在于：所述滤光片(202)为日盲紫外滤光片。