專利名稱：一種經濟型機載傾斜數碼航空攝影系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種經濟型機載傾斜數碼航空攝影系統(tǒng)，屬于機電一體化、自動化控制及數字攝影測量技術的綜合交叉技術領域，主要應用于航拍測繪、國土安全、房產管理、數字城市等地理信息相關行業(yè)和領域，能有效滿足城市地理信息快速獲取及應用要求。
背景技術：
機載傾斜攝影是國際測繪領域近些年發(fā)展起來的一項高新航拍技術，它通過在同一飛行平臺上搭載攝影角度不同的多臺傳感器，來采集地物不同側面的空間影像。機載傾斜攝影顛覆了傳統(tǒng)航拍的垂直攝影模式，它所采集的多角度傾斜影像符合人眼視覺的真實直觀世界，空間信息更豐富、完整、友好，具有廣泛的應用前景。然而，世界上現有機載傾斜攝影系統(tǒng)普遍均存在設計復雜、儀器大型化、造價昂貴、運行成本高的缺點，且單一的、接近40度的傾斜攝影角度設計主要是為了滿足景觀覆蓋的目的，并不能很好適應測繪行業(yè)影像測圖的需要。近年來，基于無人機、無人飛艇的低空遙感技術得到了較快的發(fā)展，高性能CCD相機的分辨率可達數千萬級像素，利用搭載在無人飛行平臺上的、攝影角度設計及整體布局合理的多個CCD (電器稱合器件，Charge Coupled Device)相機進行低空攝影不僅能為自然災害評估、軍事情報收集、應急指揮、城市管理等應用提供低成本、實時的高清傾斜影像數據，還能滿足測繪行業(yè)測圖及其它三維空間信息處理的需要，我們正是基于上述問題發(fā)明了一種成本低、結構簡單、支持多種傾斜攝影角度的高分辨率機載傾斜數碼航空攝影系統(tǒng)；
本發(fā)明目的以中、長焦距的普通商用C⑶數碼相機為工作相機，提供一種面向低空遙感的低成本、支持多種攝影角度的機載傾斜數碼航空攝影系統(tǒng)，它克服了現有機載傾斜攝影系統(tǒng)造價昂貴、運行成本高、傾斜攝影角度單一以及對搭載飛行平臺要求高等不足，可實時、靈活的獲取不同視角的高清傾斜影像數據，適應從用戶多角度瀏覽、簡單地理信息量測到精確測圖等不同層次的影像需求，有效滿足航拍測繪、國土安全、房產管理、數字城市等地理信息相關行業(yè)應用目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明綜合利用機電一體化、自動化控制及數字攝影測量技術，發(fā)明了 一套面向低空遙感、支持多種攝影角度、造價及運行成本低的機載傾斜數碼航空攝影系統(tǒng)，實現對地高清傾斜影像的高效、可靠采集。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案
系統(tǒng)由前、后、左、右四個傾斜攝影單元、一個垂直攝影單元、連接底板、微型GPS導航儀、系統(tǒng)控制器八部分組成；系統(tǒng)前、后、左、右四個傾斜攝影單元繞連接底板平面可各自定位旋轉到15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度，垂直攝影單元垂直于連接底板平面；前、后、左、右四個傾斜攝影單元基本結構相同，由CCD工作相機、相機固定件、相機旋轉座及相機防護罩組成，垂直攝影單元除無相機旋轉座外，其它結構與傾斜攝影單元相同；相機防護罩上開有相機取景框、相機控制框、存儲卡裝卸框，可直接觀看圖像、手動設置相機參數及更換存儲卡；系統(tǒng)所有器件除系統(tǒng)控制器外均固定在連接底板上；相機控制線、電源線通過分線盒與系統(tǒng)控制器相連，微型GPS導航儀數據輸出接口與系統(tǒng)控制器相連；系統(tǒng)利用四個傾斜攝影單元和一個垂直攝影單元進行五方向的對地傾斜攝影，通過系統(tǒng)控制器實現攝影單元工作相機的等時或等距曝光控制及GPS導航數據同步獲取。相機固定件由固定底座、左右拉勾、相機焦距固定卡箍三部分組成；固定底座由底板與相機襯板兩部分組成，相機襯板與相機固定在一起，相機襯板上開有與相機底面形狀相一致的曹，其下方有一個相機底座固定螺絲；左右拉勾分別拉住相機左右兩邊的扣卡，可通過螺母調節(jié)拉緊程度；相機焦距固定卡箍由前卡箍、后卡箍，分別固定相機的微調焦環(huán)、粗調焦環(huán)，卡箍的內壁都貼有圓形橡膠墊。相機旋轉座上的手柄蓋為一連接旋轉軸的旋轉圓盤，其上開有兩個弧形曹及角度定位孔，用于將攝影單元固定到某一特定傾斜角度位置，7個角度定位孔分別對應攝影單元繞連接底板平面向下旋轉角度15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度，當旋轉至其中某一角度時，對準角度定位孔與左固定板孔，擰入螺絲固定該角度，然后通過鎖定螺釘一與鎖定螺釘二鎖定旋轉軸。連接底板為前、后、左、右四個傾斜攝影單元的工作相機開有T型孔，工作相機鏡頭從此孔中探出；為垂直攝影單元的工作相機開有一字型孔，拍攝角度固定垂直；微型GPS導航儀安裝在連接底板上，GPS雙天線安裝在機載外殼上并與GPS導航儀通訊端口相連。系統(tǒng)控制器處于控制柜內部，由工控電腦、系統(tǒng)電源、相機控制板、串口通信模塊四部分組成；系統(tǒng)電源通斷通過按鈕開關控制；工控電腦通過通信模塊與相機控制板進行通訊，并利用相機控制板實現對5個CCD工作相機的等時或等距拍照控制，相機控制板與相機之間通過光耦進行隔離；工控電腦通過串口通信模塊實現微型GPS導航儀的初始化設置以及與工作相機的曝光同步的導航信息獲取；


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1系統(tǒng)總體結構圖 圖2相機固定件結構圖 圖3相機旋轉座結構圖
圖4安裝底板結構圖 圖5系統(tǒng)電器結構圖
圖1中1.右傾斜攝影單元相機防護罩，2.右傾斜攝影單元相機取景框，3.右傾斜攝影單元相機旋轉座，4.前傾斜攝影單元相機防護罩,5.前傾斜攝影單元相機旋轉座,6.前傾斜攝影單元相機取景框，7.左傾斜攝影單元相機防護罩，8.左傾斜攝影單元相機取景框，9.左傾斜攝影單元相機旋轉座，10.后傾斜攝影單元相機旋轉座，11.后傾斜攝影單元相機防護罩，12.后傾斜攝影單元相機取景框，13.連接底板，14.分線盒一，15.分線盒二，16. GPS導航儀固定區(qū)，17.垂直攝影單元相機防護罩，18.垂直攝影單元相機取景框。圖2中19. CCD工作相機，20.固定底座，21.左鉤頭，22.右鉤座，23.前卡箍蓋，
24.后卡箍蓋，25.左鉤座，26.調節(jié)螺母，27.右勾拉桿，28.右鉤頭，29.前卡箍座，30.后卡箍座。圖3中31.左固定板，32.右固定板，33.手柄蓋，34.支撐座一，35.支撐座二，36.支撐座三，37.支撐座四，38.鎖定螺釘一，39.軸固定螺母，40.鎖定螺釘二，41.角度定位孔，42.旋轉軸。圖4中43.前傾斜攝影單元工作相機拍攝孔，44.右傾斜攝影單元工作相機拍攝孔，45.后傾斜攝影單元工作相機拍攝孔，46.左傾斜攝影單元工作相機拍攝孔，47.垂直攝影單元工作相機拍攝孔，48.右傾斜攝影單元工作相機旋轉座固定孔，49.左傾斜攝影單元工作相機旋轉座固定孔，50.后傾斜攝影單元工作相機旋轉座固定孔，51.前傾斜攝影單元工作相機旋轉座固定孔，52.分線盒一固定孔，53.微型GPS導航儀固定孔，54.分線盒二固定孔。圖5中55.系統(tǒng)電源開關，56.工控電腦，57.相機控制板，58.相機,59.相機電源模塊，60.通信模塊，61.微型GPS導航儀，62. GPS天線，63. GPS導航儀電源。具體實施例方式
圖1-5為一實施實例，其具體的實施方式為
在圖1所示實施例中，系統(tǒng)由前、后、左、右四個傾斜攝影單元、一個垂直攝影單元、連接底板、微型GPS導航儀、系統(tǒng)控制器八部分組成；前、后、左、右四個傾斜攝影單元基本結構相同，由工作相機、相機固定件、相機旋轉座及相機防護罩組成，垂直攝影單元除無相機旋轉座外，其它結構與傾斜攝影單元相同；相機防護罩采用鐵質材料，其上開有相機取景框、相機控制框、存儲卡 裝卸框，相機取景框與相機上取景器的位置大小一致，相機控制框與相機開關、設置控制按鈕的位置一致，存儲卡裝卸框與相機存儲卡的開口位置一致；右傾斜攝影單元工作相機、后傾斜攝影單元工作相機、垂直攝影單元工作相機控制線、電源線集合在分線盒一內，再連接到系統(tǒng)控制器上，前傾斜攝影單元工作相機、左傾斜攝影單元工作相機控制線、電源線集合在分線盒二內，再連接到系統(tǒng)控制器上；GPS導航儀數據輸出端口與系統(tǒng)控制器相連；系統(tǒng)所有器件除系統(tǒng)控制器外均固定在連接底板上，連接底板由鐵質材料構成；系統(tǒng)前、后、左、右四個傾斜攝影單元各自繞連接底板平面可定位旋轉到15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度，垂直攝影單元垂直于連接底板平面。在圖2所示實施例中，固定底座為鋁質材料，由底板與相機襯板兩部分組成，底板與相機旋轉座固定在一起，相機襯板與相機固定在一起，相機襯板上開有與相機底面形狀相一致的曹，其下方有一相機底座固定螺絲；左勾頭與左勾座拉住相機左邊扣卡，調節(jié)螺母通過螺紋調節(jié)左勾頭的高度，使之與相機上扣卡的高度一致；右勾頭拉住相機右邊的扣卡，右拉桿上有螺紋，通過螺母調節(jié)拉緊程度，右勾座用于支撐右勾頭與右拉桿；前卡箍蓋與前卡箍座為兩個半圓周環(huán)，一起通過兩邊的螺絲鎖定相機的微調焦環(huán)，兩者的內壁都貼有圓形橡膠墊；后卡箍蓋與后卡箍座也為兩個半圓周環(huán)，一起通過兩邊的螺絲鎖定相機的粗調焦環(huán)，兩者的內壁也都貼有圓形橡膠墊；相機固定件通過鋁質材料結成；
在圖3所示實施例中，左固定板與右固定板為相機旋轉的支架，通過螺絲與安裝底板相連；手柄蓋為一旋轉圓盤，其上開有兩個弧形曹及角度定位孔，用于將傾斜攝影單元固定到某一特定攝影角度位置；支撐座一、支撐座二、支撐座三、支撐座四與相機固定件的底板通過螺絲固定，其本身與旋轉軸連接在一起；鎖定螺釘一與鎖定螺釘二通過螺絲將手柄蓋與左固定板固定住，當相機旋轉座旋轉到一定角度后鎖定旋轉軸；軸固定螺母將手柄蓋與旋轉軸固定在一起；角度定位孔分別對應的攝影傾斜角度有15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度，當旋轉至其中某一角度時，對應的角度定位孔則與左固定板上的開孔對準，擰入螺絲固定該角度，然后通過鎖定螺釘一與鎖定螺釘二鎖定旋轉軸；各傾斜攝影單元工作相機通過相機旋轉座可定位旋轉到15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度進行傾斜攝影。在圖4所示實施例中，傾斜攝影單元工作相機拍攝孔都為“T”型孔，相機鏡頭從此孔中探出；垂直攝影單元工作相機拍攝孔為“一”字型孔，拍攝角度固定垂直；安裝底板為I厘米厚的鋁質板。在圖5所示實施例中，這部分為處于控制柜內部的控制器部分，系統(tǒng)電源通斷通過按鈕開關控制；系統(tǒng)電源輸入給工業(yè)電腦供電、通過相機電源模塊給相機供電、通過導航儀電源給GPS器件供電；工控電腦通過RS232串口與相機控制板進行通訊，并利用相機控制板實現對5個CCD工作相機的等時或等距拍照控制，相機控制板與相機之間通過光耦進行隔離；工控電腦通過串口通信模塊實現GPS導航儀初始化設置以及與工作相機的曝光同步的導航信息獲?。晃⑿虶PS導航儀安裝在連接底板上，GPS天線則安裝在機載外殼上并與GPS導航儀通訊端口相連。
權利要求
1.經濟型機載傾斜數碼航空攝影系統(tǒng)，由前、后、左、右四個傾斜攝影單元、一個垂直攝影單元、連接底板、微型GPS導航儀、系統(tǒng)控制器八部分組成；前、后、左、右四個傾斜攝影單元基本結構相同，均由CCD工作相機、相機固定件、相機旋轉座、相機防護罩組成，各單元繞連接底板平面向下可定位旋轉到15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度；；垂直攝影單元除無相機旋轉座外，其它結構與傾斜攝影單元相同，垂直固定于連接底板平面；系統(tǒng)利用攝影單元的五個CCD工作相機進行多角度傾斜攝影。
2.權利要求1的系統(tǒng)，其特征是相機防護罩上開有相機取景框、相機控制框、存儲卡裝卸框，可直接觀看圖像、手動設置相機參數及更換存儲卡。
3.權利要求1的系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)所有器件除系統(tǒng)控制器外均固定在連接底板上； 相機的控制線、電源線通過分線盒與系統(tǒng)控制器相連，GPS導航儀數據輸出端口與系統(tǒng)控制器相連，通過系統(tǒng)控制器實現攝影單元工作相機的等時或等距曝光控制及GPS導航數據同步獲取。
4.權利要求1的系統(tǒng)，其特征是相機固定件由相機固定底座、左右拉勾、相機焦距固定卡箍三部分組成；相機固定底座由底板與相機襯板兩部分組成，相機襯板與相機固定在一起，相機襯板上開有與相機底面形狀相一致的曹，其下方有一個相機底座固定螺絲。
5.權利要求4的系統(tǒng)，其特征是左右拉勾分別拉住相機左右兩邊的扣卡，可通過螺母調節(jié)拉緊。
6.權利要求4的系統(tǒng)，其特征是相機焦距固定卡箍由前卡箍、后卡箍，分別固定相機的微調焦環(huán)、粗調焦環(huán)，卡箍的內壁都貼有圓形橡膠墊。
7.權利要求1的系統(tǒng)，其特征是相機旋轉座上的手柄蓋為一連接旋轉軸的旋轉圓盤， 其上開有兩個弧形曹及角度定位孔，用于將相機傾斜角度固定到某一特定位置，角度定位孔分別對應的相機傾斜角度有15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度，當相機旋轉至其中某一角度時，對應角度定位孔與左固定板上的開孔對準，擰入螺絲固定該角度，然后通過鎖定螺釘一與鎖定螺釘二鎖定旋轉軸。
8.權利要求1的系統(tǒng)，其特征是連接底板為前、后、左、右四個傾斜攝影單元開有“T” 型孔，工作相機鏡頭從此孔中探出；為垂直相機單元開有“一”字型孔，工作相機鏡頭從此孔中探出且攝影角度固定垂直。
9.權利要求1的系統(tǒng)，其特征是系統(tǒng)控制器處于控制柜內部，由工控電腦、系統(tǒng)電源、 相機控制板、串口通信模塊四部分組成；系統(tǒng)電源通斷通過按鈕開關控制；工控電腦通過通信模塊與相機控制板進行通訊，并利用相機控制板實現對5個CCD工作相機的等時或等距拍照控制，相機控制板與相機之間通過光耦進行隔離；工控電腦通過串口通信模塊實現對微型GPS導航儀的初始化設置、信息獲取以及與工作相機的同步控制。
10.權利要求9的系統(tǒng)，其特征是微型GPS導航儀安裝在連接底板上，GPS雙天線安裝在機載外殼上并與GPS導航儀通訊端口相連接。
全文摘要
本發(fā)明是一種經濟型機載傾斜數碼航空攝影系統(tǒng),由前、后、左、右四個傾斜攝影單元、一個垂直攝影單元、連接底板、微型GPS導航儀、系統(tǒng)控制器八部分組成。各攝影單元均由CCD工作相機、相機固定件、相機旋轉座、相機防護罩組成，四個傾斜攝影單元可繞連接底板平面旋轉多個角度，垂直攝影單元垂直固定于連接底板平面；相機控制線、電源線通過分線盒與系統(tǒng)控制器相連，GPS導航儀數據輸出端口與系統(tǒng)控制器相連。系統(tǒng)各器件除控制器外均固定在連接底板上，系統(tǒng)通過系統(tǒng)控制器實現等時或等距攝影及GPS導航數據同步獲取。本發(fā)明系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)航拍影像立面信息缺乏、現有傾斜航拍系統(tǒng)造價昂貴等不足,能有效滿足城市地理信息快速獲取及應用要求。
文檔編號G01C11/02GK103047971SQ20131001902
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月19日 優(yōu)先權日2013年1月19日
發(fā)明者吳軍 申請人:杭州圖方科技有限公司