CN213403196U - 一种轻量化嵌入式多目相机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轻量化嵌入式多目相机，包括上盖组件、图像处理组件以及若干组图像采集组件；其中，所述图像采集组件包括镜头座，所述镜头座上开设有嵌入槽，所述嵌入槽内设有滤光片，所述滤光片上方位于所述镜头座上依次设有图像采集板和相机支架，并且，相机支架的边角处设有第一螺丝，第一螺丝依次贯穿所述图像采集板和所述相机支架，并且与所述镜头座的边角处螺纹连接，相机支架上方一侧设有若干第一倾斜连接柱。有益效果：提供了一种轻量化嵌入式多目相机，采用高集成度设计，从根本上解决重量与体积问题，从相机实现原理上优化，优化相机功耗与发热问题，在相机端增加一处理器，直接把信息写入照片，避免大量的后期处理。

Description

一种轻量化嵌入式多目相机

技术领域

本实用新型涉及无人机拍摄领域，具体来说，涉及一种轻量化嵌入式多目相机。

背景技术

航拍相机是无人机飞行平台上搭载的一台具有多个图像采集模块的相机，通过从不同角度拍摄目标形状，添加相应的位置信息之后保存图像，后期经过图像处理、整合、建模等图像处理之后生成相应的三维图像。

当前市场上航拍相机存在以下缺点：

1、常规多目相机的核心处理模块大都是采用英特尔CPU为处理核心的工控机主板，其重量、体积以及功耗都会比较大，应用在使用电池供电的无人飞行平台上，负载重量以及续航都受电池容量限制；

2、另外，常规多目相机是由多个成品相机组成，每个相机的架构都是图像采集模块+图像处理模块(即5目相机就有5组图像采集模块+5组图像处理模块)，每组相机采集、处理图像之后再传输至核心处理模块，增加了处理时间以及功耗；

3、常规多目相机都会采用相机外壳来协助固定相机组件，一种机型只能对应一种相机外壳，更改其他的外壳时需要设计的数据较多，设计组装麻烦，成本较高。

4、悬挂接口是相机模组与飞行平台连接固定专用接口，但由于不同的飞行平台，相应的接口可能会不一致。常规航拍相机上，悬挂接口与相机上盖是一体的，只能安装固定在同一种的飞行平台上。

5、一些多目相机是采用单反相机作为图像采集的，但使用单反相机的弊端是图像采集时必须要机械快门，而机械快门本身在使用寿命以及拍照延迟有所限制。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种轻量化嵌入式多目相机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种轻量化嵌入式多目相机，包括上盖组件、图像处理组件以及若干组图像采集组件；其中，所述图像采集组件包括镜头座，所述镜头座上开设有嵌入槽，所述嵌入槽内设有滤光片，所述滤光片上方位于所述镜头座上依次设有图像采集板和相机支架，并且，所述相机支架的边角处设有第一螺丝，所述第一螺丝依次贯穿所述图像采集板和所述相机支架，并且与所述镜头座的边角处螺纹连接，所述相机支架上方一侧设有若干第一倾斜连接柱，另一侧设有若干第二倾斜连接柱，所述第一倾斜连接柱和所述第二倾斜连接柱上均开设有第一螺纹孔，所述第二倾斜连接柱上螺纹连接有第一铜柱；所述图像处理组件包括支架，所述支架上安装设有图像处理板，所述图像处理板上安装设有嵌入式ARM板，所述嵌入式ARM板上安装设有散热翅片，所述散热翅片与所述嵌入式ARM板之间设有第一导热垫，所述第一导热垫贴附在所述嵌入式ARM板的表面，所述嵌入式ARM板的一侧位于所述图像处理板上安装设有wifi模块，所述支架的边角以及中心处均开设有若干组第一通孔，所述第一通孔与所述第一倾斜连接柱之间通过第三螺丝相连接,所述图像采集板通过第一FPC柔性连接板与所述图像处理板电性连接，所述第一铜柱远离所述第二倾斜连接柱的一端开设有第二螺纹孔，所述支架上位于所述第一通孔的一侧开设有第二通孔，所述第二通孔内贯穿设有第四螺丝，所述第四螺丝与所述第二螺纹孔螺纹连接；所述上盖组件包括悬挂接口，所述悬挂接口下安装设有电源板，所述悬挂接口安装在上盖上，所述上盖上位于所述悬挂接口的一侧安装设有显示屏安装槽，所述显示屏安装槽内依次设有显示屏面板、显示屏模块以及显示屏固定架，所述显示屏固定架安装在所述上盖的一侧，所述显示屏面板安装在所述上盖的另一侧，所述上盖上靠近所述显示屏固定架的一侧通过第二螺丝安装固定设有SD卡模块，所述电源板通过第二FPC柔性连接板与所述图像处理板和所述WIFI模块电性连接。

进一步的，所述滤光片与所述图像采集板之间放置有防尘垫一。

进一步的，所述第一倾斜连接柱与所述第二倾斜连接柱的倾斜角度相同，且，上述倾斜角度为14-60度。

进一步的，所述支架的中心部位安装设有第二导热垫，所述第二导热垫与所述图像处理板相接触。

进一步的，所述支架与所述上盖的边角处通过第二铜柱相连接，所述第二铜柱分别与所述支架和所述上盖之间螺纹连接。

进一步的，所述显示屏面板与所述显示屏模块之间夹设有防尘垫二。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)、本实用新型的核心处理模块保存模块用了高集成度设计的嵌入式ARM核心板，相较于工控机主板，面积缩小了5倍(嵌入式ARM核心板40mm*50mm，工控机主板100mm*100mm)，重量减小了10倍(嵌入式ARM核心板+散热翅17g，工控机主板+散热器185g)，功耗减低约2倍，采用高集成度设计，从根本上解决重量与体积问题。

(2)、本实用新型采用不同的图像采集处理架构，每个图像采集板相互独立，但只有一个图像处理板，每组图像采集板采集到图像之后，分别传输到图像处理板上，由图像处理板统一处理之后，在传输至核心处理模块。本实用新型相较于常规的多目相机，只保留了一组图像处理板，精简图像采集处理架构，减小了整个图像采集处理部分的体积、重量和功耗。

(3)、本实用新型则采用了相机内部固定的方式，摆脱了组装固定时需要依靠外壳的方式，完全由图像处理板的相机支架和上盖固定整个相机，在不同应用场景下，只需要确保固定螺丝位置和镜头位置，可以在最小修改代价下快速设计各种外壳。

(4)、本实用新型中，上盖与悬挂接口不是一体的，两个部件是独立的，这样设计的好处是可以针对于不同飞行平台、不同悬挂接口，更换模组上的悬挂接口，可以在最小修改代价的情况下设配于不同的平台和接口。

(5)、本实用新型采用工业相机的触发采集模式，嵌入式ARM板根据位置信息向图像采集板发出触发采集信号，图像采集板接收到触发采集信号之后，开始采集、处理、添加信息、保存等步骤。整个过程中无需外部的机械快门或其他组件，且触发信号在速度、延迟、以及稳定性上都有明显的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种轻量化嵌入式多目相机的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种轻量化嵌入式多目相机中上盖组件的爆炸图；

图3是根据本实用新型实施例的一种轻量化嵌入式多目相机中图像处理组件的爆炸图；

图4是根据本实用新型实施例的一种轻量化嵌入式多目相机中图像采集组件的爆炸图。

附图标记：

1、镜头座；2、滤光片；3、图像采集板；4、相机支架；5、第一螺丝；6、第一铜柱；7、支架；8、图像处理板；9、嵌入式ARM板；10、散热翅片；11、第一导热垫；12、wifi模块；13、第一FPC柔性连接板；14、图像采集组件；15、悬挂接口；16、电源板；17、上盖；18、显示屏面板；19、显示屏模块；20、显示屏固定架；21、第二螺丝；22、SD卡模块；23、第二FPC柔性连接板；24、防尘垫一；25、第二导热垫；26、第二铜柱；27、防尘垫二；28、上盖组件；29、图像处理组件。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对实用新型做出进一步的描述：

实施例一：

请参阅图1-4，根据本实用新型实施例的一种轻量化嵌入式多目相机，包括上盖组件28、图像处理组件29以及若干组图像采集组件14；其中，所述图像采集组件14包括镜头座1，所述镜头座1上开设有嵌入槽，所述嵌入槽内设有滤光片2，所述滤光片2上方位于所述镜头座1上依次设有图像采集板3和相机支架4，并且，所述相机支架4的边角处设有第一螺丝5，所述第一螺丝5依次贯穿所述图像采集板3和所述相机支架4，并且与所述镜头座1的边角处螺纹连接，所述相机支架4上方一侧设有若干第一倾斜连接柱，另一侧设有若干第二倾斜连接柱，所述第一倾斜连接柱和所述第二倾斜连接柱上均开设有第一螺纹孔，所述第二倾斜连接柱上螺纹连接有第一铜柱6；所述图像处理组件29包括支架7，所述支架7上安装设有图像处理板8，所述图像处理板8上安装设有嵌入式ARM板9，所述嵌入式ARM板9上安装设有散热翅片10，所述散热翅片10与所述嵌入式ARM板9之间设有第一导热垫11，所述第一导热垫11贴附在所述嵌入式ARM板9的表面，所述嵌入式ARM板9的一侧位于所述图像处理板8上安装设有wifi模块12，所述支架7的边角以及中心处均开设有若干组第一通孔，所述第一通孔与所述第一倾斜连接柱之间通过第三螺丝相连接,所述图像采集板3通过第一FPC柔性连接板13与所述图像处理板8电性连接，所述第一铜柱6远离所述第二倾斜连接柱的一端开设有第二螺纹孔，所述支架7上位于所述第一通孔的一侧开设有第二通孔，所述第二通孔内贯穿设有第四螺丝，所述第四螺丝与所述第二螺纹孔螺纹连接；所述上盖组件28包括悬挂接口15，所述悬挂接口15下安装设有电源板16，所述悬挂接口15安装在上盖17上，所述上盖17上位于所述悬挂接口15的一侧安装设有显示屏安装槽，所述显示屏安装槽内依次设有显示屏面板18、显示屏模块19以及显示屏固定架20，所述显示屏固定架20安装在所述上盖17的一侧，所述显示屏面板18安装在所述上盖17的另一侧，所述上盖17上靠近所述显示屏固定架20的一侧通过第二螺丝21安装固定设有SD卡模块22，所述电源板16通过第二FPC柔性连接板23与所述图像处理板8和所述WIFI模块12电性连接。

通过上述技术方案，通过上盖17和支架7构成一个稳固的框架结构，通过这个结构，整个图像采集组件14可以不依附外壳做到固定整个相机。实际应用中，由于有稳固独立的框架结构，可以搭配不同的外壳，设配不同的飞行平台；另外，对于采用了高集成度设计的嵌入式ARM板9，相较于厚重的工控机主板，在体积和重量上，有很大的优势；

常规的相机都是采用图像采集+图像处理的架构，而常规的多目相机也是采用多组相机采集处理之后，然后传输至处理器，经处理器添加对应信息之后保存图像。而本相机采用了多个图像采集+一个图像处理的架构，省去了多个图像处理板8，使得本相机的重量和体积都会降低很多；相较于厚重的单反相机，本相机采用高集成度设计的微型化、轻量化工业相机模组，极大降低了相机的重量和体积,本实用新型采用不同的图像采集处理架构，每个图像采集板3相互独立，但只有一个图像处理板8(5目相机即有5组图像采集模块+1组图像处理模块)，每组图像采集板3采集到图像之后，分别传输到图像处理板8上，由图像处理板8统一处理之后，在传输至核心处理模块。本实用新型相较于常规的多目相机，只保留了一组图像处理板8，精简图像采集处理架构，减小了整个图像采集处理部分的体积、重量和功耗。

本实用新型采用工业相机的触发采集模式，嵌入式ARM板9根据位置信息向图像采集板3发出触发采集信号，图像采集板3接收到触发采集信号之后，开始采集、处理、添加信息、保存等步骤。整个过程中无需外部的机械快门或其他组件，且触发信号在速度、延迟、以及稳定性上都有明显的优势。

实施例二：

请参阅图1-4，所述滤光片2与所述图像采集板3之间放置有防尘垫一24。所述第一倾斜连接柱与所述第二倾斜连接柱的倾斜角度相同，且，上述倾斜角度为14-60度。所述支架7的中心部位安装设有第二导热垫25，所述第二导热垫25与所述图像处理板8相接触。所述支架7与所述上盖17的边角处通过第二铜柱26相连接，所述第二铜柱26分别与所述支架7和所述上盖17之间螺纹连接。所述显示屏面板18与所述显示屏模块19之间夹设有防尘垫二27。

为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，图像采集组件14由图像采集板3、防尘垫一24、滤光片2、镜头座1和相机支架4组成，其中：图像采集板3、防尘垫一24、滤光片2、镜头座1构成了完整的光学图像采集，镜头座1用于固定上述图像采集组件14，以及与图像处理组件29的相机支架4固定连接。

相机支架4靠近图像采集板3的一面中间有凸台，图像采集板3中间有挖空槽，凸台伸进挖空槽，与发热量大的图像传感器接触，将热量导至相机支架4，通过相机支架4加强图像传感器的散热。

图像处理组件29由支架7、图像处理板8、嵌入式ARM板9、散热翅片10以及WIFI模块12组成，其中：

支架7下方用于固定多个图像采集组件14，如图所示当前相机是有5个图像采集组件14，分别从前后左右以及正下方固定在支架7下，前后左右四个方向的图像采集组件14图像采集方向与支架倾斜角度在14-60度之间，正下方的图像采集组件14与支架7垂直。

图像处理板8固定在支架7上方，支架7下方的多个图像采集板3通过第一FPC柔性连接板13与图像处理板8进行数据传输。本相机只采用了一个图像处理板8，用于接收多个图像采集板3的传输的图像数据并进行处理。而常规的多目相机则是图像采集板3与图像处理板8一一搭配，N个图像采集板3就有N个图像处理板8。本相机采用了N图像采集板3+一个图像处理板8的架构，既减小了图像处理板8的功耗，减低发热量，也减小图像处理板8的体积和重量。

本相机的图像保存是通过高集成度设计的嵌入式ARM板9完成的。本相机采用了N+1的图像采集处理方式，所有采集到的数据由一个图像处理板8处理之后，再由图像处理板8将数据传输至嵌入式ARM板9，由嵌入式ARM板9添加相应信息之后，保存至SD卡或硬盘。而传统的多目相机，采用的是N+N的架构，需要在工控机主板将数据汇总，然后在添加信息，最后在保存图片。常规工控机主板都是体积比大、功耗大，通常需要使用带散热风扇的散热器给CPU散热，使得整个相机的整体重量变得很大。而本相机采用了高集成度设计的嵌入式ARM板9，功耗和体积相较于工控机主板有明显的优势，同时由于功耗小，用于散热的散热翅片10可以小型化、轻量化,本实用新型的核心处理模块保存模块用了高集成度设计的嵌入式ARM核心板9，相较于现有的工控机主板，面积缩小了5倍(嵌入式ARM板40mm*50mm，工控机主板100mm*100mm)，重量减小了10倍(嵌入式ARM板+散热翅17g，工控机主板+散热器185g)，功耗减低约2倍，采用高集成度设计，从根本上解决重量与体积问题。

图像处理组件29还有WIFI模块12，用于远程控制相机。

上盖组件28有上盖17、悬挂接口15、电源板16、显示屏模块19、SD卡模块22，其中：

上盖17和悬挂接口15相互独立，悬挂接口15位于上盖17中间，通过四颗螺丝与上盖17固定。常规的上盖17是与悬挂接口15是一体，本相机采用分离的设计，使悬挂接口15独立，可根据不同的悬挂装置，更换对应的悬挂接口15，以适应不同的飞行平台。电源板16是固定在悬挂接口15上的，通过第二FPC柔性连接板23给相机供电。把电源板16独立出来并放在悬挂接口15上，也是为了方便适配不同的飞行平台,本实用新型中，上盖17与悬挂接口15不是一体的，两个部件是独立的，这样设计的好处是可以针对于不同飞行平台、不同悬挂接口，更换模组上的悬挂接口15，可以在最小修改代价的情况下设配于不同的平台和接口。

其中图像处理组件29中的支架7与上盖组件28中的上盖17通过第二铜柱26固定连接，形成了一个稳固的相机框架，整个相机的各部件都依附于这个框架固定，使整个相机可以不需要外壳而独立运行。同时由于这个稳固完整的模组，可以适配于不同的相机外壳，而相应的外壳只需在上盖17固定螺丝以及镜头位置做小范围的修改即可,本实用新型采用了相机内部固定的方式，摆脱了组装固定时需要依靠外壳的方式，完全由图像处理板8的相机支架4和上盖17固定整个相机，在不同应用场景下，只需要确保固定螺丝位置和镜头位置，可以在最小修改代价下快速设计各种外壳。

常规的多目相机是多个单反相机(图像采集+图像处理)分别采集和处理图像，然后在传输至工控机主板，由主板保存至硬盘中，这种架构原理、结构简单，但重量大、功耗高，尤其在使用电池供电的无人机飞行平台上，对挂载航拍相机的重量和体积都有要求。为针对于以上重量大、功耗高的缺点，本相机模组采用了五个图像采集板3+一个图像处理板8+嵌入式ARM板9的架构方式，分五组采集图像，然后传到一个图像处理板8进行图像处理，然后在通过体积和功耗都比较小的嵌入式ARM板9来进行图像保存。相对于五个相机模组，五采集模块+一图像处理板在重量和功耗上都明显的减小，核心板相较于工控机主板，在重量和功耗上也有明显的优势。

上述通过相机模组的架构，从功能模块上减小了模组相机的重量。与此同时，整个模组的机构件都是采用重量较轻以及散热良好的铝材质，并且在相关的机构件上挖空以降低结构件的重量。必要的散热组件与结构件共用，省去了额外的散热组件带来的重量。

由于相机模组的数据传输处理的速度快，使相关的元器件功耗高、发热量大。结合模组的结构件，有做好相应的散热。其中，图像采集板3的相机支架4，相机支架4中间有一个伸入图像采集板3挖空槽内的凸台，凸台与图像采集传感器接触，将图像采集传感器的热量传导至相机支架4，加强图像采集传感器的散热；另外，图像处理板8的主要发热芯片靠近支架7，并且，支架7与发热芯片之间贴有第二导热垫25，通过第二导热垫25和支架7加强图像处理板8的散热能力；最后，嵌入式ARM板9上安装有带散热翅的散热翅片10，用于加强核心板的散热能力,图像采集板3的相机支架4，既起到了固定图像采集板3的作用，也有增强图像采集传感器的散热能力，图像采集板中间有正方形挖空区域，使图像采集传感器底部裸露，相机支架朝向图像采集传感器的面中间(对应采集板挖空区域)有凸台，凸台伸进挖空区域，与图像传感器底部接触，将图像传感器的热量导至相机之间。与此同时，当相机装在密闭的相机外壳内，结构上的挖空区域可用于相机内部的空气对流通道，通过空气对流，加强了相机内部的散热。

模组的上盖组件28有用于与无人机飞行平台固定连接的悬挂接口15，模组上的悬挂接口15是一个独立的结构组件，悬挂接口15上有安装用于与飞行平台电源以及控制信号连接的电源板16。与其他的航拍相机不同，上盖17与悬挂结构独立模块化，相较于一体的上盖结构，本模组的上盖组件28会灵活很多，只需要修改悬挂接口15的结构，就可以与不同的飞行平台固定连接。与完整独立机构的相机模组搭配，本模组通过小范围的修改，可以达到与不同的飞行平台适配。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种轻量化嵌入式多目相机，其特征在于，包括上盖组件(28)、图像处理组件(29)以及若干组图像采集组件(14)；

其中，所述图像采集组件(14)包括镜头座(1)，所述镜头座(1)上开设有嵌入槽，所述嵌入槽内设有滤光片(2)，所述滤光片(2)上方位于所述镜头座(1)上依次设有图像采集板(3)和相机支架(4)，并且，所述相机支架(4)的边角处设有第一螺丝(5)，所述第一螺丝(5)依次贯穿所述图像采集板(3)和所述相机支架(4)，并且与所述镜头座(1)的边角处螺纹连接，所述相机支架(4)上方一侧设有若干第一倾斜连接柱，另一侧设有若干第二倾斜连接柱，所述第一倾斜连接柱和所述第二倾斜连接柱上均开设有第一螺纹孔，所述第二倾斜连接柱上螺纹连接有第一铜柱(6)；

所述图像处理组件(29)包括支架(7)，所述支架(7)上安装设有图像处理板(8)，所述图像处理板(8)上安装设有嵌入式ARM板(9)，所述嵌入式ARM板(9)上安装设有散热翅片(10)，所述散热翅片(10)与所述嵌入式ARM板(9)之间设有第一导热垫(11)，所述第一导热垫(11)贴附在所述嵌入式ARM板(9)的表面，所述嵌入式ARM板(9)的一侧位于所述图像处理板(8)上安装设有wifi模块(12)，所述支架(7)的边角以及中心处均开设有若干组第一通孔，所述第一通孔与所述第一倾斜连接柱之间通过第三螺丝相连接,所述图像采集板(3)通过第一FPC柔性连接板(13)与所述图像处理板(8)电性连接，所述第一铜柱(6)远离所述第二倾斜连接柱的一端开设有第二螺纹孔，所述支架(7)上位于所述第一通孔的一侧开设有第二通孔，所述第二通孔内贯穿设有第四螺丝，所述第四螺丝与所述第二螺纹孔螺纹连接；

所述上盖组件(28)包括悬挂接口(15)，所述悬挂接口(15)下安装设有电源板(16)，所述悬挂接口(15)安装在上盖(17)上，所述上盖(17)上位于所述悬挂接口(15)的一侧安装设有显示屏安装槽，所述显示屏安装槽内依次设有显示屏面板(18)、显示屏模块(19)以及显示屏固定架(20)，所述显示屏固定架(20)安装在所述上盖(17)的一侧，所述显示屏面板(18)安装在所述上盖(17)的另一侧，所述上盖(17)上靠近所述显示屏固定架(20)的一侧通过第二螺丝(21)安装固定设有SD卡模块(22)，所述电源板(16)通过第二FPC柔性连接板(23)与所述图像处理板(8)和所述WIFI模块(12)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种轻量化嵌入式多目相机，其特征在于，所述滤光片(2)与所述图像采集板(3)之间放置有防尘垫一(24)。

3.根据权利要求1所述的一种轻量化嵌入式多目相机，其特征在于，所述第一倾斜连接柱与所述第二倾斜连接柱的倾斜角度相同，且，上述倾斜角度为14-60度。

4.根据权利要求1所述的一种轻量化嵌入式多目相机，其特征在于，所述支架(7)的中心部位安装设有第二导热垫(25)，所述第二导热垫(25)与所述图像处理板(8)相接触。

5.根据权利要求1所述的一种轻量化嵌入式多目相机，其特征在于，所述支架(7)与所述上盖(17)的边角处通过第二铜柱(26)相连接，所述第二铜柱(26)分别与所述支架(7)和所述上盖(17)之间螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的一种轻量化嵌入式多目相机，其特征在于，所述显示屏面板(18)与所述显示屏模块(19)之间夹设有防尘垫二(27)。

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