[发明专利]航空摄影仪智能旋像设备及智能旋像方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空摄影仪领域，尤其涉及一种航空摄影仪智能旋像设备及智能旋像方法。

背景技术

目前, 航空摄影仪执行航空摄影任务之前，先在地面上将航空摄影仪安置在飞行平台上，通常安置到运输机、蜜蜂飞机、大型无人机等飞机上。安置时，将航空摄影仪的航向与飞机机头指向一致，使得飞机在无风飞行情况下，航空摄影仪摄得的影像旋偏角度为零，便于影像数据的后期处理。飞机在空中进行拍摄，受到侧向风的影响时，为沿起飞前设计的航线飞行，飞机机头指向由航线方向向侧风吹来的方向偏转一定角度，形成飞机的偏流角。此时如果航空摄影仪航向依然指向飞机机头方向，所摄取的影像会有旋偏角，航空摄影测量外方位元素的角度方位元素中的旋偏角大，从而形成的多个小影像的分布、影像构成状态会给后续影像相关生产等带来不便，因此航空摄影一般要求旋偏角小于14度。为减小或消除旋偏角，应该使航空摄影仪航向平行于航线方向，因此，需要将航空摄影仪航向由机头方向旋转到飞机的实际飞行方向。

目前，旋偏角的纠正主要通过摄影员观测，进而进行大致纠正，或者不进行纠正，这就大大降低了摄影仪对天气的适应能力，减少了航摄仪的适用范围。以国产的航空摄影仪SWDC数字航空摄影仪为例, 数码摄像头与航空摄影仪组合为一个刚体结构，两者的主光轴平行，两者矩形画幅边框的航向和旁向均平行。数码摄像头的影像输出到显示器上，由摄影员通过观察相邻影像上同一标志地物的连线与画幅边框的航向之间的夹角是否为零度，来判断是否需要调节偏流角。如果需要调节偏流角，摄影员采用手动方式概略调节偏流角度，所调节偏流角度数值可以通过观察数字罗盘看到，并通过数字罗盘将调整的角度传送给伺服电机，伺服电机带动航摄仪旋转，使得偏流角得到调整。其他数字航摄仪，如LAC，没有偏流角改正措施，极大限制了其使用条件。国内其他数字航空摄影仪，大多为无人机搭载的航空摄影仪，航空摄影仪装备简单，没有偏流角改正设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空摄影仪智能旋像设备及智能旋像方法，能够实时计算数码摄像头与航空摄影仪组合刚体的航向与飞机飞行方向的旋偏角度，完成智能旋像功能，精度高。

本发明采用下述技术方案：一种航空摄影仪智能旋像设备，包括数码摄像头、伺服电机，数码摄像头与航空摄影仪组合为一个刚体结构，两者的主光轴平行，两者矩形画幅边框的航向和旁向均平行，还包括有工业控制计算机，所述的数码摄像头的影像发送给工业控制计算机，工业控制计算机进行组合刚体的航向与飞机飞行方向的旋偏角度的计算，然后将计算出来的角度值数字信号发送给伺服电机，所述的伺服电机带动该组合刚体结构旋转该角度，使航空摄影仪航向指向飞机飞行方向。

所述的工业控制计算机进行旋偏角度的计算的具体步骤为：（1）、获取相邻两帧影像；（2）、对相邻两帧影像进行处理从而得到相邻两帧影像的同名特征点；（3）、计算所有同名特征点到两帧影像的重叠区中心像素的距离，得出距离最小的一对同名特征点，此对同名特征点为第一帧图像上的A点和第二帧图像上的B点；（4）、将第一帧图像上的A点映射到第二帧影像上,为A′点，则在第二帧影像上的A′点坐标为（X₁,Y₁），B点坐标为(X₂,Y₂)，则有：ctanθ=（Y₂-Y₁）/(X₂-X₁)，则可求出旋偏角θ。

所述的数码摄像头的分辨率为1000*900。

所述的伺服电机的转子通过皮带与航空摄影仪的转动盘连接，带动该组合刚体旋转该角度

利用一种航空摄影仪智能旋像设备实现的航空摄影仪智能旋像方法，包括以下步骤：（1）、数码摄像头的影像发送给工业控制计算机，（2）、工业控制计算机进行组合刚体的航向与飞机飞行方向的旋偏角度的计算，（3）、工业控制计算机将计算出来的角度值数字信号发送给伺服电机，所述的伺服电机带动组合刚体结构旋转该角度，使航空摄影仪航向指向飞机飞行方向