一種無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)，本系統(tǒng)包括可見光拍攝系統(tǒng)、紅外拍攝系統(tǒng)和遙控切換系統(tǒng)；其中可見光拍攝系統(tǒng)包括：攝像機、可見光透鏡、CCD或者CMOS芯片、第一信號放大器、第一A/D轉換器、數(shù)字信號處理器、數(shù)字圖像存儲器、顯示器、第二信號放大器、總控電路和分控電路；紅外拍攝系統(tǒng)包括：紅外透鏡、濾光片、紅外探測儀、放大電路、轉換電路、處理器和譯碼驅動；遙控切換系統(tǒng)包括：遙控器、接收機、電子切換器、信號處理CPU、圖像輸出裝置和電源電路。本無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)能夠將可見光和紅外合二為一同時拍照或錄取視頻，同時可以做到可見光拍攝圖像和紅外拍攝圖像的實時切換。
【專利說明】
一種無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型屬于無人機攝像技術領域，具體涉及一種無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應;照相機利用光的直線傳播性質和光的折射與反射規(guī)律，以光子為載體，把某一瞬間的被攝景物的光信息量，以能量方式經照相鏡頭傳遞給感光材料，最終成為可視的影像。而在高壓設備出現(xiàn)故障電離放電時，根據電場強度(或高壓差)的不同，會產生不同紅外輻射能量，電離過程中，空氣中的電子不斷獲得和釋放能量，根據上述原理，使得紅外檢測電力線路運行中的故障點成為可能。
[0003]目前，隨著無人機造價降低，無人機逐漸進入民用領域，由于無人機上可設置拍攝裝置，通過遙控無人機用戶可以實現(xiàn)航拍，不僅能為用戶提供全新的拍攝角度，無論拍攝人像還是拍攝風景都可以適用，同時，在電網的日常運維中，經常要通過巡線來保證戶外的架空線路的正常運行，因為架空線路為保證安全，離地面都有一定的高度，人憑肉眼很難觀察，特別是線路或絕緣子只出現(xiàn)可細微的變化時，很難察覺，給安全留下了隱患。而使用帶紅外熱成像和航拍功能的巡線無人機時，只要在線路下方，操控無人機即可近距離觀察，并把實時航拍圖像傳至工作人員手中的電腦中，并且該無人機帶有紅外熱成像攝像頭，能輕易發(fā)現(xiàn)線路運行中的故障點。同時人員不用登高親自查驗，減少了墜落和觸電的可能，同時保障了線路的穩(wěn)定運行和人員的安全。
[0004]中國專利申請CN201420674359.2公開了“一種帶紅外熱成像和航拍功能的巡線無人機”，該無人機上搭載了紅外成像設備，能近距離視察電網線路等設備，通過紅外熱成像攝像頭快速發(fā)現(xiàn)故障點，能大大提高巡線效率，降低風險，但是該無人機搭載的紅外熱成像設備無法實現(xiàn)正常攝影和紅外成像之間的快速切換。中國專利申請CN201420139613.9公開了 “一種小型四旋翼無人機電力線路紅外巡檢系統(tǒng)”，該紅外巡檢系統(tǒng)其將微控制器與高性能熱紅外成像儀TAU-640傳感器結合在一起，熱紅外相機作為可見光載荷的有效補充手段，將其搭載在無人機上用于目標區(qū)域的熱紅外視頻圖像采集并通過視頻圖像傳輸設備傳輸給地面控制站，但是該系統(tǒng)無法做到將可見光和紅外合二為一同時拍照或錄取視頻，也無法做到可見光和紅外圖像實時相互切換。
【實用新型內容】
[0005]為克服現(xiàn)有技術的不足，本實用新型設計了一種無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)，本系統(tǒng)能夠將可見光和紅外合二為一同時拍照或錄取視頻，同時可以做到可見光拍攝圖像和紅外拍攝圖像的實時切換。
[0006]為實現(xiàn)上述技術方案，本實用新型提供了一種無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)，包括:可見光拍攝系統(tǒng)、紅外拍攝系統(tǒng)和遙控切換系統(tǒng)；
[0007]其中可見光拍攝系統(tǒng)包括，
[0008]用于采集圖像的攝像機；
[0009]安裝在攝像機上的可見光透鏡；
[0010]與可見光透鏡信號輸出端相連接的CXD或者CMOS芯片，所述CXD或者CMOS芯片用于將可見光透鏡中收集的光學信號轉換成電學信號；
[0011]與CCD或者CMOS芯片信號輸出端相連接的第一信號放大器，所述第一信號放大器用于放大CCD或者CMOS芯片轉換的電學信號；
[0012]與第一信號放大器信號輸出端相連接的第一A/D轉換器，所述第一 A/D轉換器用于將電學信號轉換成數(shù)字信號；
[0013]與第一A/D轉換器信號輸出端連接的數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理器將數(shù)字信號進行壓縮并轉化為特定的圖像文件格式；
[0014]分別與數(shù)字信號處理器信號輸出端連接的數(shù)字圖像存儲器和顯示器，所述數(shù)字圖像存儲器用于對數(shù)字信號的存儲，顯示器用于數(shù)字信號的顯示，以及
[0015]與C⑶或者CMOS芯片信號輸出端相連接的第二信號放大器；
[0016]與第二信號放大器信號輸出端連接的總控電路，所述總控電路用于控制攝像機本體的各項功能；
[0017]與總控電路信號輸出端連接的分控電路，所述分控電路的信號輸出端與數(shù)字信號處理器連接；
[0018]紅外拍攝系統(tǒng)包括，
[0019]安裝在攝像機上的紅外透鏡；
[0020]安裝在紅外透鏡后端的濾光片，所述濾光片用于篩選紅外光；
[0021]安裝在濾光片后端的紅外探測儀，所述紅外探測儀用于將紅外光信號轉換成電學信號；
[0022]與紅外探測儀信號輸出端連接的放大電路，所述放大電路用于放大紅外探測儀轉換的電學信號；
[0023]與放大電路信號輸出端連接的轉換電路，所述轉換電路將電學信號轉換成數(shù)字信號；
[0024]與轉換電路連接的處理器，所述處理器用于處理數(shù)字信號；
[0025]與處理器信號輸出端連接的譯碼驅動，所述譯碼驅動用于鎖存經過處理器處理過的數(shù)字信號；
[0026]遙控切換系統(tǒng)包括，
[0027]遙控器，所述遙控器用于輸出控制信息；
[0028]接收機，所述接收機用于接收遙控器輸出的控制信息；
[0029]與接收機信號輸出端連接的電子切換器和信號處理CPU，所述電子切換器用于實現(xiàn)可見光圖像和紅外圖像的信號切換，信號處理CPU用于處理接收機接收的控制信號，所述電子切換器的信號輸入端分別與可見光拍攝系統(tǒng)中的顯示器和紅外拍攝系統(tǒng)中的譯碼驅動連接，所述信號處理(PU的信號輸出端與可見光拍攝系統(tǒng)中的分控電路連接；
[0030]與電子切換器信號輸出端連接的圖像輸出裝置，所述圖像輸出裝置用于圖像的無線傳輸；
[0031]以及為總控電路、信號處理CPU和處理器提供電源的電源電路。
[0032]在上述技術方案中，攝像機通過可見光透鏡收集普通拍攝的光學信號，光學信號通過CCD或者CMOS芯片轉換成電學信號，電學信號經過第一信號放大器的放大以后，經由第一 A/D轉換器轉換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經過數(shù)字信號處理器的處理，將數(shù)字信號進行壓縮并轉化為特定的圖像文件格式，可存儲在數(shù)字圖像存儲器或者顯示在顯示器中，顯示器通過電子切換器將數(shù)字圖像傳輸至圖像輸出裝置，圖像輸出裝置可以將圖像無線傳輸?shù)较鄳慕邮茉O備，從而實現(xiàn)無人機拍攝畫面的實時傳送。同時攝像機也通過紅外透鏡收集光學信號，經過濾光片的濾光篩選后，將紅外光輸送進入紅外探測儀，紅外探測器上光敏源利用電子掃描電路對被測物的紅外熱像進行掃描轉換成電學信號，電學信號經放大電路的放大處理后進入轉換電路，轉換電路將電學信號轉換成數(shù)字信號，數(shù)字信號進入處理器處理后，鎖存于譯碼驅動中，譯碼驅動通過電子切換器將紅外成像的數(shù)字圖像傳輸至圖像輸出裝置，圖像輸出裝置再將紅外成像的圖像無線傳輸?shù)较鄳慕邮茉O備，從而實現(xiàn)無人機紅外成像畫面的實時傳送。
[0033]在上述技術方案中，通過安裝在相機上的接收機可以接收遙控器的遙控指令，接收機可以直接將遙控指令傳輸給電子切換器，實現(xiàn)可見光拍攝圖像和紅外拍攝圖像的實時切換，同時遙控指令也可傳輸至信號處理CPU，信號處理CPU對相應的指令進行識別處理，然后將相應的指令發(fā)送給可見光拍攝系統(tǒng)中的分控電路或者紅外拍攝系統(tǒng)中的處理器，從而實現(xiàn)遙控器對可見光拍攝系統(tǒng)和紅外拍攝系統(tǒng)中各功能的調節(jié)。
[0034]優(yōu)選的，所述紅外拍攝系統(tǒng)中設置有環(huán)境溫度補償電路，所述環(huán)境溫度補償電路的信號輸出端與轉換電路信號輸入端連接。由于紅外攝像時極易受到溫度的影響，設置環(huán)境溫度補償電路可以有效補償攝像機的補光圈，穩(wěn)定攝像機的紅外攝像功能。
[0035]優(yōu)選的，所述紅外拍攝系統(tǒng)中設置有用于與紅外對比顯示的參考黑體，所述參考黑體的信號輸出端直接與處理器連接。由于紅外波長為熱輻射線，容易受到一些發(fā)熱物質的干擾，設置參考黑體可以減少發(fā)熱物質對本紅外拍攝系統(tǒng)的干擾。
[0036]優(yōu)選的，所述轉換電路的信號輸出端分別與處理器和第二A/D轉換器的信號輸入端連接，所述第二 A/D轉換器的信號輸出端連接到處理器的信號輸入端。正常情況下轉換電路輸出的信號可以直接傳輸給處理器進行處理，一旦攝像機收集到的紅外信號較弱，則可通過遙控器控制轉換電路輸出的信號經由第二A/D轉換器輸入處理器，由于第二A/D轉換器的轉換效率優(yōu)于轉換電路，一旦紅外信號較弱時也可以保證紅外信號的轉換強度。
[0037]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型采用的技術方案具有下述有益效果:
[0038]I)本系統(tǒng)能夠將可見光和紅外合二為一同時拍照或錄取視頻，同時可以做到可見光拍攝圖像和紅外拍攝圖像的實時切換；
[0039]2)本系統(tǒng)通過設置環(huán)境溫度補償電路可以有效補償攝像機的補光圈，穩(wěn)定相機的紅外攝像功能；
[0040]3)本系統(tǒng)通過設置參考黑體可以有效減少發(fā)熱物質對本紅外拍攝系統(tǒng)的干擾。
【附圖說明】
[0041]圖1為本實用新型中各部件的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0042]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。本領域普通人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，均屬于本實用新型的保護范圍。
[0043]實施例:一種無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)。
[0044]參照圖1所示，一種無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)，包括可見光拍攝系統(tǒng)100、紅外拍攝系
[0045]統(tǒng)200和遙控切換系統(tǒng)300;
[0046]其中可見光拍攝系統(tǒng)100包括，
[0047]用于采集圖像的攝像機101;
[0048]安裝在攝像機101上的可見光透鏡102;
[0049]與可見光透鏡102信號輸出端相連接的CCD或者CMOS芯片103，所述C⑶或者CMOS芯片103用于將可見光透鏡102中收集的光學信號轉換成電學信號；
[0050]與CCD或者CMOS芯片103信號輸出端相連接的第一信號放大器104，所述第一信號放大器104用于放大C⑶或者CMOS芯片103轉換的電學信號；
[0051]與第一信號放大器104信號輸出端相連接的第一A/D轉換器106，所述第一 A/D轉換器106用于將電學信號轉換成數(shù)字信號；
[0052]與第一A/D轉換器106信號輸出端連接的數(shù)字信號處理器108，所述數(shù)字信號處理器108將數(shù)字信號進行壓縮并轉化為特定的圖像文件格式；
[0053]分別與數(shù)字信號處理器(108)信號輸出端連接的數(shù)字圖像存儲器109和顯示器110，所述數(shù)字圖像存儲器109用于對數(shù)字信號的存儲，顯示器110用于數(shù)字信號的顯示，以及
[0054]與C⑶或者CMOS芯片103信號輸出端相連接的第二信號放大器114;
[0055]與第二信號放大器114信號輸出端連接的總控電路105，所述總控電路105用于控制攝像機101本體的各項功能；
[0056]與總控電路105信號輸出端連接的分控電路107，所述分控電路107的信號輸出端與數(shù)字信號處理器108連接；
[0057]紅外拍攝系統(tǒng)200包括，
[0058]安裝在攝像機101上的紅外透鏡201；
[0059]安裝在紅外透鏡201后端的濾光片202，所述濾光片202用于篩選紅外光；
[0060]安裝在濾光片202后端的紅外探測儀203，所述紅外探測儀203用于將紅外光信號轉換成電學信號；
[0061 ]與紅外探測儀203信號輸出端連接的放大電路204，所述放大電路204用于放大紅外探測儀203轉換的電學信號；
[0062]與放大電路204信號輸出端連接的轉換電路206，所述轉換電路206將電學信號轉換成數(shù)字信號；
[0063]與轉換電路206連接的處理器208，所述處理器208用于處理數(shù)字信號；
[0064]與處理器208信號輸出端連接的譯碼驅動209，所述譯碼驅動209用于鎖存經過處理器208處理過的數(shù)字信號；
[0065]遙控切換系統(tǒng)300包括，
[0066]遙控器301，所述遙控器301用于輸出控制信息；
[0067]接收機302，所述接收機302用于接收遙控器301輸出的控制信息；
[0068]與接收機302信號輸出端連接的電子切換器305和信號處理CPU303，所述電子切換器305用于實現(xiàn)可見光圖像和紅外圖像的信號切換，信號處理CPU303用于處理接收機302接收的控制信號，所述電子切換器305的信號輸入端分別與可見光拍攝系統(tǒng)100中的顯示器110和紅外拍攝系統(tǒng)200中的譯碼驅動209連接，所述信號處理CPU303的信號輸出端與可見光拍攝系統(tǒng)100中的分控電路107連接；
[0069]與電子切換器305信號輸出端連接的圖像輸出裝置306，所述圖像輸出裝置306用于圖像的無線傳輸;以及
[0070]為總控電路105、信號處理CPU303和處理器208提供電源的電源電路304。
[0071]參照圖1所示，攝像機101通過可見光透鏡102收集普通拍攝的光學信號，光學信號通過C⑶或者CMOS芯片103轉換成電學信號，電學信號經過第一信號放大器104的放大以后，經由第一 A/D轉換器106轉換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經過數(shù)字信號處理器108的處理，將數(shù)字信號進行壓縮并轉化為特定的圖像文件格式，可存儲在數(shù)字圖像存儲器109或者顯示在顯示器110中，顯示器110通過電子切換器305將數(shù)字圖像傳輸至圖像輸出裝置306，圖像輸出裝置306可以將圖像307無線傳輸?shù)较鄳慕邮茉O備，從而實現(xiàn)無人機拍攝畫面的實時傳送。同時攝像機101也通過紅外透鏡201收集光學信號，經過濾光片202的濾光篩選后，將紅外光輸送進入紅外探測儀203，紅外探測儀203上光敏源利用電子掃描電路對被測物的紅外熱像進行掃描轉換成電學信號，電學信號經放大電路204的放大處理后進入轉換電路206，轉換電路206將電學信號轉換成數(shù)字信號，數(shù)字信號進入處理器208處理后，鎖存于譯碼驅動209中，譯碼驅動209通過電子切換器305將紅外成像的數(shù)字圖像傳輸至圖像輸出裝置306，圖像輸出裝置306再將紅外成像的圖像無線傳輸?shù)较鄳慕邮茉O備，從而實現(xiàn)無人機紅外成像畫面的實時傳送。
[0072]本實施例中，通過安裝在攝像機101上的接收機302可以接收遙控器301的遙控指令，接收機302可以直接將遙控指令傳輸給電子切換器305，實現(xiàn)可見光拍攝圖像和紅外拍攝圖像的實時切換，同時接收機302也可將遙控指令傳輸至信號處理CPU303，信號處理CPU303對相應的指令進行識別處理，然后將相應的指令發(fā)送給可見光拍攝系統(tǒng)100中的分控電路107或者紅外拍攝系統(tǒng)200中的處理器208，從而實現(xiàn)遙控器301對可見光拍攝系統(tǒng)100和紅外拍攝系統(tǒng)200中各功能的調節(jié)。
[0073]參照圖1所示，所述紅外拍攝系統(tǒng)200中設置有環(huán)境溫度補償電路205，所述環(huán)境溫度補償電路205的信號輸出端與轉換電路206信號輸入端連接。由于紅外攝像時極易受到溫度的影響，設置環(huán)境溫度補償電路205可以有效補償攝像機101的補光圈，穩(wěn)定攝像機101的紅外攝像功能。
[0074]參照圖1所示，所述紅外拍攝系統(tǒng)200中設置有用于與紅外對比顯示的參考黑體210，所述參考黑體210的信號輸出端直接與處理器208連接。由于紅外波長為熱輻射線，容易受到一些發(fā)熱物質的干擾，設置參考黑體210可以減少發(fā)熱物質對本紅外拍攝系統(tǒng)的干擾。
[0075]參照圖1所示，所述轉換電路206的信號輸出端分別與處理器208和第二A/D轉換器207的信號輸入端連接，所述第二 A/D轉換器207的信號輸出端連接到處理器208的信號輸入端。正常情況下轉換電路206輸出的信號可以直接傳輸給處理器208進行處理，一旦攝像機101收集到的紅外信號較弱，則可通過遙控器301控制轉換電路206輸出的信號經由第二 A/D轉換器207輸入處理器208，由于第二A/D轉換器207的轉換效率優(yōu)于轉換電路206，一旦紅外信號較弱時也可以保證紅外信號的轉換強度。
[0076]以上所述為本實用新型的較佳實施例而已，但本實用新型不應局限于該實施例和附圖所公開的內容，所以凡是不脫離本實用新型所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本實用新型保護的范圍。
【主權項】
1.一種無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)，其特征在于包括:可見光拍攝系統(tǒng)(100)、紅外拍攝系統(tǒng)(200)和遙控切換系統(tǒng)(300)； 其中可見光拍攝系統(tǒng)(100)包括， 用于采集圖像的攝像機(101); 安裝在攝像機(1I)上的可見光透鏡(102); 與可見光透鏡(102)信號輸出端相連接的CCD或者CMOS芯片(103); 與C⑶或者CMOS芯片(103)信號輸出端相連接的第一信號放大器(104); 與第一信號放大器(104)信號輸出端相連接的第一A/D轉換器(106); 與第一 A/D轉換器(106)信號輸出端連接的數(shù)字信號處理器(108); 分別與數(shù)字信號處理器(108)信號輸出端連接的數(shù)字圖像存儲器(109)和顯示器(110)； 以及 與C⑶或者CMOS芯片(103)信號輸出端相連接的第二信號放大器(114); 與第二信號放大器(114)信號輸出端連接的總控電路(105); 與總控電路(105)信號輸出端連接的分控電路(107); 紅外拍攝系統(tǒng)(200)包括， 安裝在攝像機(101)上的紅外透鏡(201); 安裝在紅外透鏡(201)后端的濾光片(202); 安裝在濾光片(202)后端的紅外探測儀(203); 與紅外探測儀(203)信號輸出端連接的放大電路(204); 與放大電路(204)信號輸出端連接的轉換電路(206); 與轉換電路(206)連接的處理器(208)； 與處理器(208)信號輸出端連接的譯碼驅動(209); 遙控切換系統(tǒng)(300)包括， 遙控器(301); 接收機(302); 與接收機(302)信號輸出端連接的電子切換器(305)和信號處理CPU(303)，所述電子切換器(305)的信號輸入端分別與可見光拍攝系統(tǒng)(100)中的顯示器(110)和紅外拍攝系統(tǒng)(200)中的譯碼驅動(209)連接，所述信號處理CPU(303)的信號輸出端與可見光拍攝系統(tǒng)(100)中的分控電路(107)連接； 與電子切換器(305)信號輸出端連接的圖像輸出裝置(306);以及 為總控電路(105)、信號處理CRJ(303)和處理器(208)提供電源的電源電路(304)。2.如權利要求1所述的無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外拍攝系統(tǒng)(200)中設置有環(huán)境溫度補償電路(205)，所述環(huán)境溫度補償電路(205)的信號輸出端與轉換電路(206)信號輸入端連接。3.如權利要求2所述的無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外拍攝系統(tǒng)(200)中設置有用于與紅外對比顯示的參考黑體(210)，所述參考黑體(210)的信號輸出端直接與處理器(208)連接。4.如權利要求3所述的無人機用紅外雙光拍攝系統(tǒng)，其特征在于:所述轉換電路(206)的信號輸出端分別與處理器(208)和第二 A/D轉換器(207)的信號輸入端連接，所述第二 A/D轉換器(207)的信號輸出端連接到處理器(208)的信號輸入端。
【文檔編號】H04N5/225GK205622729SQ201620381487
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】張萬青, 蔡美文, 廖南江, 何宇, 徐朝朝
【申請人】廣東能飛航空科技發(fā)展有限公司