CN210201937U - 一种影像采集装置 - Google Patents

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Feng Wang
王峰
Han Shi
石汉
Guangyao Xie
谢光耀
Zelin Wang
王泽霖
Zhenghao Ren
任正昊
Zhongdi Yu
余忠迪
Guoyun Song
宋国云
Zhiru Zhu
朱志儒
Shengyuan Liu
刘生元
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Abstract

本实用新型公开一种影像采集装置,特别是一种设置在航空器上用于进行影像采集的装置。本实用新型包括两个镜头轴线相互交叉设置的影像采集镜头,及控制模块、操纵影像采集镜头运动的机构和用于存储采集的信息的存储器,其特征在于两个影像采集镜头以固定夹角固定设置于三轴云台上,三轴云台上的三个转轴分别由三个驱动模块驱动,装置中设置有微处理器(MCU)控制三个驱动模块运动。本实用新型中还可设置有惯性测量单元(IMU)。本实用新型实用新型中将主动增稳云台和传统倾斜摄影的采集结构进行结合,有效的解决了传统用于航空测量的倾斜摄影设备在采集过程中跟随无人机机体倾斜而采集出的影像在偏航轴、横滚轴和俯仰轴的旋偏角较大且不可控的问题。

Description

一种影像采集装置
技术领域
本实用新型涉及一种影像采集装置,特别是一种设置在航空器上用于进行影像采集的装置。本实用新型包括两个镜头轴线相互交叉设置的影像采集镜头,及操纵影像采集镜头运动的机构和用于存储采集的信息的存储器。
背景技术
现广泛采用的一种实体建模方法是利用飞机航测,采集得到对被测影像采集点的分割图像,再利用计算机技术最终获得实体建模的图像。其具体使用的影像采集装置为多镜头倾斜相机,即前、后、左、右四个倾斜摄影镜头和一个垂直摄影镜头构成的五镜头倾斜相机。
如CN103047971A 公开的一种经济型机载倾斜数码航空摄影系统,由前、后、左、右四个倾斜摄影单元、一个垂直摄影单元、连接底板、微型GPS导航仪、系统控制器八部分组成。各摄影单元均由CCD工作相机、相机固定件、相机旋转座、相机防护罩组成,四个倾斜摄影单元可绕连接底板平面旋转多个角度,垂直摄影单元垂直固定于连接底板平面;相机控制线、电源线通过分线盒与系统控制器相连,GPS导航仪数据输出端口与系统控制器相连。系统各器件除控制器外均固定在连接底板上,系统通过系统控制器实现等时或等距摄影及GPS导航数据同步获取。
又如201510610328X发明专利公开的一种三维双目相机云台实验装置,它包括底座、转台、支撑架、相机支座承载板、直齿条齿轮调距机构、两个相机支座、两个相机转台、两个相机支撑板、五台伺服电机。本发明通过控制器发送指令给相应的伺服电机,控制该发明装置实时调整左右两台相机的间距、左右两台相机的旋转角度、左右两台相机的整体俯仰角度。
虽然这一类多镜头倾斜相机具有多种优点,但因现阶段采集影像时多使用无人机,会受无人机允许载荷的限制。
为解决现有技术的不足,出现了重量较低的由两个镜头构成的影像采集装置。例如中国实用新型专利2016207942681公开的一种双轴转动倾斜相机,其包括基座及设于基座的第一舵机、第二舵机、第一内置相机、第二内置相机和控制板;所述控制板控制连接所述第一舵机、所述第二舵机、所述第一内置相机和所述第二内置相机;所述第一舵机驱动连接所述第一内置相机,所述第一内置相机在所述第一舵机的驱动下围绕第一轴线作自转;所述第二舵机驱动连接所述第二内置相机,所述第二内置相机在所述第二舵机的驱动下围绕第二轴线作自转;所述第一轴线与所述第二轴线处于同一平面并相互垂直。本实用新型可以实现五个方向的拍摄,同时每个方向的角度可以任意调节,丰富了产品的应用范围,而且可以有效地减轻重量,从而利于航空摄影。但这一影像采集装置因其两镜头调整方向相互垂直,各镜头采集的影像对应位置调整较为困难,另一方面在使用中也无法克服因飞机飞行姿态造成的误差,例如无人机飞行姿态发生俯仰或横滚产生的影像倾角误差,以及无人机在校正偏航时的做转弯动作产生的影像旋角的误差,因此其成相质量不理想,严重时将无法满足航测的要求。
发明内容
本实用新型提供一种可克服现有技术不足的影像采集装置。
本实用新型的一种影像采集装置,包括两个镜头轴线相互交叉设置的影像采集镜头,及控制模块、操纵影像采集镜头运动的机构和用于存储采集的信息的存储器,其两个影像采集镜头以固定夹角固定设置于三轴云台上,三轴云台上的三个转轴分别由三个驱动模块驱动,装置中设置有微处理器(MCU)控制三个驱动模块运动。本实用新型由于镜头是固定于云台上,对影像采集位置的调整是通过对云台的调整实现,因此头采集的影像对应位置是去确定的,不存在现有技术中的不足。
优选地,本实用新型的影像采集装置中还有用于检测装置加速度的惯性测量单元(IMU),惯性测量单元测量得到的信息馈入微处理器,克服因飞行运动变化带来的像差。
或者优选地本实用新型的影像采集装置中还有惯性测量单元(IMU),所述的惯性测量单元(IMU)中有用于检测装置加速度的加速度传感器、用于检测影像采集装置姿态的陀螺仪和用于测量真实航向角的磁力计,测量单元测量得到的信息馈入微处理器,得到横滚状态参数、航向修正参数和俯仰修正参数,用于实时调控云台的姿态,使装置采集的镜头能最大程度保持与被采集影像正确的位置,使所采集的影像质量得以保证。
本实用新型所述的影像采集装置的两镜头的摄影轴线夹角优选为90度。
在本发明实用新型中将主动增稳云台和传统倾斜摄影的采集结构进行结合,有效的解决了传统用于航空测量的倾斜摄影设备在采集过程中跟随无人机机体倾斜而采集出的影像在偏航轴、横滚轴和俯仰轴的旋偏角较大且不可控的问题,同时控制模块中所包含的加速度传感器、磁力计、陀螺仪等传感器融合计算可提供触发影像采集实时的影像采集模块的绝对角度,提高后期空中三角计算的精度和效率。
附图说明
附图1为本实用新型立体状态示意图,附图2为本实用新型主视位置示意图,附图3为附图1的右视图,附图4为镜头绕201轴顺时针转动45度的示意图。
附图中:101为控制模块,201为云台的俯仰(Pitch)轴,202为云台的横滚(Roll)轴,203为云台的偏航(Yaw)轴,301为俯仰(Pitch)驱动模块,302为横滚(Roll)驱动模块,303为偏航(Yaw)驱动模块,401和402分别为两个镜头。
具体实施方式
本实用新型以下结合附图和实施例进行详细解说。
本实施例的两镜头401和402分别垂直固定于云台(请在图中给云台一个标号)上,参见附图,云台的201、202和203分别俯仰(Pitch)轴、横滚(Roll)轴和偏航(Yaw)轴。这三个轴分别由驱动模块301、302和303作用,以实现对云台俯仰、横滚和偏航的状态调整。同时在装置中设置有控制模块101,在控制模块101中设置有:存储器用于存储航线数据以及相关控制代码;电源管理单元用于该装置的电源分配,将输入的电源依据各个功能模块的需求进行变压分配;微处理器(MCU)用于根据原始航线、地面分辨率、航向重叠度及航速计算和分割原始航线的影像采集间隔,及向各驱动模块提供调整控制指令;惯性测量单元(IMU)中有加速度传感器、磁力计和陀螺仪等传感器,以及融合计算器,用于提供触发影像采集实时的影像采集模块的绝对角度,并将装置的实时的偏航角(Yaw)、横滚角(Roll)和俯仰角(Pitch)等参数提供给微处理器(MCU)。
本实用新型工作时,由惯性测量单元(IMU)中的各传感器收集相关的参数,经整合计算处理后送入微处理器(MCU)中,微处理器(MCU)存储有事先设置的航线参数及影像采集间隔参数、航向重叠度参数及与航速匹配的操作程序和控制操作程序,在接收到(IMU)提供的实时测量参数后,对这些变量进行实时计算处理,并根据所得到相关的控制信号控制驱动模块301、302、303运动,将云台的偏航角(Yaw)、横滚角(Roll)和俯仰角(Pitch)调整到合适的位置,同时相机镜头401和402进行实时影像采集,并将所采集的信息存储于存储器中,或者实时发送到地面控制中心。具体使用中,本实用新型在作业时可先采集左向右向影像,然后将云台的偏航轴旋转90度,使两镜头分别采集前向和后向的影像,在完成所述作业后又可将偏航轴回转90度,使云台的俯仰轴顺时针旋转45度后的状态,通过该状态可采集下向的影像。如此实现现有五镜头影像采集的所有影像信息。

Claims (4)

1.一种影像采集装置,包括两个镜头轴线相互交叉设置的影像采集镜头,及控制模块、操纵影像采集镜头运动的机构和用于存储采集的信息的存储器,其特征在于两个影像采集镜头以固定夹角固定设置于三轴云台上,三轴云台上的三个转轴分别由三个驱动模块驱动,装置中设置有微处理器MCU控制三个驱动模块运动。
2.根据权利要求1所述的影像采集装置,其特征在于装置中还有用于检测装置加速度的惯性测量单元IMU,惯性测量单元测量得到的信息馈入微处理器。
3.根据权利要求根据权利要求1所述的影像采集装置,其特征在于装置中还有惯性测量单元IMU,所述的惯性测量单元IMU中有用于检测装置加速度的加速度传感器、用于检测装置姿态的陀螺仪和用于测量真实航向角的磁力计,惯性测量单元测量得到的信息馈入微处理器。
4.根据权利要求1或2或3所述的影像采集装置,其特征在于两镜头的摄影轴线夹角为90度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022000137A1 (zh) * 2020-06-28 2022-01-06 深圳市大疆创新科技有限公司 可移动平台系统及其控制方法和装置

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