本發(fā)明涉及傾斜攝影領(lǐng)域，尤其涉及一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

傾斜攝影技術(shù)是國際測繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜等五個(gè)不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實(shí)直觀世界。目前市場的傾斜攝影設(shè)備，多數(shù)通過組裝單個(gè)鏡頭的相機(jī)或手機(jī)以實(shí)現(xiàn)多個(gè)角度對地物的拍攝。該方式具有明顯的缺點(diǎn)：1)獨(dú)立拍攝單元組裝的相機(jī)在拍攝曝光一致性，gps定位同步性方面，實(shí)現(xiàn)比較困難；2)利用市場已有成品相機(jī)的組合，組合過程比較困難，受限于，體積、重量、形狀等，往往尺寸偏大、重量大，僅限于大型無人機(jī)搭載使用；3)數(shù)據(jù)存儲比較分散，每個(gè)拍攝單元只能使用自己原有的存儲結(jié)構(gòu)(基本為sd存儲卡，存儲讀寫速度慢，容量有限)，存儲介質(zhì)分布在各個(gè)相機(jī)，數(shù)據(jù)匯總比較繁瑣。后期生產(chǎn)處理時(shí)，數(shù)據(jù)整理非常困難；4)成本高，組裝復(fù)雜，產(chǎn)品品質(zhì)一致性差，受限于上游成品的供貨，不便于實(shí)現(xiàn)批量化供貨；5)受限于成品相機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，技術(shù)改進(jìn)優(yōu)化空間較小，參數(shù)調(diào)整靈活性差；6)原相機(jī)冗余(無用)的零部件較多，無法拆解去除，增加整機(jī)重量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備及方法，依據(jù)傾斜攝影測量的基本原理，通過設(shè)計(jì)多個(gè)鏡頭在空中一定高度對地面物體進(jìn)行拍攝，以獲取同一拍攝點(diǎn)不同角度的地物照片，為傾斜攝影建模生產(chǎn)提供原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備，包括多個(gè)圖像采集模塊、傳輸模塊、圖像處理模塊和主功能模塊；

所述多個(gè)圖像采集模塊與所述傳輸模塊連接，所述傳輸模塊與所述圖像處理模塊連接，所述圖像處理模塊與所述主功能模塊連接；

所述多個(gè)圖像采集模塊采集圖像數(shù)據(jù)，并通過所述傳輸模塊將采集的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至所述圖像處理模塊，所述圖像處理模塊控制所述多個(gè)圖像采集模塊進(jìn)行幀同步曝光，并對采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述主功能模塊將經(jīng)過處理的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成exif可交換圖像文件，并獲取設(shè)備的姿態(tài)信息，將所述exif可交換圖像文件和記錄所述姿態(tài)信息的文件存儲在存儲器中。

本發(fā)明的有益效果是：1)統(tǒng)一電路布局，重新設(shè)計(jì)，從根本上解決曝光同步、屬性信息寫入同步、存儲同步及一體化問題。

2)采用集成電路一體化設(shè)計(jì)，精簡了相機(jī)的結(jié)構(gòu)，減少相機(jī)的體積和重量，結(jié)構(gòu)緊湊，便于使用和安裝。

3)解決了該設(shè)備批量化、流水線生產(chǎn)的難題，成倍降低產(chǎn)品成本，使該產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)大面積推廣，廣泛應(yīng)用成為可能。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述傳輸模塊為lvds總線。

進(jìn)一步，所述圖像處理模塊包括曝光時(shí)序發(fā)生器單元、串并轉(zhuǎn)換單元、isp圖像信號處理單元和圖像編碼器單元；

所述曝光時(shí)序發(fā)生器單元，用于生成行場信號和像素時(shí)鐘并發(fā)送至多個(gè)圖像采集模塊，控制所述多個(gè)圖像采集模塊進(jìn)行幀同步曝光；

所述串并轉(zhuǎn)換單元，用于對串行總線發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；

所述isp圖像信號處理單元，用于對經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

所述圖像編碼單元，用于對經(jīng)過isp圖像信號處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

進(jìn)一步，所述主功能模塊包括exif信息單元、姿態(tài)信息單元和存儲單元；

所述exif信息單元，用于獲取所述圖像數(shù)據(jù)的exif信息，并根據(jù)所述exif信息將所述圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成exif可交換圖像文件；

所述姿態(tài)信息單元，用于獲取設(shè)備的姿態(tài)信息并生成記錄所述姿態(tài)信息的文件；

所述存儲單元，用于將攜帶exif信息的圖像數(shù)據(jù)和攜帶姿態(tài)信息的文件存儲在存儲器中。

進(jìn)一步，所述主功能模塊還包括vpss視頻前處理單元、imagesystem圖像處理單元和hdmi高清晰度多媒體接口單元；

所述vpss視頻前處理單元，用于處理經(jīng)過isp圖像信號處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)；

所述imagesystem圖像處理單元，用于處理經(jīng)過vpss視頻前處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)，并通過hdmi高清晰度多媒體接口單元發(fā)送到顯示器進(jìn)行顯示。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種利用上述多鏡頭傾斜攝影設(shè)備進(jìn)行攝影的方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、多個(gè)圖像采集模塊采集圖像數(shù)據(jù)，并通過傳輸模塊將采集的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至圖像處理模塊；

步驟2、圖像處理模塊控制多個(gè)圖像采集模塊進(jìn)行幀同步曝光，并對采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

步驟3、主功能模塊將經(jīng)過處理的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成exif可交換圖像文件，并獲取設(shè)備的姿態(tài)信息，將所述exif可交換圖像文件和攜帶所述姿態(tài)信息的文件存儲在存儲器中。

本發(fā)明的有益效果是：從根本上解決曝光同步、屬性信息寫入同步、存儲同步及一體化問題。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述步驟2具體包括：

步驟2.1、曝光時(shí)序發(fā)生器單元生成行場信號和像素時(shí)鐘并發(fā)送至多個(gè)圖像采集模塊，控制所述多個(gè)圖像采集模塊進(jìn)行幀同步曝光；

步驟2.2、串并轉(zhuǎn)換單元對串行總線發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；

步驟2.3、isp圖像信號處理單元對經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

步驟2.4、圖像編碼單元對經(jīng)過isp圖像信號處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

進(jìn)一步，所述步驟3具體包括：

步驟3.1、exif信息單元獲取經(jīng)過處理的圖像數(shù)據(jù)的exif信息，并根據(jù)所述exif信息將所述圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成exif可交換圖像文件；

步驟3.2、姿態(tài)信息單元獲取設(shè)備的姿態(tài)信息并生成記錄所述姿態(tài)信息的文件；

步驟3.3、存儲單元將所述exif可交換圖像文件和記錄所述姿態(tài)信息的文件存儲在存儲器中。

進(jìn)一步，所述所述步驟3還包括：

步驟3.4、vpss視頻前處理單元處理經(jīng)過isp圖像信號處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)；

步驟3.5、imagesystem圖像處理單元處理經(jīng)過vpss視頻前處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)，并通過hdmi高清晰度多媒體接口單元發(fā)送到顯示器進(jìn)行顯示。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多鏡頭傾斜攝影方法的流程圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多鏡頭傾斜攝影方法的流程圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多鏡頭傾斜攝影方法的流程圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種多鏡頭傾斜攝影方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該設(shè)備包括多個(gè)圖像采集模塊110、傳輸模塊120、圖像處理模塊130和主功能模塊140；

所述多個(gè)圖像采集模塊與所述傳輸模塊連接，所述傳輸模塊與所述圖像處理模塊連接，所述圖像處理模塊與所述主功能模塊連接；

所述多個(gè)圖像采集模塊采集圖像數(shù)據(jù)，并通過所述傳輸模塊將采集的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至所述圖像處理模塊，所述圖像處理模塊控制所述多個(gè)圖像采集模塊進(jìn)行幀同步曝光，并對采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述主功能模塊將經(jīng)過處理的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成exif可交換圖像文件，并獲取設(shè)備的姿態(tài)信息，將所述exif可交換圖像文件和記錄所述姿態(tài)信息的文件存儲在存儲器中。

具體的，多個(gè)圖像采集模塊采用5個(gè)500萬像素?cái)z像頭，在設(shè)備整機(jī)內(nèi)成固定的角度安裝，每個(gè)攝像頭由imx178傳感器和低畸變1m像素鏡頭組成。完成圖像的光電轉(zhuǎn)換和圖像采集功能，5路imx178傳感器工作于從模式，通過傳輸模塊統(tǒng)一連接到圖像處理模塊上，其中，傳輸模塊完成對5路傳感器的信號匯聚功能，由于攝像頭呈特定角度安裝，傳輸模塊采用轉(zhuǎn)接板形式，整齊可靠地與圖像處理模塊連接。

圖像處理模塊利用本地晶振生成統(tǒng)一的傳感器主時(shí)鐘，傳感器行信號和場信號，復(fù)制成5份，通過5個(gè)觸發(fā)器單元分別送給5片imx178，imx178依據(jù)接收的時(shí)序產(chǎn)生每一幀的rawdata數(shù)據(jù)。這種曝光方式，由于5路信號是同源的(源自同一個(gè)本地晶振)，因此不存在任何誤差和延時(shí)。

主功能模塊采集圖像數(shù)據(jù)的exif信息，exif信息包括相機(jī)名稱，照片分辨率，光圈，曝光，增益，時(shí)間，gps等，并將exif信息添加到圖像數(shù)據(jù)中，從而將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成exif可交換圖像文件，主功能模塊還獲取設(shè)備在采集圖像數(shù)據(jù)時(shí)同步采集的姿態(tài)信息，便于后期導(dǎo)出使用。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多鏡頭傾斜攝影設(shè)備，從根本上解決曝光同步、屬性信息寫入同步、存儲同步及一體化問題，另外，采用集成電路一體化設(shè)計(jì)，精簡了相機(jī)的結(jié)構(gòu)，減少相機(jī)的體積和重量，結(jié)構(gòu)緊湊，便于使用和安裝，解決了該設(shè)備批量化、流水線生產(chǎn)的難題，成倍降低產(chǎn)品成本，使該產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)大面積推廣，廣泛應(yīng)用成為可能。

可選地，在該實(shí)施例中，傳輸模塊為lvds總線。

具體的，lvds(low-voltagedifferentialsignaling，低電壓差分信號)是1994年由美國國家半導(dǎo)體公司提出的一種信號傳輸模式，是一種電平標(biāo)準(zhǔn)。

可選地，在該實(shí)施例中，如圖2所示，圖像處理模塊130包括曝光時(shí)序發(fā)生器單元210、串并轉(zhuǎn)換單元220、isp圖像信號處理單元230和圖像編碼器單元240；

所述曝光時(shí)序發(fā)生器單元210，用于生成行場信號和像素時(shí)鐘并發(fā)送至多個(gè)圖像采集模塊110，控制所述多個(gè)圖像采集模塊110進(jìn)行幀同步曝光；

所述串并轉(zhuǎn)換單元220，用于對傳輸模塊120發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；

所述isp圖像信號處理單元230，用于對經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

所述圖像編碼單元240，用于對經(jīng)過isp圖像信號處理單元230處理的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

具體的，圖像處理模塊選用fpga芯片，syncgen曝光時(shí)序發(fā)生器發(fā)送統(tǒng)一的行場信號和像素時(shí)鐘控制5個(gè)imx178同步曝光，每個(gè)攝像頭的圖像數(shù)據(jù)通過lvds總線以15fps的速率送到lvdsreceiver串并轉(zhuǎn)換單元，lvdsreceiver將其轉(zhuǎn)換成可以由fpga內(nèi)部處理的并行信號，將rawdata原始數(shù)據(jù)輸出到ram隨機(jī)存儲器中，ram作為數(shù)據(jù)處理和緩沖的空間，isp圖像信號處理單元從每個(gè)攝像頭的數(shù)據(jù)流中均勻的取5幀(由用戶設(shè)定)，形成25fps的數(shù)據(jù)流后，進(jìn)行圖像的顏色插值、降噪、自動白平衡和伽馬矯正等操作，將rawdata轉(zhuǎn)換為yuv422圖像數(shù)據(jù)輸出，isp處理后的數(shù)據(jù)送給jpegenc圖像編碼模塊，進(jìn)行25fps的jpeg編碼，進(jìn)而送給主功能模塊進(jìn)行后續(xù)的組織和存儲。

可選地，如圖3所示，主功能模塊140包括exif信息單元310、姿態(tài)信息單元320和存儲單元330；

所述exif信息單元310，用于獲取經(jīng)過處理的圖像數(shù)據(jù)的exif信息，并根據(jù)所述exif信息將所述圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成exif可交換圖像文件；

所述姿態(tài)信息單元320，用于獲取設(shè)備的姿態(tài)信息并生成記錄所述姿態(tài)信息的文件；

所述存儲單元330，用于將所述exif可交換圖像文件和攜帶姿態(tài)信息的文件存儲在存儲器中。

具體的，主功能模塊選用armcortexa9架構(gòu)處理器，exif信息單元對每幀jpge圖像數(shù)據(jù)添加exif標(biāo)志。exif是一種圖像文件格式，它的數(shù)據(jù)存儲與jpeg格式是完全相同的。實(shí)際上exif格式就是在jpeg格式頭部插入了數(shù)碼照片的信息，包括相機(jī)的相機(jī)名稱，照片分辨率，光圈，曝光，增益，時(shí)間，gps等數(shù)據(jù)。主功能模塊每接收五張圖片，首先將這五張緩存至ram中，然后分別從isp圖像信號處理單元中獲取照片的曝光和增益值，通過uart(通用串行總線，有2根線組成，一根負(fù)責(zé)接收，一根負(fù)責(zé)發(fā)送，在芯片之間連接，專門用來傳輸一些低速率的數(shù)據(jù)，設(shè)備里面的傳輸速率不超過112kb/s)從gps模塊中獲取gps定位信息，通過uart從imu模塊中獲取當(dāng)前空間姿態(tài)信息。同時(shí)有一些固定的信息，比如照片分辨率，設(shè)備名稱等信息整合起來。按照exif規(guī)定的格式寫到j(luò)peg頭部文件中。這樣，在生成地物照片時(shí)，即可同步寫入照片拍攝時(shí)刻的gps定位信息及傾斜攝影所需的姿態(tài)信息，極大解決后期數(shù)據(jù)整理的難度。

主功能模塊同固態(tài)硬盤通過sataii進(jìn)行讀寫操作，在固態(tài)硬盤中存儲添加gps定位信息和姿態(tài)信息的圖像數(shù)據(jù)。設(shè)備在抓拍時(shí)每隔5分鐘生成一個(gè)文件夾，每個(gè)文件夾內(nèi)分別包含5個(gè)同傳感器通道對應(yīng)的額目錄，每個(gè)目錄下存儲jpeg圖片。jpeg的名稱以[事件號-拍攝事件年月日時(shí)分毫秒-設(shè)備號-通道號]的格式記錄。拍攝時(shí)間從gps信息中取得(通過uart總線取得)，通道號向isp模塊取得(isp輸出視頻流的時(shí)候，在視頻流之中就已經(jīng)添加了通道信息，標(biāo)志該視頻流屬于哪個(gè)imx178傳感器)。同時(shí)配合另外txt文件進(jìn)行對應(yīng)的標(biāo)志，txt文件中記錄了照片拍攝時(shí)的相機(jī)位置信息比如三維空間加速度，三維空間角速度等信息，該信息由主功能模塊從imu模塊中讀取。獲取三維空間信息(當(dāng)前時(shí)刻拍攝照片的時(shí)候相機(jī)的三軸角速度和三軸加速度)可以用來后期拼接的時(shí)候，對圖片進(jìn)行校準(zhǔn)和矯正。

可選地，在該實(shí)施例中，如圖4所示，所述主功能模塊還包括vpss視頻前處理單元410、imagesystem圖像處理單元420和hdmi高清晰度多媒體接口單元430；

所述vpss視頻前處理單元410，用于處理經(jīng)過isp圖像信號處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)；

所述imagesystem圖像處理單元420，用于處理經(jīng)過vpss視頻前處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)，并通過hdmi高清晰度多媒體接口單元430發(fā)送到顯示器進(jìn)行顯示。

具體的，vpss視頻前處理單元將isp圖像信號處理單元輸出的yuv422信號抽點(diǎn)為yuv420信號，再由imagesystem圖像處理單元進(jìn)行hdmi顯示的一些圖像增強(qiáng)以及ui界面的疊加，最后通過hdmi高清晰度多媒體接口單元發(fā)送到顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，供用戶檢查每個(gè)攝像頭的狀態(tài)，對鏡頭進(jìn)行清洗和調(diào)焦等維護(hù)工作。

其中，主功能模塊通過qt圖形用戶界面程序在hdmi圖像上疊加ui界面，設(shè)備可以外接鼠標(biāo)對設(shè)備的各種參數(shù)例如每秒抓拍張數(shù)，抓拍方式，相機(jī)的曝光，增益，相機(jī)的網(wǎng)絡(luò)ip地址等進(jìn)行方便直觀的測試和設(shè)置。

可選地，如圖5所示，主功能模塊提供2種設(shè)備軟體升級方式，分別是通過在usb接口510插入u盤升級，以及通過gmac千兆網(wǎng)絡(luò)接口520連接pc升級。

主功能模塊內(nèi)置ftp服務(wù)器，pc通過gmac千兆網(wǎng)絡(luò)接口與設(shè)備連接，可以對設(shè)備的文件進(jìn)行添加，刪除和導(dǎo)出的操作。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種利用上述多鏡頭傾斜攝影設(shè)備進(jìn)行攝影的方法，如圖6所示，該方法包括以下步驟：

610、多個(gè)圖像采集模塊采集圖像數(shù)據(jù)，并通過傳輸模塊將采集的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至圖像處理模塊；

620、圖像處理模塊控制多個(gè)圖像采集模塊進(jìn)行幀同步曝光，并對采集的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

630、主功能模塊將經(jīng)過處理的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成exif可交換圖像文件，并獲取設(shè)備的姿態(tài)信息，將所述exif可交換圖像文件和攜帶所述姿態(tài)信息的文件存儲在存儲器中。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種多鏡頭傾斜攝影方法，從根本上解決曝光同步、屬性信息寫入同步、存儲同步及一體化問題。

可選地，在該實(shí)施例中，如圖7所示，所述步驟620具體包括：

710、曝光時(shí)序發(fā)生器單元生成行場信號和像素時(shí)鐘并發(fā)送至多個(gè)圖像采集模塊，控制所述多個(gè)圖像采集模塊進(jìn)行幀同步曝光；

720、串并轉(zhuǎn)換單元對串行總線發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換；

730、isp圖像信號處理單元對經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

740、圖像編碼單元對經(jīng)過isp圖像信號處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

可選地，在該實(shí)施例中，如圖8所示，所述步驟630具體包括：

810、exif信息單元獲取經(jīng)過處理的圖像數(shù)據(jù)的exif信息，并根據(jù)所述exif信息將所述圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成exif可交換圖像文件；

820、姿態(tài)信息單元獲取設(shè)備的姿態(tài)信息并生成記錄所述姿態(tài)信息的文件；

830、存儲單元將所述exif可交換圖像文件和記錄所述姿態(tài)信息的文件存儲在存儲器中。

可選地，在該實(shí)施例中，如圖9所示，所述步驟630還包括：

910、vpss視頻前處理單元處理經(jīng)過isp圖像信號處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)；

920、imagesystem圖像處理單元處理經(jīng)過vpss視頻前處理單元處理的圖像數(shù)據(jù)，并通過hdmi高清晰度多媒體接口單元發(fā)送到顯示器進(jìn)行顯示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。