CN213109832U - 一种航摄仪及航摄装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种航摄仪及航摄装置，涉及航空摄影测量技术领域，它包括搭载云台和拍摄组件，拍摄组件包括至少两台并排分布的拍摄相机，任意两相邻拍摄相机对向设置，且两者之间存在一个主平面，该主平面平行于所述两相机的两个主光轴；任意两相邻拍摄相机中，其中一台拍摄相机的视场角的一半为α，另一台拍摄相机的视场角的一半为β，两者的主光轴之间投影在其主平面上的夹角为γ，γ的值大于或等于α+β的值，航摄装置搭载有该航摄仪。本实用新型通过对拍摄相机的排布方式和拍摄角度进行改进，能够有效降低各拍摄相机之间航片拍摄的重叠率，从而尽量使每张拍摄航片更有使用价值。

Description

一种航摄仪及航摄装置

技术领域

本实用新型涉及航空摄影测量技术领域，具体而言，涉及一种航摄仪及航摄装置。

背景技术

目前，航摄装置的航摄仪上一般都配备有两个及以上的相机进行拍摄取景，而现有航摄仪上的多个相机之间排布方式和安装角度不是很合理，导致某些相机容易拍摄无用航片的问题，即某一个或多个相机拍摄的航片与其余相机拍摄的航片重叠率过高。

有鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种航摄仪，该航摄仪通过对拍摄相机的排布方式和拍摄角度进行改进，能够有效降低各拍摄相机之间航片拍摄的重叠率，从而尽量使每张拍摄航片更有使用价值；

本实用新型的第二个目的在于提供一种航摄装置，该装置搭载有上述航摄仪，能够在高空条件下，拍摄出重叠率较低的拍摄航片。

本实用新型的实施例是这样实现的：一种航摄仪，包括搭载云台和拍摄组件，拍摄组件包括至少两台拍摄相机，每台拍摄相机均安装在搭载云台上；所有拍摄相机并排分布，任意两相邻拍摄相机对向设置，且任意两相邻拍摄相机之间存在一个主平面，该主平面平行于该两拍摄相机的主光轴；

任意两相邻拍摄相机中，其中一台拍摄相机投影在两者间主平面上的视场角的一半为α，另一台拍摄相机投影在两者间主平面的视场角的一半为β，两者的主光轴之间投影在其主平面上的夹角为γ，γ的值大于或等于α+β的值。

进一步地，任意两相邻拍摄相机的视场在主平面上的投影相交。

进一步地，搭载云台上可拆卸地安装有定位件，定位件上设置有可供所有拍摄相机安装的工位。

进一步地，搭载云台包括相互连接的第一关节臂和第二关节臂，定位件可转动地安装在第二关节臂上，第二关节臂上安装有用于驱动定位件绕自身转动轴心线转动的俯仰电机。

进一步地，第一关节臂与第二关节臂可转动连接，且第一关节臂上安装有用于驱动第二关节臂绕自身转动轴心线转动的横滚电机。

进一步地，第一关节臂上安装有偏航电机，偏航电机的输出轴与第一关节臂固定连接，偏航电机上具有与外部平台连接的连接部。

进一步地，拍摄相机的镜头为可更换镜头，且拍摄相机上设置有散热部。

进一步地，定位件上设置有散热部。

一种航摄装置，包括上述的航摄仪。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供的航摄仪通过对多个拍摄相机的排布方式进行改进，让所有拍摄相机之间直线并排或并列平行分布，具备了相互之间拍摄视场的投射方向更有规律且更容易调控的条件，再通过将相邻的拍摄相机之间调整倾斜角度，两者的主光轴相互交叉并满足一定角度条件，从而使得在相应拍摄高度及以上的高度所有相机拍摄的航片之间重叠率大大降低，让每一张航片更具有使用价值。

此外，本实用新型实施例实施例还提供了一种航摄装置，该装置搭载有上述航摄仪，能够在高空条件下，拍摄出重叠率较低甚至几乎不会重叠的拍摄航片，对于高空拍摄具有更大的实用意义。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的航摄仪的结构示意图；

图2为图1所示航摄仪的主视示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的拍摄相机的分布示意图；

图4为图2所示航摄仪的拍摄视场的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的拍摄相机的视场角的表达示意图；

图6为本实用新型实施例提供的γ的值小于α+β的值的拍摄视场的分布示意图；

图7为本实用新型实施例提供的γ的值等于α+β的值的拍摄视场的分布示意图；

图8为本实用新型实施例提供的γ的值大于α+β的值的拍摄视场的分布示意图。

图标：1-第一关节臂；2-第二关节臂；3-拍摄相机；4-俯仰电机； 5-横滚电机；6-偏航电机；7-主平面；11-第一连板；12-第二连板；21- 支板；22-底板；31-拍摄视场；31a-主光轴一；31b-主光轴二；32-重叠区域。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参阅图1和图2，本实施例提供的一种航摄仪包括搭载云台和拍摄组件，该拍摄组件包括至少两台拍摄相机3，搭载云台用于搭载整个拍摄组件，即表示每台拍摄相机3均安装在该搭载云台上，该搭载云台能够给予拍摄组件稳定的拍摄空间和环境，拍摄组件中的拍摄相机3用于进行航摄拍照，尤其是处于高空环境中，每台拍摄相机3对不同角度的环境进行拍摄。

为了避免出现不同拍摄的航片相互之间重叠率过高的问题，所有拍摄相机3并排分布，该并排分布不仅指每个拍摄相机3的图像传感器相互平行，即所有图像传感器能够通过平移得到；而且并排分布还指所有拍摄相机3可以呈一字形排布，即所有拍摄相机的主光轴位于同一平面内，也可以是所有拍摄相机3呈波浪形排布，所有主光轴或部分主光轴相互错开，即如图3所示的形式，具体地，以任意两相邻的拍摄相机3为例说明，任意两相邻拍摄相机3对向设置，即表示两者的镜头相向排布，使得两者的主光轴即主光轴一31a和主光轴二31b，能够同面或异面相交，该两相邻的拍摄相机3之间存在一个主平面7，该主平面7平行或穿过两者的主光轴一31a和主光轴二31b，根据主平面的定义不同，也可以是该主平面7穿过主光轴一31a或主光轴二31b中的一者，另一者位于该主平面7内或者与该主平面7平行，即表示当另一者位于该主平面7内，此时的相邻的拍摄相机3一字并排分布，当另一者与该主平面7 平行，此时的相邻的拍摄相机3相互错开分布。

确定了所有拍摄相机3的相互位置，即所有拍摄相机3并排直线(一字)分布且主光轴同面的形式，以及部分或全部拍摄相机3相互错开分布 (波浪)的形式，然后需要确定拍摄相机3的拍摄角度，即拍摄视场31 所涉及的范围。首先要确定拍摄相机3视场角的概念，请参阅图5，拍摄相机3的视场角θ的计算，拍摄相机3内部图像传感器的长边长度为l，短边长度为w，宽度方向的视场角(此处的宽度方向指沿短边长度w的方向)的计算公式为：

其中，f表示图像传感器到镜头的距离，即相机的焦距；

长度方向的视场角(此处的长度方向指沿长边长度l的方向)的计算公式为：

其中，f表示图像传感器到镜头的距离，即相机的焦距；

其次对视场角的关系作出限定，请参阅图4，相邻拍摄相机3中，其中一台拍摄相机3投影在两者间的主平面7上的视场角的一半为α，另一台拍摄相机3投影在两者间的主平面7上的视场角的一半为β，主光轴一31a和主光轴二31b之间投影在其主平面7上的夹角为γ，夹角γ可以是异面或同面形成，即表示主光轴一31a和主光轴二31b位于同一平面内形成同面的夹角γ，主光轴一31a和主光轴二31b不位于同一平面内形成异面的夹角γ，该夹角γ的值大于或等于α+β的值。这样便能有效较低相邻拍摄相机3之间拍摄视场31的重叠率。

请参阅图6，为γ的值小于α+β的值，重叠区域32相对较大，即重叠率较高；请参阅图7，为γ的值大于α+β的值，重叠率几乎为0，尤其是拍摄高度越高，重叠率可完全消失；请参阅图8，为γ的值等于α+β的值，重叠区域32很小且只存在于两拍摄相机3之间距离的投射区域内，只要两拍摄相机3足够靠近，可使重叠率能够趋近于0。当然，相邻拍摄相机3之间的重叠率有效降低后，所有拍摄相机3的重叠率即有效降低，使得每一张航片更具有使用价值。需要说明的是，为了得到有效的拍摄航片，作为优选地，相邻拍摄相机3靠近或接触，任意两相邻拍摄相机3的视场在主平面7上的投影相交，以使该相邻拍摄相机3的拍摄视场31相交，即表示相邻拍摄相机3距离足够近，拍摄视场31相交点离拍摄相机 3也很近，不会出现相邻拍摄相机3因为距离特别远而进行高空拍摄因拍摄高度不够而出现的重叠拍摄现象。通过对拍摄相机3的位置进行进一步限制，当进行高空拍摄时，所拍摄的航片重叠率很低且几乎为0。

为了能够使拍摄组件中拍摄相机3进行全景拍摄，请再次参阅图1和图2，搭载云台上可拆卸地安装有定位件(定位件)，定位件上设置有可供所有拍摄相机3安装的工位，定位件可以是板状体，也可以是多组杆的并排组合形式，还可以是箱型结构，能够给每台拍摄相机3提供连接搭载云台的平台，此处的定位件采用箱型结构形式，其一侧表面开设有安装孔或安装槽，每个拍摄相机3对应安装在单个安装孔或安装槽内，拍摄相机 3的镜头朝向安装孔的孔口或安装槽的槽口，不会影响拍摄相机3进行拍摄即可。本实施例中，搭载云台包括相互连接的第一关节臂1和第二关节臂2，第一关节臂1用于将第二关节臂2与其余平台进行连接，从而使整个航摄仪可以安装在飞行器的对应平台上，第二关节臂2用于提供定位件的安装位置。具体地，定位件可转动地安装在第二关节臂2上，第二关节臂2上安装有用于驱动定位件绕自身转动轴心线转动的俯仰电机4，作为优选地，俯仰电机4的机壳固定在第二关节臂2上，俯仰电机4的输出轴与定位件固定连接，通过控制俯仰电机4的输出轴正转或反转，便能带动定位件连同所有拍摄相机3绕俯仰电机4输出轴轴线进行顺时针或逆时针转动，而此转动位通常是用于纵向的俯仰视角的调节。

此外，为了驱动整个第二关节臂2能够带动所有拍摄相机3进行横向的俯仰视角调节，第一关节臂1与第二关节臂2可转动连接，且第一关节臂1上安装有用于驱动第二关节臂2绕自身转动轴心线转动的横滚电机5，具体地，横滚电机5的机壳固定在第一关节臂1上，横滚电机5 的输出轴与第一关节臂1固定连接，控制横滚电机5的输出轴正转或反转，便能带动第二关节臂2绕横滚电机5输出轴轴线进行顺时针或逆时针转动，横滚电机5的输出轴轴线与俯仰电机4输出轴轴线同面或异面相交，能够有效扩大拍摄相机3在转动后拍摄的视角范围。作为优选地，第二关节臂2自身的转动轴心线即横滚电机5输出轴轴线与定位件自身的轴心线即俯仰电机4输出轴轴线相互同面或异面垂直，使得所有拍摄相机3可以在横向的俯仰视角上进行调节。

为了扩大所有拍摄相机3在水平视角上的调节范围，第一关节臂1上安装有偏航电机6，偏航电机6的输出轴与该第一关节臂1固定连接，偏航电机6的机身上具有与外部平台连接的连接部，能够与飞行器的对应平台部分(可拆卸)连接，通过控制偏航电机6的输出轴转转或反转，能够带动整个第一关节臂1与第二关节臂2绕偏航电机6输出轴轴线顺时针或逆时针转动，尤其是偏航电机6输出轴轴线与水平面相互垂直，即能够带动所有拍摄相机3在水平方向上旋转，从而扩大拍摄相机3水平拍摄视角范围。作为优选地，偏航电机6输出轴的轴线同第二关节臂2自身的转动轴心线及定位件自身的轴心线均相互垂直，即表示偏航电机6输出轴轴线、横滚电机5输出轴轴线和俯仰电机4输出轴轴线之间两两垂直，可以构建作为空间坐标系的xyz轴，这种形式可以大大增加拍摄相机 3拍摄角度范围，近乎360度无死角全景拍摄。

本实施例中，第二关节臂2包括底板22以及固定在底板22两端的两块支板21，即第一支板和第二支板，第一支板与第二支板之间形成用于定位件安装的空间，即表示安装件安装在第一支板与第二支板之间，俯仰电机4安装于定位件与第一支板或第二支板之间，即表示俯仰电机4的机身固定在第一支板或第二支板上，其输出轴与定位件固定连接，作为优选地，第二关节臂2采用U型板的结构形式，能够有效降低第二关节臂 2的结构复杂程度和自身重量。此外，第一关节臂1包括第一连板11以及与第一连板11连接的第二连板12，第一连板11与底板22之间通过横滚电机5连接，即横滚电机5的机壳与第一连板11固定连接，其输出轴与底板22固定连接。第二连板12位于定位件的一侧，偏航电机6安装在第二连板12上，作为优选地，第一关节臂1采用L型板的结构形式，同样能够降低有效第一关节臂1的结构复杂程度和自身重量。通过对搭载云台的结构改进和优化，不仅能够符合低成本、低占地且轻量化的要求，还能有效提供所有拍摄相机3的连接工位，使所有拍摄相机3能够大范围转动来达到广视角拍摄的目的。

本实施例中，拍摄相机3的镜头为可更换镜头，或者镜头的焦距可调。此外，作为优选地，相邻拍摄相机3之间的夹角可调，使两者在对向设置的前提下镜头处更加靠近或远离，但始终满足γ的值大于α+β的值。拍摄相机3的外壳采用金属材料制作，能够起到较好的散热性能，在拍摄相机3或定位件上设置有散热部，有利于拍摄相机3进行及时散热，散热部可以是成型在拍摄相机3外壳上的形式，如散热孔、散热条、散热腔等，也可以是外部连接在拍摄相机3上的形式，如散热风扇、冷凝器等。本实施例还提供了一种航摄装置，该航摄装置搭载有上述的航摄仪，航摄装置可以是任何种类的飞行器、航空器以及位于高空的拍摄平台等。该航摄装置通过搭载上述航摄仪，能够在高空条件下，拍摄出重叠率较低甚至几乎不会重叠的拍摄航片，对于高空拍摄具有更大的实用意义。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本实用新型。

Claims (9)

1.一种航摄仪，其特征在于，包括搭载云台和拍摄组件，所述拍摄组件包括至少两台拍摄相机，每台所述拍摄相机均安装在所述搭载云台上；所有所述拍摄相机并排分布，任意两相邻所述拍摄相机对向设置，且任意两相邻所述拍摄相机之间存在一个主平面，该主平面平行于该两相邻所述拍摄相机的主光轴；

任意两相邻所述拍摄相机中，其中一台所述拍摄相机投影在两者间主平面上的视场角的一半为α，另一台所述拍摄相机投影在两者间主平面的视场角的一半为β，两相邻相机的主光轴投影在所述主平面上的夹角为γ，所述γ的值大于或等于α+β的值。

2.根据权利要求1所述的航摄仪，其特征在于，任意两相邻所述拍摄相机的视场在所述主平面上的投影相交。

3.根据权利要求1所述的航摄仪，其特征在于，所述搭载云台上可拆卸地安装有定位件，所述定位件上设置有可供所有所述拍摄相机安装的工位。

4.根据权利要求3所述的航摄仪，其特征在于，所述搭载云台包括相互连接的第一关节臂和第二关节臂，所述定位件可转动地安装在所述第二关节臂上，所述第二关节臂上安装有用于驱动所述定位件绕自身转动轴心线转动的俯仰电机。

5.根据权利要求4所述的航摄仪，其特征在于，所述第一关节臂与所述第二关节臂可转动连接，且所述第一关节臂上安装有用于驱动所述第二关节臂绕自身转动轴心线转动的横滚电机。

6.根据权利要求5所述的航摄仪，其特征在于，所述第一关节臂上安装有偏航电机，所述偏航电机的输出轴与所述第一关节臂固定连接，所述偏航电机上具有与外部平台连接的连接部。

7.根据权利要求1所述的航摄仪，其特征在于，所述拍摄相机的镜头为可更换镜头，且所述拍摄相机上设置有散热部。

8.根据权利要求3所述的航摄仪，其特征在于，所述定位件上设置有散热部。

9.一种航摄装置，其特征在于，包括如权利要求1~8中任一项权利要求所述的航摄仪。

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