九镜头无人机全景摄像机及其图像处理方法技术

本发明专利技术公开了一种九镜头无人机全景摄像机及其图像处理方法。全景摄像机由安装支架和图像处理系统两部分组成。图像处理系统包含9个相同的图像传感器和9个相同规格的定焦镜头。安装支架由2个纵向侧面板，4个斜面板，2个横向侧面板，底板及其相应的固定板连接而成。图像传感模块安装在各个斜面板、纵向侧面板、横向侧面板和底板上，固定板用于固定安装支架。图像处理系统含图像传感模块、可编程门阵列以及外围电路、无线传输模块、视频压缩处理芯片以及其外围电路。本发明专利技术可同时拍摄大范围图像信号，从多个视角拍摄图像数据，提高无人机拍摄图像数据的效率和丰富的图像数据。九个图像传感器统一控制，消除不同快门时刻以及不同控制模式下图像拼接噪声。

Nine lens UAV panoramic camera and image processing method

The invention discloses a nine lens UAV panoramic camera and an image processing method thereof. The panoramic camera consists of two parts: the mounting bracket and the image processing system. The image processing system consists of 9 identical image sensors and 9 focal lenses with the same specifications. The mounting bracket is composed of 2 longitudinal side panels, 4 inclined panels, 2 lateral side panels, a bottom plate and corresponding fixed plates. The image sensing module is mounted on the inclined panel, the longitudinal side panel, the lateral side panel and the bottom plate, and the fixed plate is used for fixing the mounting bracket. The image processing system includes image sensing module, programmable gate array and peripheral circuit, wireless transmission module, video compression processing chip and its peripheral circuit. The invention can simultaneously take a large range of image signals, and take image data from multiple view angles, so as to improve the efficiency and the rich image data of the UAV to take image data. Nine image sensors are unified control to eliminate the image mosaic noise under different shutter time and different control modes.

【技术实现步骤摘要】
九镜头无人机全景摄像机及其图像处理方法
本专利技术属于摄像机领域，特别涉及无人机承载的摄像机。具体是九镜头无人机全景摄像机及其图像处理方法。
技术介绍
无人机摄像搭载的全景相机系统已经广泛应用于国民经济各个领域和国防建设中，在国家建设和安全保护方面有着重要作用。随着科技的不断进步，无人机全景摄像机正在不断提升。但是现有技术还存在不足，还需要质量技术更进一步提高。中国专利CN201610912717.2《一种无人机搭载的全景相机系统及其操作方法》利用多面体作为载体，集摄像设备、GPS与BDS定位和OSD图像处理为一体的便捷全景定位系统，结构简单，体积较小，省去间接过程环节，拍摄更全面、更准确，信息反馈更及时。不足是对于拼接存在死角，不能适应不同镜头与图像传感器配合，拼接算法复杂。中国专利CN201610552295.2《无人机拍摄全景图的方法及装置》能够控制无人机自动旋转并拍摄图像，从而在不采用全景相机的前提下大大提高了拍摄全景图的操作便捷性。不足是仅采用单镜头，拼接图像存在时间差，拼接算法复杂。中国专利CN201320554125.X《全景影像无人机采集系统》将全景相机搭载在无人机上进行空中影像采集，具有采集范围广、采集效率高的优点。全景相机的镜头朝向不同的方向，能够从不同角度采集一个物体的影像，具有采集精度高的优点。不足是对于拼接存在死角，不能适应不同镜头与图像传感器配合，拼接算法复杂。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，给出一种多镜头全景结构系统构建方法，并针对所涉及结构给出图像处理方法。本专利技术的目的是这样达到的：一种九镜头无人机全景摄像机，其特征在于：全景摄像机由两部分组成，安装支架和图像处理系统；图像处理系统安装在安装支架上；安装支架固定在无人机底部。图像处理系统包含9个相同的图像传感器和9个相同规格的定焦镜头，设图像传感器感应的像素纵向为x像素，横向为y像素(x>y),传感像素的长和宽都为w；设定焦镜头的焦距为z,则图像传感器感应面的长度为xw，宽度为yw；即α等于0.5xw/z的反正切函数的两倍，β等于0.5yw/z的反正切函数的两倍，α和β的单位为度；安装支架由多个平板连接而成，含底板ABCDEFGH(30)、侧面板、斜面板和固定板；侧面板包括纵向侧面板和横向侧面板.固定板包括纵向侧面固定板、斜面固定板和横向侧面固定板，纵向侧面固定板、斜面固定板和横向侧面固定板共同构成固定板.侧面板和斜面板构成支撑板.图像传感模块安装在支撑板和底板上，支撑板连接底板和固定板固定板安装支架固定在无人机底部安装平面；所有固定板在一个平面上，并且与底板ABCDEFGH平行.设固定板所在的平面与底板之间的距离为u,u大于2yw；安装时，底板平行于无人机底部安装平面。所述侧面板包括纵向侧面板和横向侧面板是指：纵向侧面板ABJI、纵向侧面板EFQR，横向侧面板GHVd、横向侧面板CDNM.所述斜面板是指斜面板HAfe、斜面板BCLK、斜面板DEPO、斜面板FGTS.所述固定板包括纵向侧面固定板、斜面固定板和横向侧面固定板是指：纵向侧面固定板IJji、纵向侧面固定板QRrq，斜面固定板efhg、斜面固定板KLlk、斜面固定板OPpo、斜面固定板STts,横向侧面板GHVd、横向侧面板CDNM，横向侧面固定板dVvc、横向侧面固定板MNnm.支撑板含斜面板HAfe、斜面板BCLK、斜面板DEPO、斜面板FGTS，纵向侧面板ABJI、纵向侧面板EFQR和横向侧面板GHVd、横向侧面板CDNM，图像传感模块安装在支撑板和底板ABCDEFGH上，支撑板连接底板和固定板.所有固定板在一个平面上，并且与底板ABCDEFGH平行是指：纵向侧面固定板IJji、纵向侧面固定板QRrq，横向侧面固定板dVvc、横向侧面固定板MNnm和斜面固定板efhg、斜面固定板KLlk、斜面固定板OPpo、斜面固定板STts在一个平面上，并且与底板ABCDEFGH平行。所述底板大小根据无人机大小而确定；AB与EF相互平行，ABEF为矩形，设AB长度为图像传感器感应面的长度xw的a倍，即AB＝EF＝axw，且要求a大于3；CD＝HG＝ayw；CD边和HG边平行，并与AB和EF边垂直；BEDC、AHGF为等腰梯形，AH＝GF＝BC＝ED＝aw(x+y)/2；AF＝BE纵向侧面板ABJI、EFQR大小相同，以纵向侧面板ABJI为例来说明，纵向侧面板ABJI为矩形，其中，AB＝IJ＝axw横向侧面板GHVd、CDNM大小相同，以横向侧面板CDNM35-2为例来说明，CD＝MN＝ayw；斜面板HAfe、BCLK、DEPO、FGTS的大小相同，都是矩形，以斜面板BCLK来说明，BC＝KL＝aw(x+y)/2；纵向侧面固定板IJji、QRrq大小相同，都是矩形；以纵向侧面固定板IJji为例来说明；IJ＝ji＝axw；Ii＝Ji，且Ii、Jj长度大于3毫米；横向侧面固定板dVvc、MNnm大小相同，都是矩形；以横向侧面固定板MNnm为例来说明；MN＝nm＝ayw；Mm＝Nn，且Mm、Nn长度大于3毫米；斜面固定板efhg、KLlk、OPpo、STts大小相同，都是矩形；以斜面固定板KLlk为例来说明，KL＝lk＝aw(x+y)/2；Kk＝Ll，且Kk、Ll长度大于3毫米。所述图像处理系统由图像传感模块、可编程门阵列以及外围电路、无线传输模块、视频压缩处理芯片以及其外围电路构成；九个图像传感模块分别安装在底板ABCDEFGH，横向侧面板GHVd、CDNM，纵向侧面板ABJI、EFQR，斜面板HAfe、BCLK、DEPO、FGTS上，通过控制信号线和像素亮度信号连接线与可编程门阵列以及外围电路连接。可编程门阵列以及外围电路通过控制信号线和像素亮度信号连接线与九个图像传感模块连接，通过通信连接线与无线传输模块连接，通过视频输出信号连接线与视频压缩信号连接线与视频压缩处理芯片以及其外围电路连接。无线传输模块通过通信连接线与可编程门阵列以及外围电路连接，将可编程门阵列以及外围电路处理后的数据通过无线传输方式传输到远处。视频压缩处理芯片以及其外围电路通过视频输出信号连接线与视频压缩信号连接线与可编程门阵列以及外围电路连接。图像传感模块由镜头、安装盒、传感电路构成。安装盒为密封不透光的盒子，为立方体或圆柱体，安装盒有两个平行的平面，一个平面用于安装镜头，另一个平面用于固定在底板、侧面板或斜面板上。安装镜头的平面正中央开有安装镜头的圆形内丝口，丝口的直径与镜头的外丝口直径相同。镜头为定焦镜头，根据需要选择不同焦距镜头；九个镜头的规格完全相同。传感电路用于感应镜头的图像，在传感电路上有图像传感器，保证传感电路上的图像传感器的感应平面与镜头平行，并且镜头的正中心在图像传感器上的投影在图像传感器的正中心上；安装盒安装在在底板、侧面板或斜面板时，保证图像传感器的感应平面与与底板、侧面板或斜面板所在平面平行；安装在底板ABCDEFGH上的图像传感模块，图像传感器的纵向边与AB边平行；图像传感器的正中心对准底板的正中心。安装在2个纵向侧面板ABJI、EFQR上的2个图像传感模块，图像传感器的纵向边分别与AB、EF边平行；图像传感器的正中心对准侧面板的正中心。安装在2个横向侧面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种九镜头无人机全景摄像机，其特征在于：全景摄像机由两部分组成，安装支架和图像处理系统；图像处理系统安装在安装支架上；安装支架固定在无人机底部；图像处理系统包含9个相同的图像传感器和9个相同规格的定焦镜头，设图像传感器感应的像素纵向为x像素，横向为y像素(x>y),传感像素的长和宽都为w；设定焦镜头的焦距为z,则图像传感器感应面的长度为xw，宽度为yw；令

【技术特征摘要】
1.一种九镜头无人机全景摄像机，其特征在于：全景摄像机由两部分组成，安装支架和图像处理系统；图像处理系统安装在安装支架上；安装支架固定在无人机底部；图像处理系统包含9个相同的图像传感器和9个相同规格的定焦镜头，设图像传感器感应的像素纵向为x像素，横向为y像素(x>y),传感像素的长和宽都为w；设定焦镜头的焦距为z,则图像传感器感应面的长度为xw，宽度为yw；令即α等于0.5xw/z的反正切函数的两倍，β等于0.5yw/z的反正切函数的两倍，α和β的单位为度；安装支架由多个平板连接而成，含底板ABCDEFGH(30)、侧面板、斜面板和固定板；侧面板包括纵向侧面板和横向侧面板；固定板包括纵向侧面固定板、斜面固定板和横向侧面固定板，纵向侧面固定板、斜面固定板和横向侧面固定板共同构成固定板(6-1、6-2)；侧面板和斜面板构成支撑板(7-1、7-2)；图像传感模块安装在支撑板(7-1、7-2)和底板(30)上，支撑板(7-1、7-2)连接底板(30)和固定板(6-1、6-2)；固定板(6-1、6-2)安装支架固定在无人机底部安装平面；所有固定板在一个平面上，并且与底板ABCDEFGH(30)平行；设固定板(6-1、6-2)所在的平面与底板(30)之间的距离为u,u大于2yw；安装时，底板平行于无人机底部安装平面。2.如权利要求1所述的九镜头无人机全景摄像机，其特征在于：所述侧面板包括纵向侧面板和横向侧面板是指：纵向侧面板ABJI(31-1)、纵向侧面板EFQR(31-2)，横向侧面板GHVd(35-1)、横向侧面板CDNM(35-2)；所述斜面板是指斜面板HAfe(32-1)、斜面板BCLK(32-2)、斜面板DEPO(32-3)、斜面板FGTS(32-4)；所述固定板包括纵向侧面固定板、斜面固定板和横向侧面固定板是指：纵向侧面固定板IJji(33-1)、纵向侧面固定板QRrq(33-2)，斜面固定板efhg(34-1)、斜面固定板KLlk(34-2)、斜面固定板OPpo(34-3)、斜面固定板STts(34-4),横向侧面板GHVd(35-1)、横向侧面板CDNM(35-2)，横向侧面固定板dVvc(36-1)、横向侧面固定板MNnm(36-2)；支撑板(7-1、7-2)含斜面板HAfe(32-1)、斜面板BCLK(32-2)、斜面板DEPO(32-3)、斜面板FGTS(32-4)，纵向侧面板ABJI(31-1)、纵向侧面板EFQR(31-2)和横向侧面板GHVd(35-1)、横向侧面板CDNM(35-2)，图像传感模块安装在支撑板(7-1、7-2)和底板ABCDEFGH(30)上，支撑板(7-1、7-2)连接底板(30)和固定板(6-1、6-2)；所有固定板在一个平面上，并且与底板ABCDEFGH(30)平行是指：纵向侧面固定板IJji(33-1)、纵向侧面固定板QRrq(33-2)，横向侧面固定板dVvc(36-1)、横向侧面固定板MNnm(36-2)和斜面固定板efhg(34-1)、斜面固定板KLlk(34-2)、斜面固定板OPpo(34-3)、斜面固定板STts(34-4)在一个平面上，并且与底板ABCDEFGH(30)平行。3.如权利要求1所述的九镜头无人机全景摄像机，其特征在于：所述底板(30)大小根据无人机大小而确定；AB与EF相互平行，ABEF为矩形，设AB长度为图像传感器感应面的长度xw的a倍，即AB＝EF＝axw，且要求a大于3；CD＝HG＝ayw；CD边和HG边平行，并与AB和EF边垂直；BEDC、AHGF为等腰梯形，AH＝GF＝BC＝ED＝aw(x+y)/2；AF＝BE纵向侧面板ABJI(31-1)、纵向侧面板EFQR(31-2)大小相同，以纵向侧面板ABJI(31-1)为例来说明，纵向侧面板ABJI(31-1)为矩形，其中，AB＝IJ＝axw横向侧面板GHVd(35-1)、横向侧面板CDNM(35-2)大小相同，以横向侧面板CDNM(35-2)为例来说明CD＝MN＝ayw；斜面板HAfe(32-1)、斜面板BCLK(32-2)、斜面板DEPO(32-3)、斜面板FGTS(32-4)的大小相同，都是矩形，以斜面板BCLK(32-2)为例来说明，BC＝KL＝aw(x+y)/2；纵向侧面固定板IJji(33-1)、纵向侧面固定板QRrq(33-2)大小相同，都是矩形；以纵向侧面固定板IJji(33-1)为例来说明；IJ＝ji＝axw；Ii＝Ji，且Ii、Jj长度大于3毫米；横向侧面固定板dVvc(36-1)、横向侧面固定板MNnm(36-2)大小相同，都是矩形；以侧面固定板MNnm(36-2)为例来说明；MN＝nm＝ayw；Mm＝Nn，且Mm、Nn长度大于3毫米；斜面固定板efhg(34-1)、斜面固定板KLlk(34-2)、斜面固定板OPpo(34-3)、斜面固定板STts(34-4)大小相同，都是矩形；以斜面固定板KLlk(34-2)为例来说明，KL＝lk＝aw(x+y)/2；Kk＝Ll，且Kk、Ll长度大于3毫米。4.如权利要求1所述的九镜头无人机全景摄像机，其特征在于：所述图像处理系统由图像传感模块(8-1～8-9)、可编程门阵列以及外围电路(9)、无线传输模块(10)、视频压缩处理芯片以及其外围电路(11)构成；九个图像传感模块(8-1～8-9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫思特，张鸣之，马娟，黄喆，石爱军，薛跃明，苏永超，刘滨，李碧雄，杨飞，
申请(专利权)人：四川大学，中国地质环境监测院，
类型：发明
国别省市：四川,51