[發明專利]一種直接傳感器定向的攝影測量相機

在審

• 申請號: 202010386721.6
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111536948A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 張振;高林;劉海韻;李嘉輝;劉博遠;吳芋航;黃昱霖;李龍
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01B11/00;G01B11/02;H04N5/225
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種直接傳感器定向的攝影測量相機，其特征在于，包括：相機外殼、圖像傳感器模塊、姿態傳感器模塊、測距傳感器模塊以及電源和通信模塊；電源和通信模塊通過USB線纜和上位機通信并為系統供電，各傳感器模塊剛性固連，通過系統集成檢校獲得相機的內方位元素和偏心分量，上位機通過軟件控制各傳感器同時采集圖像、姿態角和待測平面的斜距，并對數據進行時間戳對齊，進而根據集成檢校結果修正相機的外方位元素，最終利用直接傳感器定向的攝影測量模型解算物方坐標，實現免像控的平面攝影測量。

2.如權利要求1所述的直接傳感器定向的攝影測量相機，其特征在于，相機外殼為長方體，由前面板、中通、和后面板組成；前面板為鐵質，左側設置有一個C口鏡頭座，用于連接相機鏡頭，鏡頭座內側帶有四個中心對稱分布的立柱，用于安裝圖像傳感器模塊，立柱的水平和垂直間距均為34mm，立柱中心為M2的螺孔；前面板右側設置有一尺寸為26mm×12mm的方形槽，用于安裝測距儀模塊；鏡頭座和方形槽的中心在垂直方向對齊，使得攝像頭的光心和測距儀的基準點位于同一高程；中通為鋁質，兩端的四角帶有螺孔用于安裝前、后面板，底部中心有一個1/4〞的過孔用于安裝相機支架螺母，過孔兩側3mm處各有一個M2的螺孔用于安裝支架螺母的固定螺絲；后面板為鐵質，中心安裝有一個公頭的四芯航空插頭用于連接USB線纜。

3.如權利要求1所述的直接傳感器定向的攝影測量相機，其特征在于，圖像傳感器模塊安裝于相機外殼前面板的鏡頭座后端，為第一層電路板，尺寸為38mm×38mm，其中心為CMOS圖像傳感器，模塊后端帶有PH2.0mm封裝的四芯接線端子引出USB接口；模塊采用USB接口提供的5V電源供電，工作電流小于200mA；模塊支持通用的USB Video Class協議，輸出MJPEG和YUV格式的圖像，最大幀速率高于30fps。

4.如權利要求1所述的直接傳感器定向的攝影測量相機，其特征在于，姿態傳感器模塊采用四個立柱平行安裝于圖像傳感器模塊后端，為第二層電路板，尺寸為38mm×38mm；模塊的中心為一塊三軸姿態傳感器，其Z軸垂直于圖像傳感器平面，而X、Y軸分別與圖像傳感器平面的X、Y軸平行；輸出數據包括三軸(X、Y、Z)加速度和兩軸(X、Y)傾角，輸出頻率為0.1Hz～100Hz，輸出接口為TTL串口，波特率范圍為9600B～115200B；加速度的量程為±16g，誤差為0.01g；傾角量程為±90°，靜態誤差為0.05°，動態誤差為0.1°；模塊采用3.3V～5V電壓供電，工作電流小于10mA。

5.如權利要求1所述的直接傳感器定向的攝影測量相機，其特征在于，測距傳感器模塊采用相位式單點激光測距傳感器，光源為635nm的紅色激光，功率1mW；室內量程為0.05～100m，室外量程0.05～50m；測距精度為±(1mm+d×0.05％)，重復精度為±1mm，分辨率為1mm；輸出頻率為1Hz～20Hz，輸出接口為TTL串口，波特率范圍為9600B～115200B；模塊采用5V電壓供電，工作電流小于120mA；設定測距傳感器的光學前端為測量基準，將其護罩鑲嵌在相機外殼前面板的方形槽中，與相機光學鏡頭的物鏡端共面；模塊的電路板通過四根高度精密可調的立柱固定于相機外殼中通底部的支撐板上，集成時進行光軸的平行性檢校，通過觀測激光光斑在圖像中的位置微調立柱高度，使得測距傳感器的光軸平行于相機光學鏡頭的光軸，即垂直于圖像傳感器平面。

6.如權利要求1所述的直接傳感器定向的攝影測量相機，其特征在于，電源及通信模塊采用四個立柱平行安裝于姿態傳感器模塊后端，為第三層電路板，尺寸為38mm×38mm；模塊以四通道USB 2.0集線器電路為核心，包含一個主機端和四個擴展端，其中主機端通過機殼后面板上的四芯航空插頭連接上位機，最高傳輸速率為480Mbps，并為整個系統提供最大工作電流為500mA的5V電源；擴展端1連接圖像傳感器模塊，工作電流約200mA；擴展端2通過USB轉TTL串口電路1連接姿態傳感器模塊，工作電流約20mA；擴展端3通過USB轉TTL串口電路2連接測距傳感器模塊，工作電流約130mA；擴展端4為保留端口。