[發明專利]一種基于液體變焦相機的無人機拍攝系統

在審

• 申請號: 202110039919.1
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112817133A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 劉超;王瓊華;王光旭;江釗;王迪
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B15/04
• 分類號: G02B15/04;G02B3/14;B64C39/02;H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于液體變焦相機的無人機拍攝系統，該系統由空中執行組件和地面操作組件組成；其中，地面操作組件包括調控模組、圖像顯示模組和地面數據傳輸模組；空中執行組件包括空中數據傳輸模組、液體變焦相機和驅動執行模組；液體變焦相機由固體透鏡組、液體透鏡組和圖像傳感器組成，其中，固體透鏡組包含若干片固體透鏡，液體透鏡組包含若干片液體透鏡；液體變焦相機的功能是獲取不同焦段下的圖像；調控模組的功能是設置不同焦段下的液體透鏡的驅動值，調控模組不僅可預制幾組常用焦段下液體透鏡的驅動值，同時也可以對每片液體透鏡進行微調以滿足實際應用場景；驅動執行模組的功能是接受調控模組的指令后對液體變焦相機進行驅動，改變液體變焦相機中每片液體透鏡的界面曲率，繼而改變液體變焦相機的有效焦距；圖像顯示模組的功能是顯示液體變焦相機獲取的圖像；地面數據傳輸模組和空中數據傳輸模組均基于藍牙、Wi-Fi、ZigBee、IrDA、NFC或UWB等無線傳輸技術；地面數據傳輸模組的功能是將調控模組的指令傳輸至驅動執行模組；空中數據傳輸模組將液體變焦相機獲取的圖像傳輸至圖像顯示模組；

在初始狀態下，調控模組選擇初始焦段，地面數據傳輸模組傳輸預制驅動值的指令，驅動執行模組接受指令后將驅動值輸出給液體變焦相機，改變液體變焦相機中每片液體透鏡的界面曲率，實現有效焦距的調控，此時液體變焦相機的有效焦距為F₁，后焦距為D；由液體變焦相機獲取圖像后，經空中數據傳輸模組傳輸至圖像顯示模組顯示；此時若圖像不清晰，則通過調控模組微調每個液體透鏡的驅動值，進行下一輪圖像獲取直至圖像清晰；若初始焦段獲取的清晰圖像不能滿足需要，則通過調控模組重新選擇焦段，短焦擴大視場，長焦減小視場；選擇短焦，地面數據傳輸模組傳輸預制驅動值的指令，驅動執行模組接受指令后將驅動值輸出給液體變焦相機，液體變焦相機的有效焦距再次發生改變，此時液體變焦相機有效焦距為F₂，后焦距保持不變仍為D；此時若圖像不清晰，則再次調節調控模組至得到滿意的圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于液體變焦相機的無人機拍攝系統，其特征在于，該系統可同時實現兩種模式的變焦拍攝：模式一，固定飛行高度后，對某一固定場景進行變焦拍攝，局部放大場景，捕獲和顯示場景的細節信息；模式二，固定拍攝物體，調整無人機方位和高度，通過變焦調節，可實時、清晰、全方位地拍攝物體，獲得物體的三維信息，以便構建三維模型。

3.根據權利要求1所述的一種基于液體變焦相機的無人機拍攝系統，其特征在于，液體透鏡組中每片液體透鏡通過外驅動改變液-液界面曲率，實現變焦功能，采用的液體透鏡類型為電潤濕驅動液體透鏡、介電泳力驅動液體透鏡、機械馬達驅動的彈性薄膜液體透鏡、磁控液體透鏡或電子肌肉驅動的液體透鏡等。

4.根據權利要求1所述的一種基于液體變焦相機的無人機拍攝系統，其特征在于，液體變焦相機中液體透鏡組的組數A≥1，固體透鏡組的組數B≥0；單個液體透鏡組中液體透鏡的個數M≥1，單個固體透鏡組中固體透鏡個數Q≥1。

5.根據權利要求1所述的一種基于液體變焦相機的無人機拍攝系統，其特征在于，驅動控制模組為直流電壓驅動模組、交流電壓驅動模組、液壓驅動模組、熱壓驅動模組或電磁驅動模組等。

6.根據權利要求1所述的一種基于液體變焦相機的無人機拍攝系統，其特征在于，數據傳輸模組為藍牙數據傳輸模組、Wi-Fi數據傳輸模組、ZigBee數據傳輸模組、IrDA數據傳輸模組、NFC數據傳輸模組或UWB數據傳輸模組等。

7.根據權利要求1所述的一種基于液體變焦相機的無人機拍攝系統，其特征在于，圖像傳感器可采用CCD或CMOS。