專利名稱：空中360°全景照片拍攝裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種全景攝影技術(shù)，進(jìn)一步涉及一種空中360°全景照片拍攝裝置及方法。
背景技術(shù)：
:傳統(tǒng)“地面”360°全景攝影是將一個(gè)相機(jī)固定在高于地面某一位置，圍繞一個(gè)固定的點(diǎn)旋轉(zhuǎn)360°進(jìn)行拍照，然后通過(guò)相機(jī)自帶軟件或是利用計(jì)算機(jī)中軟件，對(duì)所拍攝360°全景照片進(jìn)行后期處理、拼接，合成360°全景照片。此種方法基于一個(gè)相機(jī)在一個(gè)固定點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)360°，多次連續(xù)拍攝，以保證將同一平面的某一固定點(diǎn)360°環(huán)視效果通過(guò)在環(huán)視范圍內(nèi)逐一拍攝的照片來(lái)全部獲取，但是需要滿足每張拍攝的照片都是基于空間中某一點(diǎn)位同一平面，且在環(huán)視360°拍攝期間周圍無(wú)明顯環(huán)境變化，這樣才能夠較好的實(shí)現(xiàn)360°全景拍攝的效果，并且所攝照片的透視角度正確。這對(duì)于后期合成360°全景圖像也更為方便。而傳統(tǒng)“空中”360°全景攝影，則是通過(guò)將相機(jī)固定在無(wú)人旋翼直升機(jī)上某一位置，直升機(jī)攜相機(jī)飛行至空中某一點(diǎn)位，然后進(jìn)行懸停，根據(jù)實(shí)際情況不停地改變直升機(jī)機(jī)頭方向，在環(huán)視范圍內(nèi)逐一進(jìn)行照片拍攝。其間，要盡量保持直升機(jī)始終處于同一水平面，用以保證拍攝出來(lái)的照片透視效果相同，能夠更便于后期360°全景照片的處理、合成。但包括直升機(jī)在內(nèi)的所有飛行器在空中航拍的過(guò)程中，都會(huì)由于受風(fēng)力或是氣流擾動(dòng)等因素影響，以及因地面操縱人員遙控飛行器飛行姿態(tài)和相機(jī)云臺(tái)操縱者對(duì)相機(jī)云臺(tái)調(diào)整不及時(shí)或兩人配合不默契等原因，很難保證相機(jī)在360°環(huán)視拍攝的過(guò)程中保持一個(gè)相機(jī)始終基于同一水平面拍攝，極易造成所拍攝照片的水平面各有區(qū)別，容易給后期制作、合成360°全景圖像提高難度。另外，傳統(tǒng)空中全景攝影，在拍攝過(guò)程總要不斷地調(diào)整直升機(jī)的飛行方向、姿態(tài)以及調(diào)整相機(jī)與直升機(jī)的相對(duì)位置。因此，這種拍攝方法對(duì)于地面無(wú)人旋翼直升機(jī)的操縱人員和相機(jī)云臺(tái)的操縱人員的要求都比較高，操作起來(lái)難度較大。不管是傳統(tǒng)的地面360°全景攝影還是傳統(tǒng)的空中360°全景攝影，二者的技術(shù)應(yīng)用于空中360°全景攝影上都存在一定的局限性和不確定性，即:在拍攝過(guò)程中，相機(jī)高度控制困難；每一張照片拍攝的時(shí)間不一樣，傳統(tǒng)全景照片不是同一時(shí)間拍攝的
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明提出了一種能夠固定在飛行器上的，且能夠同時(shí)固定多個(gè)相機(jī)的裝置，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)獲得空中某一位置同一時(shí)間的全部360°全景照片?？罩?60°全景照片拍攝裝置，包括:位于下部的N個(gè)底部相機(jī)固定平面，位于側(cè)部均勻分布的M個(gè)側(cè)部相機(jī)固定平面；位于底部相機(jī)固定平面或側(cè)部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼照相機(jī)；無(wú)線快門遙控器，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼照相機(jī)的同步控制。所述N的數(shù)值可以為1，位于底部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼相機(jī)垂直俯拍水平面。
所述N的數(shù)值也可以為2或4，兩兩對(duì)稱分布，每一對(duì)位于底部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼相機(jī)沿某條垂直于水平面的直線對(duì)稱分布，二者鏡頭在相鄰方向視場(chǎng)角分別為SI和S2，鏡頭中心線的延長(zhǎng)線相交，夾角大于零，且小于(Sl+S2)/2。所述M的數(shù)值為3、4、5、6、8或更多。所述位于側(cè)部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼照相機(jī)的鏡頭在垂直方向視場(chǎng)角為S3，鏡頭中心線與水平面的夾角大于0.5*S3-10，小于75-0.5*S3。在上述空中360°全景照片拍攝裝置上實(shí)現(xiàn)的空中360°全景照片拍攝方法，根據(jù)分辨率要求和被拍攝場(chǎng)景面積確定相機(jī)及鏡頭焦距參數(shù)、拍攝高度，確定M、N的數(shù)值；根據(jù)光線條件選擇光圈和快門參數(shù)；由于不同拍攝任務(wù)對(duì)于拍攝照片的清晰度要求不同，因此為相機(jī)配備的鏡頭也會(huì)不同，鏡頭性能(主要指鏡頭視場(chǎng)角大小)直接決定在云臺(tái)上放置相機(jī)的個(gè)數(shù)，進(jìn)而決定環(huán)繞云臺(tái)一周需要的多面體數(shù)量。同理，云臺(tái)的底面多面體數(shù)量也可根據(jù)要求進(jìn)行配置。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為靈活多變，可滿足更多情況下不同的使用要求。兩兩相機(jī)間的視場(chǎng)角必須有所重合，這樣才能夠保證在360°范圍內(nèi)所有畫面全部都能夠獲取，沒(méi)有盲區(qū)。視場(chǎng)角，指在光學(xué)儀器中，以光學(xué)儀器的鏡頭為頂點(diǎn)，以被測(cè)目標(biāo)的物象可通過(guò)鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構(gòu)成的夾角。鏡頭一般分為1/3"、1/2"和2/3"或APSC或全畫幅鏡頭等，鏡頭規(guī)格一定的情況下，鏡頭焦距與鏡頭視場(chǎng)角的關(guān)系為:鏡頭焦距越長(zhǎng)，其鏡頭的視場(chǎng)角就越??；在鏡頭焦距一定的情況下，鏡頭規(guī)格與鏡頭視場(chǎng)角的關(guān)系為:鏡頭規(guī)格越大，其鏡頭的視場(chǎng)角也越大。所以，在鏡頭物距一定的情況下，隨著鏡頭焦距的變大，所拍攝的畫面范圍就越小，但畫面細(xì)節(jié)越來(lái)越清晰；而隨著鏡頭規(guī)格的增大，所拍攝的畫面范圍就增大，但其畫面細(xì)節(jié)越來(lái)越模糊。利用飛行器將拍攝裝置提升到對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度和高度，按下無(wú)線快門遙控器，所有相機(jī)在冋一時(shí)刻完成拍攝；圖像拼接，生成360°全景照片。該空中360°全景照片拍攝裝置依靠飛行器將拍攝裝置提升到對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度和高度。所述飛行器包括旋翼直升機(jī)和固定翼飛機(jī)。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:(一)本發(fā)明所進(jìn)行的360°全景照片拍攝，拍攝操作簡(jiǎn)單，調(diào)整好飛行器至空中某一待拍攝點(diǎn)位后，通過(guò)觸發(fā)與所有相機(jī)連接的一個(gè)配套無(wú)線快門遙控器即可輕松獲取空中該點(diǎn)位的全部360°全景照片；避免了傳統(tǒng)全景照片拍攝方式下的多次調(diào)整飛行器和相機(jī)位置、角度進(jìn)行連續(xù)拍攝。(二)本發(fā)明可應(yīng)用于任何類型的飛行器，可在飛行器運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)某一點(diǎn)位實(shí)時(shí)360°空中全景照片的一次性采集，不局限于飛行器必須在懸停狀態(tài)下才可進(jìn)行拍攝。


:圖1是實(shí)施例1中空中360°全景照片拍攝裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，la、lb代表底部安裝2臺(tái)相機(jī)，2a、2b、2c、2d、2e、2f代表側(cè)部安裝的相機(jī)。圖2是圖1裝置在旋翼式飛機(jī)上的裝配示意圖，圖中，3代表旋翼式飛機(jī)。
具體實(shí)施方式
:實(shí)施例1:對(duì)照附圖1、2，本案例里固定相機(jī)的裝置可同時(shí)攜帶8架相機(jī)，其中M=6，N=2，即側(cè)部安裝共6臺(tái)相機(jī)2&、213、2(:、2(1、26、26底部安裝2臺(tái)相機(jī)la、lb。相機(jī)鏡頭采用相當(dāng)于全畫幅20mm超廣角鏡頭，其水平視場(chǎng)角為84°，垂直視場(chǎng)角為62°，對(duì)角線視場(chǎng)角為94°。云臺(tái)一周所環(huán)繞的6臺(tái)相機(jī)距離間隔平均分布，S3=62°，鏡頭中心線與水平面的夾角為21°。包括在云臺(tái)底端的2臺(tái)相機(jī)在內(nèi)，任意兩臺(tái)相機(jī)間其視場(chǎng)角均有所交匯，確實(shí)保證360°范圍內(nèi)的完全覆蓋。底端2臺(tái)相機(jī)的S1=S2=62°，鏡頭中心線的延長(zhǎng)線相交，夾角為60°。弟一步:空中拍攝，具體過(guò)程為:在無(wú)人駕駛旋翼飛機(jī)3上安裝好空中360°全景照片拍攝云臺(tái)及配套相機(jī)。磁羅盤利用地磁場(chǎng)水平分量作定向基準(zhǔn)測(cè)量無(wú)人直升機(jī)磁航向，對(duì)無(wú)人直升機(jī)的飛行方向做出精確地指示；旋翼直升機(jī)攜帶360°全景照片拍攝云臺(tái)及配套在上面的相機(jī)飛行到拍攝地點(diǎn)上空，旋翼直升機(jī)將懸停地點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)和高度數(shù)據(jù)通過(guò)微波無(wú)線圖像傳輸設(shè)備實(shí)時(shí)傳回地面站，第一操縱手將無(wú)人直升機(jī)精確定位在所要拍攝點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度上。借助氣壓計(jì)和光學(xué)高度測(cè)量?jī)x調(diào)整高度到距離地面500米；借助安裝在旋翼直升機(jī)上的3個(gè)陀螺的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，保持機(jī)身水平；環(huán)境符合拍攝意愿時(shí)，第二操縱手在地面上通過(guò)無(wú)線遙控照相機(jī)拍攝或者停止。目前所有市面上銷售的照相機(jī)或攝像機(jī)的遙控器都是觸發(fā)式開(kāi)關(guān)、通過(guò)紅外遙控，控制距離短并且要直接照射。而無(wú)人機(jī)用遙控器發(fā)射的信號(hào)都是比例遙控信號(hào)。比例遙控，是指受遙控模型相關(guān)部位的動(dòng)作幅度(或速度)與操縱者扳(轉(zhuǎn))動(dòng)發(fā)射機(jī)操縱桿的動(dòng)作成比例關(guān)系。比例遙控距離長(zhǎng)，但與觸發(fā)開(kāi)關(guān)無(wú)法匹配。在本發(fā)明中使用的無(wú)線快門遙控器，內(nèi)置一個(gè)電路芯片，將比例遙控信號(hào)轉(zhuǎn)換為觸發(fā)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控照相機(jī)和攝像機(jī)。在360°照片拍攝裝置上有若干臺(tái)相機(jī)，將若干臺(tái)相機(jī)分別連接到飛行器遙控器上的若干個(gè)通道上，若干個(gè)通道對(duì)應(yīng)若干個(gè)信號(hào)，在拍攝的過(guò)程中，利用飛行器遙控把這若干路電信號(hào)合并為一路信號(hào)，通過(guò)控制合并的這一路信號(hào)實(shí)現(xiàn)這若干個(gè)通道同時(shí)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)按下無(wú)線快門遙控器即可實(shí)現(xiàn)若干相機(jī)的同時(shí)拍攝，這樣就能夠完成一次360°全景的拍攝。第二步:后期制作照片篩選根據(jù)空中拍攝照片的成像，焦點(diǎn)，色彩，重合度等條件篩選出最適合合成全景的一組360°照片。所選照片需要成像清晰，焦點(diǎn)準(zhǔn)確，色彩豐富，用于合成高清晰度的全景圖，減少對(duì)全景圖的調(diào)整。使用panorama合成全景圖。將篩選出的照片進(jìn)行拼接，合成每個(gè)拍攝地點(diǎn)的全景圖。使用Photoshop軟件對(duì)合成好的全景圖進(jìn)行亮度、對(duì)比度、色階、飽和度等調(diào)整，使全景圖的清晰度更高，色彩更豐富，畫面更真實(shí)。
權(quán)利要求
1.空中360°全景照片拍攝裝置，其特征在于，包括: 位于下部的N個(gè)底部相機(jī)固定平面，位于側(cè)部均勻分布的M個(gè)側(cè)部相機(jī)固定平面； 位于底部相機(jī)固定平面或側(cè)部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼照相機(jī)； 無(wú)線快門遙控器，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼照相機(jī)的同步控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中360°全景照片拍攝裝置，其特征在于，所述N的數(shù)值為1，位于底部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼相機(jī)垂直俯拍水平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中360°全景照片拍攝裝置，其特征在于，所述N的數(shù)值為2，位于底部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼相機(jī)沿某條垂直于水平面的直線對(duì)稱分布，二者鏡頭在相鄰方向視場(chǎng)角分別為SI和S2，鏡頭中心線的延長(zhǎng)線相交，夾角大于零，且小于(S1+S2)/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中360°全景照片拍攝裝置，其特征在于，所述N的數(shù)值為4，兩兩對(duì)稱分布，每一對(duì)位于底部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼相機(jī)沿某條垂直于水平面的直線對(duì)稱分布，二者鏡頭在相鄰方向視場(chǎng)角分別為SI和S2，鏡頭中心線的延長(zhǎng)線相交，夾角大于零，且小于(S1+S2) /2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空中360°全景照片拍攝裝置，其特征在于，所述M的數(shù)值為3、4、5、6、8 其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空中360°全景照片拍攝裝置，其特征在于，所述位于側(cè)部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼照相機(jī)的鏡頭在垂直方向視場(chǎng)角為S3，鏡頭中心線與水平面的夾角大于 0.5*S3-10，小于 75-0.5*S3。
7.在權(quán)利要求1至6任何一項(xiàng)所述空中360°全景照片拍攝裝置上實(shí)現(xiàn)的空中360°全景照片拍攝方法，其特征在于: 根據(jù)分辨率要求和被拍攝場(chǎng)景面積確定相機(jī)及鏡頭焦距參數(shù)、拍攝高度，確定M、N的數(shù)值； 根據(jù)光線條件選擇光圈和快門參數(shù)； 將拍攝裝置提升到對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度和高度，按下無(wú)線快門遙控器，所有相機(jī)在同一時(shí)刻完成拍攝； 圖像拼接，生成360°全景照片。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述空中360°全景照片拍攝方法，其特征在于:依靠飛行器將拍攝裝置提升到對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度和高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述空中360°全景照片拍攝方法，其特征在于:所述飛行器包括固定翼飛機(jī)和旋翼直升機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全景攝影技術(shù)，進(jìn)一步涉及一種空中360°全景照片拍攝裝置及方法。本發(fā)明提出了在一種能夠固定在飛行器上同時(shí)固定多個(gè)相機(jī)的裝置，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)獲得空中某一位置同一時(shí)間的全部360°全景照片?？罩?60°全景照片拍攝裝置，包括位于下部的N個(gè)底部相機(jī)固定平面，位于側(cè)部均勻分布的M個(gè)側(cè)部相機(jī)固定平面；位于底部相機(jī)固定平面或側(cè)部相機(jī)固定平面上的數(shù)碼照相機(jī)；無(wú)線快門遙控器，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼照相機(jī)的同步控制。本發(fā)明避免了傳統(tǒng)全景照片拍攝方式下的多次調(diào)整飛行器和相機(jī)位置、角度進(jìn)行連續(xù)拍攝。
文檔編號(hào)H04N5/232GK103149788SQ20131009470
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者趙曙光 申請(qǐng)人:天津曙光敬業(yè)科技有限公司