[发明专利]航空摄影机系统

说明书

技术领域

本申请涉及一种用于从测量飞机捕捉地面图像的航空摄影机系统。

背景技术

已知提供被设置为从测量飞机捕捉地面图像的航空摄影机系统。通常，航空摄影机系统安装至测量飞机的下侧部分，并且当测量飞机沿限定飞行路径移动时捕捉地面图像。系统被设置为针对每个地面特征捕捉多个图像，这使得摄影测量解决方案，诸如光束法平差(bundle adjustment)方法应用于捕捉的图像以便于针对与所使用的每个摄影机以及由每个摄影机所捕捉的图像相关联的内部和外部方向(orientation)信息，确定最佳情况的解决方案。由光束法平差方法产生的解决方案可以随后用于产生垂直和/或倾斜的照相地图。

为了改进由光束法平差方法产生的摄影测量解决方案，必须增加针对每个地面特征获取的图像的数目，并且通常这通过更频繁地捕捉图像使得连续捕捉的图像之间的重叠增加、以及通过确保在相邻飞行路径之间存在足够的重叠而实现。

为了产生良好的摄影测量解决方案，通常需要大约10的冗余，但是每个图像具有相对较长的相关的焦距以及相对较大的图像重叠，在图像捕捉处摄影机位置之间的距离与至目标距离的比率(“基底至高度(base-to-height)”比)相对较小，这影响了摄影测量解决方案的精确度。

根据给定分辨率下每小时捕捉的地面区域的量，确定航空摄影机系统的生产率。因此，因为飞行成本主要地取决于小时费率，如果系统每小时捕捉更多的地面区域，则每单位区域的成本降低。

与限定分辨率下每小时捕捉的地面区域有关的生产率可以潜在地通过飞行更快、飞行更高和/或使用更宽视场(FoV)来增大。

然而，测量飞机飞行更快在更高速度下引起运动模糊。运动模糊的可接受水平通常为1像素的50％，并且由以下给出：

模糊＝飞机速度*快门速度

对于飞行在75m/s的具有1/2000s快门速度的飞机，运动模糊是：

模糊＝75*1/2000＝0.0375m(3.75cm)

因此，如果期望在7.5cm的分辨率下捕捉图像，如果要将模糊维持在可接受水平下则测量飞机无法飞行快于75m/s。然而可以通过使用前向运动补偿(Forward Motion Compensation,FMC)增大飞机的速度而并未不适当地影响分辨率。

通常使用正交传输CCD或采用运动补偿摄影机底座而实施FMC，运动补偿摄影机底座在曝光期间物理地移动摄影机以在曝光期间保持图像在传感器上相对稳定。

飞行更高使得覆盖的地面区域更大，尽管增大所覆盖地面区域同时维持相同视场使得分辨率退化，除非使用更长焦距透镜或更高分辨率传感器。

当更长焦距透镜维持分辨率时，FoV较窄，这抵消了海拔的升高。更高分辨率传感器受限于可应用的技术，并且因为光收集区域更小，图像质量通常随着传感器分辨率提高而退化。更高分辨率传感器通常也具有较低的数据吞吐率。例如，250兆像素(MP)14位传感器可以具有低至232MB/s的数据读出速率，而亚20MP传感器可以具有超过1GB/s的数据读出速率。更高分辨率传感器通常也更昂贵。

使用更宽的FoV允许成像更宽的地面条带(swathe)，但是透视畸变(perspective distortion)出现在50°－60°通常视作是FoV的上限值的这样的范围内。

可以通过使用设置在连续阵列中的多个传感器以产生更宽的总系统FoV而实现FoV的有效增大，尽管该设置通常受限于封装。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种航空摄影机系统，包括：

至少一个摄影机，所述摄影机被设置为捕捉多个连续图像；

所述至少一个摄影机的视场能跨越地面的区域基本上横向移动；

所述系统被设置为控制所述至少一个摄影机，以当所述视场移动时以限定的间隔捕捉连续图像；以及

所述系统被设置为与图像的捕捉同步地减小所述视场的移动的速度。

在实施例中，所述系统被设置为与图像的捕捉同步地停止所述视场的移动。

在实施例中，所述至少一个摄影机能旋转，以使得所述摄影机的视场能跨越所述地面的区域基本上横向移动。

在实施例中，所述系统被设置为围绕与测量飞机的移动方向基本上平行的轴线旋转所述至少一个摄影机。

在实施例中，所述系统被设置为通过在旋转开始位置和旋转结束位置之间摆动所述至少一个摄影机而旋转所述至少一个摄影机。