一種微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)，包括實(shí)時全景成像設(shè)備、無線信號傳輸與控制板；實(shí)時全景成像設(shè)備包括連接件、光學(xué)保護(hù)罩、外殼、反射鏡、高清攝像頭；高清攝像頭還連接無線信號傳輸與控制板，無線信號傳輸與控制板與無線天線相接；光學(xué)保護(hù)罩為透明圓柱形罩，反射鏡為圓錐曲面形鏡，高清攝像頭置于圓錐曲面形鏡形成的光學(xué)焦點(diǎn)處；無線天線裝在外殼外部。基于本發(fā)明設(shè)計(jì)的微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)及設(shè)備無需進(jìn)行圖像拼接，即可得到實(shí)時大場景圖像，實(shí)時性好、結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可以為機(jī)器人導(dǎo)航、偵查、計(jì)算機(jī)視覺、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
【專利說明】一種微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)及設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)及設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 無人機(jī)遙感系統(tǒng)具有體積小、重量輕、低成本、低損耗、可重復(fù)使用且風(fēng)險(xiǎn)小等諸 多優(yōu)勢，其應(yīng)用領(lǐng)域從最初的偵察、早期預(yù)警等軍事領(lǐng)域擴(kuò)大到氣象海洋觀測、資源勘測及 處理突發(fā)事件等非軍事領(lǐng)域。無人機(jī)遙感的高時效、高分辨率等性能，是傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感所無 法比擬的，越來越受到研宄者和生產(chǎn)者的青睞，大大擴(kuò)大了遙感的應(yīng)用范圍和用戶群，具有 廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 目前國內(nèi)外全景成像技術(shù)的研宄主要集中在地面采集，對于空中全景圖像采集研 宄較少。歸納起來，為獲得全景成像主要有兩種方法：圖像拼接法和魚眼鏡頭法?；趫D 像拼接的全景成像方法之一是使相機(jī)繞通過其光心的垂直軸線旋轉(zhuǎn)對多個方向的場景成 像，再將這些不同方向的場景圖像拼接成一幅全景圖。這種方法，雖然成像分辨力高，但成 像速度慢，拼接算法復(fù)雜，一般只能拼接出柱面全景圖像，不滿足單一視點(diǎn)要求，且成本高、 系統(tǒng)復(fù)雜，不能滿足實(shí)時全景成像的需要。另外，無人機(jī)載拼接圖像還有以下幾個問題：第 一，圖像的傾角過大而無規(guī)律、航向重疊度有的過?。ㄐ∮?0%)、灰度不一致，使得圖像匹 配難度大、精度低，給后續(xù)處理造成不利影響；第二，圖像像幅小、數(shù)量多，造成工作量大、效 率低，需要研宄高效的、自動化程度高的處理方法；第三，飛行航線呈曲線，圖像的旁向重疊 度不規(guī)則、過?。ㄔS多小于10% )，這給連接點(diǎn)的提取和布設(shè)帶來困難，影響到空中三角測 量的精度。同時，由于多數(shù)的無人機(jī)成像平臺使用的是非量測型相機(jī)，成像質(zhì)量較差，圖像 畸變大、不規(guī)則、輻射信息差異明顯，這些不利因素給圖像拼接帶來直接的挑戰(zhàn)。
[0004] 魚眼鏡頭在獲得大視場的同時又有其缺點(diǎn)，即會產(chǎn)生嚴(yán)重的桶形畸變，很難校正， 且成像分辨力低。高質(zhì)量的魚眼透鏡通常采用10片以上的結(jié)構(gòu)和高質(zhì)量的光學(xué)材料，因此 系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)成本昂貴。
[0005] 如上所述，概括起來目前無人機(jī)成像技術(shù)存在以下問題：成像速度慢，實(shí)時性差， 不能同時獲得完整的全景圖像，更不能獲得動態(tài)全景圖像，且獲取圖像的數(shù)據(jù)量大，拼接算 法復(fù)雜，還具有不能滿足單一視點(diǎn)要求、成本高、系統(tǒng)復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)時性好， 同時具有高成像分辨力、結(jié)構(gòu)簡單、成本低的微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)及設(shè)備。
[0007] 本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：一種微型無人機(jī)載實(shí)時全景成 像系統(tǒng)，包括實(shí)時全景成像設(shè)備、無線信號傳輸與控制板；實(shí)時全景成像設(shè)備包括連接件、 光學(xué)保護(hù)罩、外殼、反射鏡、高清攝像頭；高清攝像頭還連接無線信號傳輸與控制板，無線信 號傳輸與控制板與無線天線相接；光學(xué)保護(hù)罩為透明圓柱形罩，反射鏡為圓錐曲面形鏡，高 清攝像頭置于圓錐曲面形鏡形成的光學(xué)焦點(diǎn)處；無線天線裝在外殼外部。
[0008] 圓錐曲線面鏡采用拋物線面鏡（采用拋物線鏡面型）。拋物線面鏡，采集面積大， 且易于拼圖。場景和像素更豐富，成像效果更好。
[0009] 攝像機(jī)水平視場角：360度，鏡頭焦距6mm。
[0010] 拋物面反射鏡口徑為DM = 52mm，要求設(shè)計(jì)的全景系統(tǒng)具有大于半球視場成像 (0max = 143° )
[0011] 由式

【權(quán)利要求】
1. 一種微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)，其特征是包括實(shí)時全景成像設(shè)備、無線信號 傳輸與控制板；實(shí)時全景成像設(shè)備包括連接件、光學(xué)保護(hù)罩、外殼、反射鏡、高清攝像頭；高 清攝像頭還連接無線信號傳輸與控制板，無線信號傳輸與控制板與無線天線相接；光學(xué)保 護(hù)罩為透明圓柱形罩，反射鏡為圓錐曲面形鏡，高清攝像頭置于圓錐曲面形鏡形成的光學(xué) 焦點(diǎn)處；無線天線裝在外殼外部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)，其特征是圓錐曲線面鏡采 用拋物線面鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)，其特征是所述拋物線面鏡 為黃銅制成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)，其特征是光學(xué)保護(hù)罩、夕卜 殼的直徑為5-15cm，反射鏡的外徑同光學(xué)保護(hù)罩的內(nèi)徑或小于內(nèi)徑；無線信號傳輸與控制 板在外殼內(nèi)，無線天線裝在外殼外部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)，其特征是所述連接件為螺 紋連接件，將全景實(shí)時成像設(shè)備連接至無人機(jī)機(jī)身上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)，其特征是所述實(shí)時全景成 像設(shè)備外觀尺寸為長135mm，直徑70mm，反射鏡直徑為52mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)，其特征是拋物面反射鏡口 徑為DM,全景系統(tǒng)具有大于半球視場成像Qmax= 143° 由式
得本系統(tǒng)的拋物面反射鏡面形參數(shù)即攝像機(jī)光心到鏡 面邊緣的距離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型無人機(jī)載實(shí)時全景成像系統(tǒng)，其特征是由式
I本系統(tǒng)的拋物面反射鏡面高度為h。
【文檔編號】H04N7/18GK104469283SQ201410567576
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】王敏, 周樹道, 李濟(jì)生, 常昊天, 馬忠良 申請人:中國人民解放軍理工大學(xué)