技术领域
[0001] 本
发明涉及航空摄影测量领域，尤其涉及一种多镜头倾斜摄影测量相机。
背景技术
[0002] 多镜头倾斜摄影测量颠覆了以往正射影像只能从垂直
角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台
传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。
[0003]
现有技术中，多镜头倾斜摄影测量相机通过组装单个镜头的相机或手机以实现多个角度对地物的拍摄。该方式具有如下缺点：1.各个角度的拍摄单元在曝光一致性，
定位同步性方面实现比较困难；2.利用市场已有成品相机的组合，组合过程比较困难，受限于，体积、重量、形状等，往往尺寸偏大、重量大，仅限于大型无人机搭载使用；3.数据存储比较分散，每个拍摄单元只能使用自己原有的存储结构(基本为存储卡，存储读写速度慢，容量有限)，存储介质分布在各个相机，数据汇总比较繁琐，后期生产处理时，数据
整理非常困难。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种多镜头倾斜摄影测量相机，保证多个摄影模
块的曝光一致性，定位同步性；实现数据的集中存储，简化后期数据整理。
[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多镜头倾斜摄影测量相 机包括：
[0007] 用于采集摄影数据的摄影模块，所述摄影模块包括一个垂直摄影模块以及四个倾斜摄影模块；所述垂直摄影模块位于所述支架的底面中部，四个所述倾斜摄影模块分别位于所述支架的底面的四角；每个所述倾斜摄影模块的主光轴均朝向相邻的一个所述倾斜摄影模块所在的
位置偏转，且任意两个所述倾斜摄影模块的主光轴均不平行；
[0008] 转接模块，所述转接模块的
信号输入端与所述摄影模块的信号输出端通信连接，用于对所述摄影模块所采集的摄影数据进行信号转接；
[0009] 处理模块，所述处理模块的信号输入端与所述转接模块的信号输出端通信连接，用于对5路经过信号转接处理的所述摄影数据进行处理并形成图像数据；
[0010] 同步曝光模块，所述同步曝光模块与所述摄影模块通信连接，用于生成统一的行场信号并控制所述摄影模块同步曝光；
[0011] 显示
接口，所述显示接口与所述处理模块的信号输出端通信连接，用于显示所述图像数据；所述显示接口的信号输出端与高清显示设备连接，通过
人机交互界面对所述摄影模块的参数进行设置；
[0012] 主功能模块，所述主功能模块的信号输入端与所述处理模块的输出端通信连接，用于对所述图像数据插入数据信息；
[0013] 存储模块，所述存储模块的输入端与所述主功能模块通信连接，用于对插入数据信息的所述图像数据进行储存；
[0014] 所述转接模块、所述处理模块、所述同步曝光模块、所述主功能模块以及所述存储模块均位于所述支架腔内。
[0015] 本发明的有益效果是：通过设置同步曝光模块，保证多个摄影模块的曝光一致性，定位同步性；通过设置所述转接模块、所述处理模块、以及所述 主功能模块，实现数据的集中存储，简化后期数据整理。
[0016] 在上述技术方案的
基础上，本发明还可以做如下改进。
[0017] 进一步，每个所述摄影模块均包括镜头以及
光电传感器，所述镜头用于采集
光信号，所述光电传感器用于将所述光信号转化为
电信号形式的所述摄影数据。
[0018] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述镜头以及所述光电传感器，实现了所述摄影模块的标准化与批量化，同时组装更为方便，精简了所述摄影模块的结构，便于使用和安装。
[0019] 进一步，所述处理模块对整合后的所述摄影数据的处理包括：插值处理、
黑电平校正、伽
马校正、自动
白平衡以及降噪处理。
[0020] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过对所述摄影数据的处理，一方面，使设计更加稳定和简单；另一方面，优化了所述摄影数据。
[0021] 进一步，所述同步曝光模块通过对同一晶振进行分频生成行场信号控制所述摄影模块同步曝光。
[0022] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过对同一晶振通过分频后，生成一组的行场信号，用来控制多个所述摄影模块进行同步曝光，上述方法简单易行，控制可靠性较高。
[0023] 进一步，所述数据信息包括：所述摄影模块所提供的
光圈信息、快
门信息、白平衡信息以及焦距信息；所述主功能模块所提供的日期时间信息、
分辨率信息以及设备名称信息；及所述处理模块所提供的曝光信息以及增益信息。
[0024] 进一步，还包括定位模块，用于获取地理位置信息；所述定位模块的信号输出端与所述主功能模块的输入端通信连接，用于对所述图像数据插入地理位置信息。
[0025] 进一步，还包括拍摄
姿态模块，用于获取所述摄影模块的拍摄姿态信息； 所述拍摄姿态模块的信号输出端与所述主功能模块的输入端通信连接，用于对所述图像数据插入拍摄姿态信息。
[0026] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述摄影模块所提供的信息、所述主功能模块所提供的信息、所述定位模块所提供的信息、以及所述拍摄姿态模块所提供的信息，方便了用户对于图像数据进行统一的编码和管理，方便了图像数据的导出；同时方便了后期的
数据处理。
[0027] 进一步，还包括支架上盖，所述支架上盖遮覆所述支架的顶面，所述支架上盖上开设有多个接口，用于实现对多镜头倾斜摄影测量相机的数据传输以及调试；所述支架上盖设置有存储模块
挡板，通过拆卸所述存储模块挡板进行所述存储模块的更换。
[0028] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置多个所述接口，方便用户对多镜头倾斜摄影测量相机的数据传输以及调试，同时也提供了升级接口；通过设置所述存储模块挡板，方便了用户对所述存储模块进行更换。
附图说明
[0029] 图1为本发明多镜头倾斜摄影测量相机的外部结构示意图；
[0030] 图2为本发明多镜头倾斜摄影测量相机的爆炸图；
[0031] 图3为本发明多镜头倾斜摄影测量相机的
硬件模块图。
[0032] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0033] 1、支架；2、摄影模块；3、转接
电路板；31、转接模块；4、处理
电路板；41、同步曝光模块；5、主功能电路板；51、主功能模块；6、支架上盖；61、接口；62、储存模块挡板；7、定位模块；8、拍摄姿态模块。
具体实施方式
[0034] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。
[0035] 如图1-图3所示，本
实施例的一种多镜头倾斜摄影测量相机包括：支架1，所述支架1开设有支架腔；设置在所述支架1的底面上的五个摄影模块2，五个所述摄影模块2均用于采集摄影数据，所述摄影模块2优选为500万
像素CMOS传感器传感器模块，在整机内成固定的角度安装，每个CMOS传感器模块由CMOS
传感器板和低畸变1M像素镜头组成；五个所述摄影模块2包括一个垂直摄影模块以及四个倾斜摄影模块；所述垂直摄影模块位于所述支架1的底面中部，四个所述倾斜摄影模块分别位于所述支架1的底面的四角；每个所述倾斜摄影模块的主光轴均朝向相邻的一个所述倾斜摄影模块所在的位置偏转，且任意两个所述倾斜摄影模块的主光轴均不平行；转接模块31，用于对五个所述摄影模块2所采集的摄影数据进行整合，使用过程中，所述转接模块31对于五个所述摄影模块2所采集的摄影数据进行信号转接，以实现所述摄影模块与所述处理模块的良好对接；处理模块，所述处理模块的信号输入端与所述转接模块31的信号输出端通信连接，用于对5路经过信号转接处理的所述摄影数据进行处理并形成图像数据；同步曝光模块41，生成统一的行场信号并控制五个所述摄影模块2同步曝光；本发明中，所述转接模块31以及所述同步曝光模块41集成于FPGA芯片；
显示接口，所述显示接口与所述处理模块的信号输出端通信连接，用于在高清显示器上显示实时图像；所述显示接口的信号输出端与与高清显示设备连接，通过人机交互界面对所述摄影模块的参数进行设置；本发明中，采用M i croHdmi接口，输出1080P60的图像；主功能模块51，用于对所述图像数据插入数据信息，所述处理模块的信号输出端与所述主功能模块51的信号输入端通信连接；存储模块，用于对插入数据信息的所述图像数据进行储存；
所述转接模块31、所述处理模块、所述同步曝光模块41、所述主功能模块51以及所述存储模块位于所述支架腔内。其中，所述转接模块31集成于转接电路板3上，所 述处理模块以及所述同步曝光模块41集成于处理电路板4上，所述主功能模块51以及所述存储模块集成于主功能电路板5上。
[0036] 相对于现有技术，本发明通过设置同步曝光模块41，保证多个摄影模块2的曝光一致性；通过设置所述转接模块31、所述处理模块、以及所述主功能模块51，实现数据的集中存储，简化后期数据整理。
[0037] 本发明中，所述处理模块对整合后的所述摄影数据的处理包括：插值处理、黑电平校正、伽马校正、自动白平衡以及降噪处理。使用过程中，每个所述摄影模块2所采集的摄影数据通过lvds接口61以15fps/s的速率送给所述处理电路板4。所述处理模块的LVDS RECEIVE部分对数据进行解串(本发明中，为了减少芯片之间连接的信号数量，使设计更加稳定和简单，普遍采用
串行总线来传输数据)之后，从每个所述摄影模块2的所采集的摄影数据中均匀的取5
帧(每个所述CMOS传感器模块输出15帧/秒，每个所述摄影模块2每间隔2帧保留1帧，单个所述CMOS传感器模块的输出就是5帧/秒，即五个所述CMOS传感器模块合起来就是25帧/秒)形成25fps/s的数据流后，进行图像的插值处理、黑电平校正、伽马校正、自动白平衡、降噪处理(上述处理电路板4的处理步骤是串行执行，先进行插值处理，再进行黑电平校正、伽马矫正，然后进行自动白平衡和降噪处理)，将所述摄影数据转换为图像数据。采用上述处理方案的有益效果是：通过对所述摄影数据的处理，一方面，使设计更加稳定和简单；另一方面，优化了所述摄影数据。
[0038] 本发明中，所述同步曝光模块41通过对同一晶振进行分频生成行场信号控制五个所述摄影模块2同步曝光。使用过程中，每个所述CMOS传感器模块均工作于从模式，统一连接到所述处理电路板4上，利用本地晶振生成统一的传感器主时钟，传感器行信号和场信号，复制成5份，通过5个触发器单元分别送给5个所述CMOS传感器模块。这种曝光方式，由于在FPGA芯片内部将1路
同步信号复制为5路信号，最后通过FPC排线传递给CMOS。因 此最终不同CMOS接收到的同步信号延时极小。
[0039] Trcv＝Tfpc+Tasic是皮秒级别的延时。
[0040] Tfpc为电信号在设备内部通过排线传输，不同排线长度带来的传输延时，由于电信号速度是光速，因此该延时是皮秒级别的。
[0041] Tasic为FPGA将同步生成器的信号连接的FPGA端口的布线延时，这个延时可以认为是0，因此不存在任何误差和延时。
[0042] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过对同一晶振通过分频后，生成一组的行场信号，用来控制多个所述摄影模块2进行同步曝光，上述方法简单易行，控制可靠性较高。
[0043] 本发明中，所述数据信息包括：所述摄影模块2所提供的光圈信息、以及焦距信息；所述主功能模块51所提供的日期时间信息、分辨率信息以及设备名称信息；所述处理模块所提供的曝光信息以及增益信息；所述多镜头倾斜摄影测量相机还包括定位模块7，用于获取地理位置信息；所述数据信息包括所述定位模块7所提供的所述地理位置信息；所述多镜头倾斜摄影测量相机还包括拍摄姿态模块8，用于获取所述摄影模块2的拍摄姿态信息；所述拍摄姿态信息包括所述摄影模块2的三维空间
加速度信息以及所述摄影模块2的三维空间
角速度信息，所述数据信息包括所述拍摄姿态模块8所提供的所述摄影模块2的三维空间加速度信息以及所述摄影模块2的三维空间角速度信息。
[0044] 本发明在使用过程中，对所述图像数据插入数据信息(即插入EXIF标志)。所插入的数据信息是一种图像文件格式，所述数据信息的数据存储与所述图像数据(JPEG格式)格式是完全相同的。实际上所插入的所述数据信息就是在所述图像数据头部插入所述图像数据的相关信息，包括光圈信息、焦距信息、日期时间信息、分辨率信息、设备名称信息、曝光信息、增益信息、地理位置信息、所述摄影模块2的三维空间加速度信息以及所述摄影模 块2的三维空间角速度信息。所述主功能电路板5接收每五张图片，首先将这五张缓存至DRAM(即DDR内存，本发明优选为DDR3RAM)中，然后分别从所述处理模块中获取照片的所述曝光信息和所述增益信息，通过UART从所述定位模块7中获取所述地理位置信息，通过UART从所述拍摄姿态模块8中获取所述拍摄姿态信息。同时将一些固定的信息，比如分辨率信息、设备名称信息等整合起来。按照规定的格式写到所述图像数据的头部文件中。在固态
硬盘中，建立特定的文件目录结构，可以被方便的导出。主功能模块51同固态硬盘通过SATAII进行读写操作。本发明在抓拍时每隔5分钟生成一个文件夹，每个文件夹内分别包含5个所述摄影模块2对应的目录，每个目录下存储图片(JPEG格式)，名称以“事件号-拍摄事件年月日时分毫秒-设备号-通道号”的格式记录。
[0045] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过所述摄影模块2所提供的信息、所述主功能模块51所提供的信息、所述定位模块7所提供的信息、以及所述拍摄姿态模块8所提供的信息，方便了用户对于图像数据进行统一的编码和管理，方便了图像数据的导出；同时方便了后期的数据处理。
[0046] 进一步，所述多镜头倾斜摄影测量相机还包括支架上盖6，所述支架上盖6遮覆所述支架1的顶面，所述支架上盖6上开设有多个接口61，其中多个所述接口61包括RJ45网口、I/O触发口、串口、MSATA接口、Micro HDMI接口、RGMII接口以及USB接口，用于对多镜头倾斜摄影测量相机的数据传输以及调试、视频数据的实时显示、人机交互界面的显示、JPEG数据在MSATAT中的存储、MASTA中JPEG数据的显示、用户通过FTP的数据下载等各种功能；所述支架上盖6设置有存储模块挡板62，通过拆卸所述存储模块挡板62进行所述存储模块的更换。使用过程中，用户通过U盘连接所述接口61进行系统升级，也可以通过网线连接所述接口61以及电脑进行升级。
[0047] 采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置多个所述接口61，方便用 户对多镜头倾斜摄影测量相机的数据传输以及调试，同时也提供了升级接口61；通过设置所述存储模块挡板62，方便了用户对所述存储模块进行更换。
[0048] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
