何中海 賴德軍 楊云建 匡偉

四川省川核測繪地理信息有限公司 四川成都 610000

隨著傾斜攝影測量技術(shù)的推廣，其應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷拓展和豐富，同時也對傾斜攝影平臺提出了更高的要求。為了進一步降低傾斜攝影平臺的使用成本，實現(xiàn)更高效率和更高精度的數(shù)據(jù)采集，有必要進行新型相機的開發(fā)。

目前市面上4200 萬像素全畫幅相機機身較重，單個相機重量達500g 左右，如果直接將5 個相機進行組裝，總重將超過2kg，這對測繪無人機來說是個太大的載荷。因此，縮減相機體積和重量，滿足無人機搭載的需求最為關(guān)鍵。本研究將針對傳統(tǒng)相機進行研究和改進，形成一種滿足傾斜云臺使用的高像素通用型相機。

1 相機研發(fā)要求

為了適應(yīng)多類型無人機對相機平臺的需要，相機的研發(fā)需要考慮多方面的因素，主要的要求如下：

（1）單相機為4200 萬像素；

（2）單相機改裝完成后重量不超過200g；

（3）相機機身程序精簡，不報錯、不重啟，記憶電池?zé)o電后要自動修復(fù)設(shè)置時間；

（4）相機運行穩(wěn)定，進行有效散熱和降溫。

2 相機機身研發(fā)

選用最新的黑卡相機RX1RM2，其像素為4200 萬。相機機身的研發(fā)主要是對相機的功能部件進行拆解，對不必要的部件進行舍棄，對必須保留的部件進行重新布局和改造。相機機身的研發(fā)包括相機主體結(jié)構(gòu)精簡和相機組裝固定兩個方面[1]。

（1）相機機身精簡畫。根據(jù)航攝和日常使用要求，相機保留開關(guān)、菜單、撥盤、快門和存儲功能。首先，去除相機外殼、目鏡、顯示屏和電池模塊，只保留CCD 快門組、主板、卡槽板、排線；其次，為了實現(xiàn)對相機的控制，需要從電路板和排線上接引出開關(guān)、快門和電源接口。

圖1 固定支架和散熱模塊設(shè)計

（2）相機主板固定及散熱。由于相機部件經(jīng)過精簡和重新布局，要進行相機組裝就必須對相機的組件進行固定。本項目將相機固定支架和散熱系統(tǒng)融合，一方面，最大程度地減輕了整機重量，另一方面，也避免相機長時間工作發(fā)熱而導(dǎo)致死機的現(xiàn)象。相機支架采用散熱鋁合金材質(zhì)，其與相機主板和卡槽板之間的散熱硅膠片和散熱鋁片直接連接，進行進一步加強了圖形運算芯片等重點發(fā)熱部位的散熱效果。

圖2 高速靜音散熱風(fēng)扇

為了加強相機芯片散熱，相機加入了散熱風(fēng)扇，盡量降低內(nèi)部溫度，保證相機正常拍攝。

3 相機鏡頭研發(fā)

由于黑卡相機不提供更換鏡頭的接口，如果需要減輕重量和體積，需要重新找光學(xué)廠家定制新的全畫幅鏡頭，減輕體積和重量。

本研究定制了40mm 焦距定焦鏡頭，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)此鏡頭在畸變、銳度、中心和邊緣一致性方面性能突出，便于后期數(shù)據(jù)空三加密。

4 單相機測試

將相機外殼、相機主板、卡槽板、排線、按鍵、鏡頭組、鏡頭外殼等零部件按設(shè)計的位置進行安裝固定，并在主板上引出開關(guān)、電源和快門線，用于控制板進行整體控制。

研究成功的單個相機重量在160g 左右，體積縮小近50%，滿足五拼相機組裝要求。為了驗證相機效果，將單個相機放在設(shè)計的旋轉(zhuǎn)支架上，對正射和側(cè)視進行了驗證。

圖3 單相機驗證

相機獲取的照片質(zhì)量極高，航片清晰，銳度較高，邊緣畸變明顯好轉(zhuǎn)，空三時精度更好。

圖4 新相機航片局部影像

5 結(jié)語

本研究完成了高像素全畫幅相機的組裝和測試，使其重量、體積以及成像質(zhì)量達到了航測級水平，滿足了多平臺、多對象的航攝需求，為公司保持在傾斜攝影測量技術(shù)上的優(yōu)勢提供了強有力的支持。