高空航空相机系统技术方案

一种用于捕获航空图像的系统，系统包括至少一个全景相机、多个细节相机以及用于支持相机的框架，每个细节相机比至少一个全景相机具有更长的焦距，每个细节相机在横向上不同的角度进行安装，使得细节相机的视场重叠以形成扩展的横向视场，框架能够附接到在相机孔上方的航空器地板，从而通过相机孔给相机提供在航空器下方的地面的视图。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及航空相机系统以及用于根据航空照片创建照片镶嵌图(photomosaics)的高效方法。背景正射影像的精确的地理参考的照片镶嵌图正代替传统的图片地图而变得越来越普遍，因为它们能够根据航空照片自动地被创建，且因为它们显示了地面上实际上有用的细节。根据航空照片进行的精确的照片镶嵌图的创建在文献中进行了很好的描述。例如，参见第四版ElementsofPhotogrammetrywithApplicationinGIS(Wolf等人的)和第六版ManualofPhotogrammetry(美国摄影测量及遥感学会(ASPRS))。照片镶嵌图的创建要求同时捕获感兴趣的区域的重叠的航空照片，以确保对感兴趣的区域的完整的覆盖以及确保在图像中存在足够的冗余从而允许精确的光束法平差(bundleadjustment)、正射校正和照片的对齐。光束法平差是通过其对地面点和相机姿态的冗余估计进行细化的过程。现代光束法平差在(Triggs等人的)“BundleAdjustment—AModernSynthesis”中进行了详细描述。光束法平差可以关于手动识别的地面点的位置进行操作，或越来越关于自动在重叠的照片之间匹配的自动识别的地面特征的位置进行操作。重叠的航空照片一般是通过在感兴趣的区域上方以蜿蜒的模式导航勘测航空器来进行捕获的。勘测航空器载有航空相机系统，并且蜿蜒飞行模式确保了由相机系统捕获的照片沿着在飞行模式内的飞行线路以及在邻近的飞行线路之间重叠。用于精确光束法平差的足够的冗余度要求选择至少60％的纵向(向前)重叠(即，在沿着飞行线路的连续的照片之间)和至少40％的横向(侧面)重叠(即，在关于相邻的飞行线路的照片之间)。这通常被称之为60/40重叠。选定的重叠确定所需的飞行时间和捕获的(以及后续被处理的)照片的数量。因而，在飞行时间和处理时间方面，高度重叠是昂贵的，且重叠的实际选择代表了在成本和照片镶嵌图的精度之间的折衷。多分辨率相机系统的使用提供了一种强大的方式来降低重叠而不过分折衷精度。多分辨率航空照片的捕获和处理在美国专利号8,497,905和8,675,068(Nixon)中进行了描述，这两个专利的内容通过交叉引用并入本文。多分辨率的照片集允许照片镶嵌图的精度根据在低分辨率全景照片之间的重叠而推导出，但是照片镶嵌图的细节却是根据高分辨率细节照片推导出的。美国专利号8,497,905和8,675,068(Nixon)描述的是可以附接到小型航空器的外部相机舱(externalcamerapod)。外部相机舱有两个关键的缺点：舱是高度专用的航空器的，且在舱内的空间是受约束的。专用的航空器的舱限制了对航空器的选择，因而限制了对诸如高度范围的操作参数，而且，反过来，需要大量的设计、测试和论证以努力适应不同的航空器。舱内受约束的空间限制了相机透镜的尺寸因而限制了相机透镜的焦距，从而限制了用于特定目标图像分辨率的操作高度的范围。专利技术概要在第一方面，本专利技术提供了一种用于捕获航空图像的系统，该系统包括至少一个全景相机、多个细节相机以及用于支持相机的框架，每个细节相机比所述至少一个全景相机具有更长的焦距，每个细节相机在横向上不同的角度进行安装，使得细节相机的视场重叠以形成扩展的横向视场，所述框架可附接到在相机孔上方的航空器地板，从而通过相机孔给相机提供在航空器下方的地面的视图。系统可以包括可附接到航空器地板的接装板(adapterplate)，所述框架可附接到接装板。例如，接装板可通过螺栓固定到设置到地板的挂接点来附接到地板，或其可以通过螺栓固定到附接到地板的座椅轨道来附接到地板。每个细节相机可以有角度地向内朝向相机孔的中心，从而最小化适应细节相机的视场所需的相机孔的尺寸。细节相机的焦距与所述至少一个全景相机的焦距的比例可以在4和8之间。细节相机的焦距可以在85mm和800mm之间。每个细节相机可以利用具有诸如85mm、105mm、135mm、180mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm或800mm的焦距的现有镜头。全景相机的焦距可以在10mm和200mm之间。全景相机可以利用具有诸如10.5mm、14mm、16mm、18mm、20mm、21mm、24mm、28mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60mm的焦距的现有镜头。系统可以包括五个细节相机。细节相机可以具有聚焦在无穷远处的定焦镜头，或可变焦镜头和自动聚焦机构。全景相机具有聚焦在无穷远处的定焦镜头，或可变焦镜头和自动聚焦机构。系统可以包括被配置为在飞行期间自动激发细节相机使得连续的细节照片纵向重叠的计算机系统。系统可以包括至少一个全球导航卫星系统(GNSS)接收器，计算机被配置为实时接收并储存来自该至少一个GNSS接收器的位置数据。系统可以包括IMU，计算机被配置为实时接收并储存来自该IMU的方位数据。系统可以包括飞行员显示器，计算机被配置为经由驾驶舱显示器向飞行员提供飞行指令。系统可以包括储存的飞行计划，计算机被配置为以根据飞行计划、航空器的实时位置和航空器的实时速度确定的速率来激发相机。附图简述根据以下以示例的方式被给出的、结合附图描述的、至少一个优选的但非限制性的实施方式的描述，示例实施方式是明显的。图1示出的是HyperCamera相机单元的前视图，即，面朝向航空器的前部。图2示出的是相机单元的后视图。图3示出的是相机单元的顶视图。图4示出的是相机单元的底部视图。图5示出的是相机单元的分解视图。图6示出的是相机的分解视图和相机单元的中心支撑，以及每个相机的视场。图7从下方示出相机单元，以及其穿过航空器相机孔的孔径的组合的视场。图8示出的是相机单元的视场以及其五个重叠细节视场。图9示出的是安装在航空器地板上的座椅轨道上的HyperCamera的接装板。图10示出的是相机单元、接装板和航空器地板上的座椅的分解视图。图11示出的是相机的分解视图以及更宽的角度形式的相机单元的中心支撑。图12示出的是相机单元的全景视场以及更宽的角度形式的相机单元的五个重叠的细节视场。图13示出的是装载在Cessna208航空器中的HyperCamera的平面视图。图14示出的是装载在Cessna208航空器中的HyperCamera的详细平面视图。图15示出的是载有HyperCamera的Cessna208航空器前视图以及合成的全景和聚合的细节视场。图16示出的是载有HyperCamera的Cessna208航空器侧视图以及合成的全景和聚合的细节视场。图17示出的是三个连续的拍摄的重叠视场。图18示出的是在相邻的飞行路线中的拍摄的重叠视场。图19示出的是沿着三个相邻的飞行线路的连续的拍摄的重叠的聚合的细节视场。图20示出的是用于HyperCamera的电源和控制系统的框图。图21示出的是用于根据多分辨率HyperCamera照片有效创建照片镶嵌图的摄影测量过程。附图标记列表100相机单元。110细节相机。112全景相机。114细节相机镜头。116全景相机镜头。120框架。122框架中心支撑。124框架侧支撑。126框架后部支撑。128框架前部支撑。130挂接点块。132挂接点。134安装螺栓(mountb本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于捕获航空图像的系统，所述系统包括至少一个全景相机、多个细节相机以及用于支持所述相机的框架，每个细节相机比所述至少一个全景相机具有更长的焦距，每个细节相机在横向上以不同的角度进行安装，使得所述细节相机的视场重叠以形成扩展的横向视场，所述框架能够附接到在相机孔上方的航空器地板，从而通过所述相机孔给所述相机提供在所述航空器下方的地面的视图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.20 US 14/310,5231.一种用于捕获航空图像的系统，所述系统包括至少一个全景相机、多个细节相机以及用于支持所述相机的框架，每个细节相机比所述至少一个全景相机具有更长的焦距，每个细节相机在横向上以不同的角度进行安装，使得所述细节相机的视场重叠以形成扩展的横向视场，所述框架能够附接到在相机孔上方的航空器地板，从而通过所述相机孔给所述相机提供在所述航空器下方的地面的视图。2.根据权利要求1所述的系统，还包括能够附接到所述航空器的所述地板的接装板，所述框架能够附接到所述接装板。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述接装板通过螺栓固定到设置在所述地板中的挂接点来附接到所述地板。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述接装板通过螺栓固定到附接到所述地板的座椅轨道来附接到所述地板。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，每个细节相机有角度地向内朝向所述相机孔的中心，从而最小化适应所述细节相机的视场所需的所述相机孔的尺寸。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述细节相机的焦距与所述至少一个全景相机的焦距的比例在4和8之间。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，所述细节相机的焦距在85mm和800mm之间。8.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，所述细节相机的焦距选自包括以下项的组：85mm、105mm、135mm、180mm、200mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm和800mm。9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述至少一个全景相机的焦距在10mm和200m...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·哈罗德·塔林顿，大卫·阿诺德·布利兹，保罗·拉普斯顿，
申请(专利权)人：尼尔马普澳大利亚控股有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU