[發明專利]一種航空攝影相機成像時間測定裝置及測定方法

有效

• 申請號: 202110571924.7
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113296349B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 劉滿杰;謝津平;徐寅生;郭林;奚歌;曹家印;許健;徐曉臣;王雪嬌;曾卓
• 申請（專利權）人: 中水北方勘測設計研究有限責任公司
• 主分類號: G03B43/00
• 分類號: G03B43/00
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本發明公開了一種航空攝影相機成像時間測定裝置及測定方法，屬于航空攝影技術領域，其特征在于，高速led顯示板包括四排單色發光二極管，其中第一至三排各單色發光二極管按快門速度進位，第四排4個單色發光二極管按五分之一快門速度進位；用于調節發光二極管亮度值的led亮度調節板；控制高速led顯示板顯示狀態、被測移動攝影設備拍照狀態的MCU控制板；用于工作模式、參數設置及裝置運行狀態顯示的HMI；根據相機焦距調節長度的成像箱；用于分析相機相片，計算成像時間的計算機。本發明能夠提高航空攝影所得每張相片坐標及姿態角的計算準確程度，進而能夠提高無人機測繪免相控技術測圖精度，實現大比例尺免相控測圖。

技術領域

本發明屬于航空攝影技術領域，具體涉及一種航空攝影相機成像時間測定裝置及測定方法。

背景技術

無人機航空攝影技術是一種新興的測繪數據采集技術，通過預設地面控制點、無人機高重疊度拍照、后期空三解算等獲取地面三維成果。其中，地面控制點的布置費時費力，限制著無人機測圖項目進度。如何少布控制點，實現免相控，是測繪界所關注的一個重要課題。

為了實現免相控技術，必須獲得成像瞬間相片的準確pos數據(坐標與姿態等數據)。相片pos數據越準確，所需控制點越少，能夠進行更大比例尺免相控測圖。為了獲取相片準確的pos數據，需使用高精度GNSS接收機和IMU芯片，然而從航測設備發出指令到相片成像卻有一個時間延遲(以下簡稱，成像時間)，如果該延遲測量不準確，無論GNSS和IMU精度多高，都會影響相片pos數據的準確程度，使得免相控失敗，或者只能進行小比例尺免相控航測。

成像時間測定是否準確，限制著免相控技術的發展，以目前應用較廣的油電混固定翼無人機為例，其飛行速度較快約30m/s，若成像時間為50ms，則無人機已飛出150cm，難以達到免相控所需精確的相片pos數據，若成像延遲為10ms，無人機已飛出30cm，僅能滿足中、小比例尺免相控要求，即使成像延遲誤差縮小到2ms，無人機亦已飛出6cm，僅能滿足較大比例尺免相控要求。

成像時間共包括兩段延遲時間，一是控制電路延遲，二是相機快門延遲。其中，控制電路延遲，指航測核心MCU發出的信號，通過繼電器等電器元件組成的控制電路，到觸發相機繼電器二次側導通所用的控制信號延遲時間；相機快門延遲，指觸發相機繼電器二次側導通，至相機成像瞬間所用延遲時間。

目前，本領域人員普遍采用以下方法作為相機快門延遲時間確定方法，采用高速可控發光設備作為拍攝對象及時間顯示器，使用時，同時給高速發光設備和相機發出指令，高速發光設備根據已設定好的定時器，規則的閃爍計時，而相機成像瞬間，根據相片中高速發光設備中顯示要素狀態是0或1(熄滅或點亮)，確定快門延遲，理論上能夠將快門延遲誤差限制在毫秒級。為了確定成像時間，武漢大學發明專利CN201510219198.7提出了一種相機快門延遲時間測量裝置及方法，能夠將相機快門延遲時間誤差縮小到2ms左右，其并未測量控制電路延遲時間，在不使用高速控制電路的航測設備上，使用該方法所測成像延遲，誤差將在2-20ms，甚至更高，即使使用高速控制電路，由于在成像時間內，7段數碼管所表示的各數字位可能發生變化，無法得到有效測量結果。消除成像時間延遲主流技術手段，還包括，使用相機熱靴或pc端口引出相機閃關燈控制信號，并反饋給航測核心MCU，這種方法理論上可以在極低誤差(100us以下)下獲得相機成像時間，但是在移動攝影領域，特別是無人機航空攝影領域，因為以下幾種原因，此方法并不能完全適用：1)相機本身不帶有反饋接口，或者反饋接口與快門動作間仍有毫秒級以上誤差；2)攝影條件惡劣，系統插拔接口過多，接觸不良時有發生，由此可能造成部分相片無法獲取pos數據，需重新拍攝；3)盡量縮小體積減輕重量是航空攝影集成系統發展方向，而使用相機反饋線必定需增加集成系統電子器件和引線等。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題，提供一種航空攝影相機成像時間測定裝置及測定方法，用于解決現有成像時間測定裝置或方法存在的誤差較大、所測時間段不完全等問題。

本發明的第一目的是提供一種航空攝影相機成像時間測定裝置，包括：