一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影系统，其包括：挂载舱，其可拆卸地连接航空器，挂载舱上设有支撑框架；成像机构，其设在支撑框架上；成像机构包括至少一个摄影单元，摄影单元的拍摄图像呈矩阵式分布；摄影单元包括至少一个倾斜相机，支撑框架上设有多个拍摄平面，多个拍摄平面之间均设有夹角；倾斜相机通过拍摄平面获得航空器下方的图像；控制模块，其设在支撑框架上；本发明专利技术结构简单可靠，角度定位精度高，对倾斜相机的要求低，实现了多角度自由拍摄；可以更加完整的重现作业区域内各个物体的真实比例关系，使后期模型更加清楚、准确。

【技术实现步骤摘要】
一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影系统
本专利技术涉及一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影系统。
技术介绍
航空全景倾斜摄影装置属于航空摄影测量及航空倾斜摄影量的技术范畴。航空摄影测量是基于航空拍摄影像，以及利用摄影测量技术，生产各种测绘产品，包括数字地面模型，正射影像图以及线划地图。航空倾斜摄影测量是通过拍摄倾斜影像，获得地物的侧面纹理，再通过摄影测量的技术，建立真实的城市三维模型。航空倾斜摄影作为传统航空摄影测量的突破，通过不同视角的相机组合，拍摄包括地面上的自然物体及人工建筑物。现有的航空倾斜摄影装置一般采用五相机组合的形式，包括一个下视相机及四个倾斜相机。由于相机多，在考虑到系统的体积及重量时，设计的倾斜相机一般就会采用商业化的中画幅相机或全画幅相机。中国专利2017100622249公开了一种航空全景倾斜摄影装置，包括吊舱主体，所述吊舱主体上设置有至少两个下视相机，以及多个倾斜相机，所述至少两个下视相机沿横向排列，所述至少两个下视相机中相邻的下视相机的拍摄区域部分重叠。中国专利2014800800293公开了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。中国专利201010562117.0公开了一种基于移轴原理的拼接成像系统，包括至少一个成像镜头，所述至少一个成像镜头设置于同一平面上，且具有相同的焦距和视场；以及设置于每一所述成像镜头的焦平面上的至少一个成像器件；其中，每一所述成像镜头被设置为其光轴垂直于其焦平面，且每一所述成像器件被设置为在其焦平面内具有预置的移轴量。现有技术的缺陷在于：目前使用的航空倾斜摄影装置普遍采用多个内置相机，通过不同角度的摆放，实现多个角度拍摄，以获取地面的全景图像。所需内置相机数量多，摄影装置体积和重量大，成本高。因此，如何提供一种可以实现多角度自由拍摄，适用范围广泛、效率高的倾斜摄影系统，成为业内需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影系统，其结构简单可靠，角度定位精度高，拍摄效率高，对倾斜相机的要求低，实现了多角度自由拍摄。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影系统，其包括：挂载舱，其可拆卸地连接航空器，挂载舱上设有支撑框架；成像机构，其设在支撑框架上；成像机构包括至少一个摄影单元，摄影单元的拍摄图像呈矩阵式分布；摄影单元包括至少一个倾斜相机，支撑框架上设有多个拍摄平面，多个拍摄平面之间均设有夹角；倾斜相机通过拍摄平面获得航空器下方的图像；控制模块，其设在支撑框架上；其中，倾斜相机的倾斜角度通过如下方式确定：先确定对应边缘拍摄平面的外侧倾斜相机的倾斜角度，根据外侧倾斜相机的倾斜角度，计算出剩余倾斜相机的倾斜角度。本专利技术中，通过摄影单元对多个拍摄平面的图像进行拍摄，多个拍摄平面相互不重叠；多个拍摄平面获得的图像之间呈矩形阵列式分布，以形成扩展图像。本专利技术中，根据需要作业区域的要求，选择相机的焦距和确定相机的精度；根据作业区域中物体的高度，首先确定对应边缘拍摄平面的外侧倾斜相机的倾斜角度，选择确定以后，计算出对应其它拍摄平面的倾斜相机的倾斜角度，完成倾斜相机需要进行拍摄位置的布局。根据本专利技术的另一种具体实施方式，拍摄平面为十二个，且十二个拍摄平面获得的图像之间呈三行四列或四行三列阵列分布。采用矩阵式的拍摄方式，可以获得和原始图像具有相近的纵横比例的拼接图像，可以较为清楚的拍摄到作业区域的物体原貌，符合后期建模的需求。根据本专利技术的另一种具体实施方式，倾斜相机的镜头为定焦镜头，焦距为20mm－150mm；具体可以选择为：20mm、21mm、22mm、24mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、40mm、50mm、55mm、58mm、60mm、85mm、90mm、100mm、105mm、135mm、150mm；本方案中，倾斜相机的焦距根据飞行的高度、需要的精度要求等条件进行选择。根据本专利技术的另一种具体实施方式，计算出剩余拍摄平面的倾斜角度的过程为：最外侧倾斜相机的光轴与航线所在竖直面之间的夹角为α，相邻倾斜相机之间的夹角为β，则：β＝2＊α/(n－1)，其中，n为行数或者列数。本方案中，确定最外侧倾斜相机的倾斜角度之后，根据同一拍摄位置十二个拍摄区域的图像呈矩阵分布的原则，对应其它拍摄区域的倾斜相机的角度均匀布满剩余需要拍摄图像的区域，以形成矩阵式分布的扩展图像，进一步完成后期的建模。根据本专利技术的另一种具体实施方式，成像机构包括第一摄影单元、第二摄影单元；挂载舱设有第一转动舱、第二转动舱，第一转动舱围绕第一转轴转动，第二转动舱围绕第二转轴转动；第一摄影单元设置于第一转动舱中，第二摄影单元设置于第二转动舱中；第一转轴、第二转轴相互平行。根据本专利技术的另一种具体实施方式，第一摄影单元包括两台倾斜相机，第二摄影单元包括两台倾斜相机。本方案中，第一摄影单元中的两台倾斜相机与第二摄影单元中的两台倾斜相机，需要完成同一拍摄位置三个拍摄区域的图像获取。通过第一转动舱、第二转动舱的转动，带动倾斜相机至指定的三个位置进行拍摄，从而获得同一拍摄区域十二个拍摄平面的图像。根据本专利技术的另一种具体实施方式，第一摄影单元中的两台倾斜相机相对于航空器的飞行方向对称；第二摄影单元中的两台倾斜相机相对于航空器的飞行方向对称。这样设置的目的在于，最大程度的保证整体的稳定性，使整个摄影系统承载均匀，四台倾斜相机的重心与航空器的重心相互吻合。相应的，也可以第一摄影单元中的两台倾斜相机与第二摄影单元中的两台倾斜相机，相对于航空器的飞行方向对称，以保证整体结构的稳定。根据本专利技术的另一种具体实施方式，第一摄影单元中的两台倾斜相机的光轴与其对称中心线之间的夹角为：30°—45°，第二摄影单元中的两台倾斜相机的光轴与其对称中心线之间的夹角为：10°—15°。本方案中，第一摄影单元中的两台倾斜相机对应拍摄沿航空器飞行方向的外侧的六个拍摄平面的图像，通过设置较大的外倾角，例如45°，可以获得更充足的侧面纹理数据，使得三维模型侧面更加准确清晰。第二摄影单元中的两台倾斜相机对应拍摄沿航空器飞行方向的内侧的六个拍摄平面的图像，两个相机布满剩下的拍摄位置，例如15°，以形成含有十二个拍摄图像的扩展图像；第二摄影单元中的两台相机的倾斜角度较小，可以很好的获取航空器下方区域的图像，可以为后期建模提供正视数据。根据本专利技术的另一种具体实施方式，第一转动舱的转动范围覆盖了三个连续的方向，第二转动舱的转动范围覆盖了三个连续的方向；第一转轴、第二转轴的转动角度相同。根据本专利技术的另一种具体实施方式，摄影单元包括十二台倾斜相机，倾斜相机与拍摄平面一一对应设置。根据本专利技术的另一种具体实施方式，相邻的拍摄区域获得的扩展图像之间有重叠，重叠度为70％—90％，方便后期建模处理。本专利技术中，用于拍摄扩展图像外侧边缘图像的倾斜相机的倾斜角度较大，以拍摄得到充足的侧面纹理数据，通过确定合理的飞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影系统，其特征在于，所述摄影系统包括：挂载舱，其可拆卸地连接航空器，所述挂载舱上设有支撑框架；成像机构，其设在所述支撑框架上；所述成像机构包括至少一个摄影单元，所述摄影单元的拍摄图像呈矩阵式分布；所述摄影单元包括至少一个倾斜相机，所述支撑框架上设有多个拍摄平面，多个所述拍摄平面之间均设有夹角；所述倾斜相机通过所述拍摄平面获得所述航空器下方的图像；控制模块，其设在所述支撑框架上；其中，所述倾斜相机的倾斜角度通过如下方式确定：先确定对应边缘拍摄平面的外侧倾斜相机的倾斜角度，根据外侧倾斜相机的倾斜角度，计算出剩余倾斜相机的倾斜角度。

【技术特征摘要】
1.一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影系统，其特征在于，所述摄影系统包括：挂载舱，其可拆卸地连接航空器，所述挂载舱上设有支撑框架；成像机构，其设在所述支撑框架上；所述成像机构包括至少一个摄影单元，所述摄影单元的拍摄图像呈矩阵式分布；所述摄影单元包括至少一个倾斜相机，所述支撑框架上设有多个拍摄平面，多个所述拍摄平面之间均设有夹角；所述倾斜相机通过所述拍摄平面获得所述航空器下方的图像；控制模块，其设在所述支撑框架上；其中，所述倾斜相机的倾斜角度通过如下方式确定：先确定对应边缘拍摄平面的外侧倾斜相机的倾斜角度，根据外侧倾斜相机的倾斜角度，计算出剩余倾斜相机的倾斜角度。2.如权利要求1所述的摄影系统，其特征在于，所述拍摄平面为十二个，且十二个拍摄平面获得的图像之间呈三行四列或四行三列阵列分布。3.如权利要求2所述的摄影系统，其特征在于，所述倾斜相机的镜头为定焦镜头，焦距为20mm－150mm。4.如权利要求3所述的摄影系统，其特征在于，计算出剩余拍摄平面的倾斜角度的过程为：最外侧倾斜相机的光轴与航线所在竖直面之间的夹角为α，相邻倾斜相机之间的夹角为β，则：β＝2＊α/(n－1)，其中，n为行数或者列数。5.如权利要求1－4之一所述的摄影系统，其特征在于，所述成...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，程鹏飞，钟咏锋，
申请(专利权)人：广州市红鹏直升机遥感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44