單相機傾斜圖像采集裝置及采集方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像采集技術領域，特別是涉及單相機傾斜圖像采集裝置及采集方法。
【背景技術】
[0002]傾斜攝影技術是國際測繪領域近些年發(fā)展起來的一項高新技術，它突破了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從垂直、四個不同傾斜角等五個不同的角度采集影像，為用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界。
[0003]航空傾斜影像不僅能夠真實地反應地物情況，而且還通過采用先進的定位技術，嵌入精確的地理信息、更豐富的影像信息、更高級的用戶體驗，極大地擴展了遙感影像的應用領域。因此，傾斜影像技術在很多國家已經(jīng)廣泛應用于應急指揮、國土安全、城市管理、房產(chǎn)稅收等行業(yè)。
[0004]然而針對電力行業(yè)，目前應用的傾斜攝影裝置存在以下問題:
[0005](1)所需相機的數(shù)量多、重量大，搭載不便。由于電力巡線通常是采用中小型無人機，搭載能力有限，而常規(guī)的5相機傾斜攝影設備，體積、重量過大難以掛載在無人機上。
[0006](2)由于電網(wǎng)桿塔的高低起伏以及地形的起伏，存在掃描角度盲點。由于無人機的抖動和飛行姿態(tài)的變化，到賬照片數(shù)據(jù)的重疊度不夠好，視差過大，難以進行測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于此，本發(fā)明提供的單相機傾斜圖像采集裝置及采集方法，能夠通過單相機實現(xiàn)多角度的拍攝照片，且體積小、重量輕。
[0008]本發(fā)明采用以下技術方案:
[0009]本發(fā)明一方面提供單相機傾斜圖像采集裝置，包括相機、連接飛行器的第一旋轉關節(jié)以及連接所述相機的第二旋轉關節(jié)；
[0010]所述第一旋轉關節(jié)包括電機一和旋轉臂一，所述第二旋轉關節(jié)包括電機二和旋轉臂二 ；電機一連接旋轉臂一固定端，旋轉臂一自由端連接電機二，電機二連接旋轉臂二固定端，所述相機固定安裝在旋轉臂二自由端；
[0011]電機一帶動旋轉臂一沿第一方向轉動，以調(diào)整相機的第一傾斜角度；電機二帶動旋轉臂二沿第二方向轉動，以調(diào)整相機的第二傾斜角度；所述第一方向面與第二方向垂直。
[0012]優(yōu)選的，所述第一旋轉關節(jié)還包括轉軸一，所述第二旋轉關節(jié)還包括轉軸二，電機一通過轉軸一連接旋轉臂一固定端，電機二通過轉軸二連接旋轉臂二固定端；
[0013]所述轉軸一與所述轉軸二相互垂直，電機一驅(qū)動轉軸一轉動，轉軸一帶動旋轉臂一繞其沿第一方向轉動；電機二驅(qū)動轉軸二轉動，轉軸二帶動旋轉臂二繞其沿第二方向轉動。
[0014]優(yōu)選的，以所述單相機傾斜圖像采集裝置的水平中軸線為參照，所述第一傾斜角度為橫滾角度，所述第二傾斜角度為仰俯角度。
[0015]本發(fā)明還提供單相機傾斜圖像采集方法，包括:
[0016]獲取飛行器的三維位置信息，所述三維位置信息包括飛行高度和飛行位置，所述飛行器掛載有權利要求1所述的單相機傾斜圖像采集裝置；
[0017]獲取待監(jiān)測電力桿塔的桿塔高度及桿塔位置；
[0018]根據(jù)所述飛行高度和飛行位置、所述桿塔高度和桿塔位置得到所述飛行器與所述待監(jiān)測電力桿塔的相對位置；
[0019]根據(jù)所述相對位置控制所述單相機傾斜圖像采集裝置的電機一和/或電機二，以調(diào)節(jié)所述單相機傾斜圖像采集裝置中相機的傾斜角度。
[0020]優(yōu)選的，獲取飛行器的三維位置信息，包括:
[0021]通過預設的GPS模塊獲取飛行器的三維位置信息。
[0022]優(yōu)選的，根據(jù)所述飛行高度和飛行位置、所述桿塔高度和桿塔位置得到所述飛行器與所述待監(jiān)測電力桿塔的相對位置，包括:
[0023]根據(jù)所述飛行位置、所述桿塔位置得到所述飛行器與所述待監(jiān)測電力桿塔的水平距離，以所述飛行器的飛行方向為參照，所述水平距離包括側向水平距離和前后水平距離；
[0024]根據(jù)所述飛行高度、所述桿塔高度得到所述飛行器與所述待監(jiān)測電力桿塔的垂直距離；
[0025]由所述水平距離、所述垂直距離得到所述飛行器與所述待監(jiān)測電力桿塔的相對位置。
[0026]其中，根據(jù)所述相對位置控制所述單相機傾斜圖像采集裝置的電機一和/或電機二，包括:
[0027]根據(jù)所述相對位置計算所述飛行器與所述待監(jiān)測電力桿塔的相對角度，以所述飛行器的飛行方向為參照，所述相對角度包括左右側向角度和前后方角度；
[0028]獲取所述單相機傾斜圖像采集裝置中相機的拍攝角度，以所述飛行器的飛行方向為參照，所述拍攝角度包括左右側拍攝廣度和前后方拍攝廣度；
[0029]將所述相對角度與所述拍攝角度進行比較，根據(jù)比較結果控制電機一和/或電機
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[0030]其中，根據(jù)所述相對位置計算所述飛行器與所述待監(jiān)測電力桿塔的相對角度，包括:
[0031]飛行器飛行過程中，按照預設時間周期計算所述飛行器與所述待監(jiān)測電力桿塔的左右側向角度a21和前后方角度a22分別為，
[0032]a21 = arctan(LI/(Hl_h2))-arctan(Ll/Hl)，
[0033]a22 = arctan(L2/(Hl_h2))-arctan(L2/H1)，
[0034]其中，HI為飛行高度，h2為桿塔高度，LI為飛行器與待監(jiān)測電力桿塔的側向水平距離，L2為飛行器與待監(jiān)測電力桿塔的前后水平距離。
[0035]其中，將所述相對角度與所述拍攝角度進行比較，根據(jù)比較結果控制電機一和/或電機二，包括:
[0036]將所述左右側向角度與所述左右側拍攝廣度進行比較，將所述前后方角度與所述前后方拍攝廣度進行比較；
[0037]判斷a21>all/2是否成立，all為所述相機的左右側拍攝廣度；判斷a22>al2/2是否成立，al2為所述相機的前后方拍攝廣度；
[0038]如果a21>all/2不成立，控制電機一不旋轉；如果a21>all/2成立，控制電機一旋轉以帶動旋轉臂一旋轉角度A1，
[0039]A1 = a21 - all/2 ；
[0040]如果a22>al2/2不成立，控制電機二不旋轉；如果a22>al2/2成立，控制電機二旋轉以帶動旋轉臂一角度A2，
[0041]A2 = a22 - al2/20
[0042]實施本發(fā)明的上述技術方案的有益效果包括:
[0043]1)通過單相機即可實現(xiàn)多個角度拍攝，有利于控制設備的體積和重量；
[0044]2)避免了多個相機鏡頭存在不同畸變參數(shù)的問題，對所得圖片的數(shù)據(jù)處理減輕負擔；
[0045]3)可自適應調(diào)整單相機的傾斜角度，以獲取完整的電力走廊三維數(shù)據(jù)，保障了拍攝效果。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明實施例的單相機傾斜圖像采集裝置的結構示意圖；
[0047]圖2為本發(fā)明實施例的傾斜圖像采集方法的流程示意圖；
[0048]圖3為本發(fā)明傾斜圖像采集方法的一具體應用示意圖。
【具體實施方式】
[0049]為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0050]本發(fā)明提供的實施例包括單相機傾斜圖像采集裝置實施例，包括。以下分別進行詳細說明。
[0051]圖1為本發(fā)明一實施例的單相機傾斜圖像采集裝置的示意圖。如圖1中所示，本實施例的單相機傾斜圖像采集裝置包括一個相機、可連接飛行器的第一旋轉關節(jié)以及連接所述相機的第二旋轉關節(jié)，并且，所述第一旋轉關節(jié)還與所述第二旋轉關節(jié)連接。所述第一旋轉關節(jié)轉動將帶動所述相機沿第一方向轉動，第二旋轉關節(jié)轉動將帶動所述相機沿第二方向轉動，因此，通過第一旋轉關節(jié)、第二旋轉關節(jié)的共同作用可調(diào)節(jié)所述相機在三維空間的傾斜角度。
[0052]具體的，所述第一旋轉關節(jié)包括電機一和旋轉臂一(圖1中標識為10)，所述第二旋轉關節(jié)包括電機二和旋轉臂二(圖1中標識為20);電機一連接旋轉臂一固定端，旋轉臂一自由端連接電機二，電機二連接旋轉臂二固定端，所述相機固定安裝在旋轉臂二自由端。基于上述連接關系，通過電機一可帶動旋轉臂一沿第一方向轉動，進而帶動相機沿第一方向轉動，達到調(diào)整相機的第一傾斜角度的效果；通過電機二帶動旋轉臂二沿第二方向轉動，進而帶動相機沿第二方向轉動，達到調(diào)整相機的第二傾斜角度的效果；所述第一方向面與第二方向垂直。
[0053]作為一優(yōu)選實施方式，所述第一旋轉關節(jié)還包括轉軸一，所述第二旋轉關節(jié)還包括轉軸二，電機一通過轉軸一連接旋轉臂一固定端，電機二通過轉軸二連接旋轉臂二固定端；并且，所述轉軸一與轉軸二相互垂直設置。電機一驅(qū)動轉軸一轉動，轉軸一帶動旋轉臂一繞其沿第一方向轉動；電機二驅(qū)動轉軸二轉動，轉軸二帶動旋轉臂二繞其沿第二方向轉動。
[0054]作為一優(yōu)選實施方式，以所述單相機傾斜圖像采集裝置的水平中軸線為參照，所述第一傾斜角度為橫滾角度，所述第二傾斜角度為仰俯角度。一般定義載體的右、前、上三個方向構成右手系，繞向前的軸旋轉就是橫滾角，繞向右的軸旋轉就是俯仰角，繞向上的軸旋轉就是航向角。
[0055]將上述單相機傾斜圖像采集裝置掛載到飛行器(例如無人機)上，可實現(xiàn)對地面待監(jiān)測電力桿塔的多角度傾斜拍攝。如圖2所示，本發(fā)明提供的基于單相機的傾斜圖像采集方法包括如下步驟:
[0056]S1、獲取飛行器的三維位置信息，所述三維位置信息包括飛行高度和飛行位置，所述飛行器掛載有上述實施例所述的單相機傾斜圖像采集裝置；
[0057]優(yōu)選的，可通過預設的GPS模塊獲取飛行器的三維位置信息。所述GPS模塊可設置于飛行器本體，也可以設置于單相機傾斜圖像采集裝置的控制云臺。
[0058]S2、獲取待監(jiān)測電力桿塔的桿塔高度及桿塔位置；
[0059]本步驟的具體實現(xiàn)方式可為:飛行器向地面待監(jiān)測電力桿塔請求獲取桿塔高度及桿塔位置等信息，或者，預先將地面待監(jiān)測電力桿塔請求獲取桿塔高度及桿塔位置存儲在飛行器中，結合飛行器當前的飛行位置讀取其中為當前待監(jiān)測