[发明专利]一种航空摄影相机成像时间测定装置及测定方法

说明书

本发明公开了一种航空摄影相机成像时间测定装置及测定方法，属于航空摄影技术领域，其特征在于，高速led显示板包括四排单色发光二极管，其中第一至三排各单色发光二极管按快门速度进位，第四排4个单色发光二极管按五分之一快门速度进位；用于调节发光二极管亮度值的led亮度调节板；控制高速led显示板显示状态、被测移动摄影设备拍照状态的MCU控制板；用于工作模式、参数设置及装置运行状态显示的HMI；根据相机焦距调节长度的成像箱；用于分析相机相片，计算成像时间的计算机。本发明能够提高航空摄影所得每张相片坐标及姿态角的计算准确程度，进而能够提高无人机测绘免相控技术测图精度，实现大比例尺免相控测图。

技术领域

本发明属于航空摄影技术领域，具体涉及一种航空摄影相机成像时间测定装置及测定方法。

背景技术

无人机航空摄影技术是一种新兴的测绘数据采集技术，通过预设地面控制点、无人机高重叠度拍照、后期空三解算等获取地面三维成果。其中，地面控制点的布置费时费力，限制着无人机测图项目进度。如何少布控制点，实现免相控，是测绘界所关注的一个重要课题。

为了实现免相控技术，必须获得成像瞬间相片的准确pos数据(坐标与姿态等数据)。相片pos数据越准确，所需控制点越少，能够进行更大比例尺免相控测图。为了获取相片准确的pos数据，需使用高精度GNSS接收机和IMU芯片，然而从航测设备发出指令到相片成像却有一个时间延迟(以下简称，成像时间)，如果该延迟测量不准确，无论GNSS和IMU精度多高，都会影响相片pos数据的准确程度，使得免相控失败，或者只能进行小比例尺免相控航测。

成像时间测定是否准确，限制着免相控技术的发展，以目前应用较广的油电混固定翼无人机为例，其飞行速度较快约30m/s，若成像时间为50ms，则无人机已飞出150cm，难以达到免相控所需精确的相片pos数据，若成像延迟为10ms，无人机已飞出30cm，仅能满足中、小比例尺免相控要求，即使成像延迟误差缩小到2ms，无人机亦已飞出6cm，仅能满足较大比例尺免相控要求。

成像时间共包括两段延迟时间，一是控制电路延迟，二是相机快门延迟。其中，控制电路延迟，指航测核心MCU发出的信号，通过继电器等电器元件组成的控制电路，到触发相机继电器二次侧导通所用的控制信号延迟时间；相机快门延迟，指触发相机继电器二次侧导通，至相机成像瞬间所用延迟时间。

目前，本领域人员普遍采用以下方法作为相机快门延迟时间确定方法，采用高速可控发光设备作为拍摄对象及时间显示器，使用时，同时给高速发光设备和相机发出指令，高速发光设备根据已设定好的定时器，规则的闪烁计时，而相机成像瞬间，根据相片中高速发光设备中显示要素状态是0或1(熄灭或点亮)，确定快门延迟，理论上能够将快门延迟误差限制在毫秒级。为了确定成像时间，武汉大学发明专利CN201510219198.7提出了一种相机快门延迟时间测量装置及方法，能够将相机快门延迟时间误差缩小到2ms左右，其并未测量控制电路延迟时间，在不使用高速控制电路的航测设备上，使用该方法所测成像延迟，误差将在2-20ms，甚至更高，即使使用高速控制电路，由于在成像时间内，7段数码管所表示的各数字位可能发生变化，无法得到有效测量结果。消除成像时间延迟主流技术手段，还包括，使用相机热靴或pc端口引出相机闪关灯控制信号，并反馈给航测核心MCU，这种方法理论上可以在极低误差(100us以下)下获得相机成像时间，但是在移动摄影领域，特别是无人机航空摄影领域，因为以下几种原因，此方法并不能完全适用：1)相机本身不带有反馈接口，或者反馈接口与快门动作间仍有毫秒级以上误差；2)摄影条件恶劣，系统插拔接口过多，接触不良时有发生，由此可能造成部分相片无法获取pos数据，需重新拍摄；3)尽量缩小体积减轻重量是航空摄影集成系统发展方向，而使用相机反馈线必定需增加集成系统电子器件和引线等。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种航空摄影相机成像时间测定装置及测定方法，用于解决现有成像时间测定装置或方法存在的误差较大、所测时间段不完全等问题。

本发明的第一目的是提供一种航空摄影相机成像时间测定装置，包括：