一種單人淺水?dāng)z影測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種單人淺水?dāng)z影測量裝置，屬于水下攝影測量探測領(lǐng)域。包括相機(jī)固定管和與相機(jī)固定管相連兩根尾管，兩根尾管內(nèi)均安裝有一套由電池、防水開關(guān)、防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)構(gòu)成的動(dòng)力單元，防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)固定在尾管末端，防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)上設(shè)有螺旋槳，螺旋槳周圍設(shè)有涵道殼保護(hù)，涵道殼與尾管末端通過涵道殼支架固定在一起，兩個(gè)尾管之間連接手扶管，手扶管中央安裝一組水平泡，相機(jī)固定管上等距安裝多組防水相機(jī)?？梢詫?shí)現(xiàn)無盲區(qū)拍攝，覆蓋寬度大，可以快速、高效、完整地對清澈淺水區(qū)域進(jìn)行大面積三維測繪。并且體積小、重量輕、便于海洋、航空各種方式運(yùn)輸。
【專利說明】
一種單人淺水?dāng)z影測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于水下攝影測量探測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]淺水蘊(yùn)含大量的人文與自然遺產(chǎn)，包括水下人類建筑遺址、遺跡，以及珊瑚礁、瀉湖、淡水湖等自然遺產(chǎn)地或環(huán)境保護(hù)區(qū)，需要進(jìn)行經(jīng)常性的監(jiān)測與保護(hù)。
[0003]水底測繪有多種方法，包括聲吶、激光、水下攝影測量等。其中聲吶作用距離遠(yuǎn)但精度較低，比較適合測量大面積深水區(qū)；水下攝影測量精度高、作業(yè)成本低，對光照強(qiáng)度有較高要求，因此適用于淺水區(qū)測量。一般來說淺水區(qū)例如瀉湖，通常最大水深不超過10米，在水體清澈的情況下自然光照強(qiáng)度滿足攝影測量要求。
[0004]攝影測量要求相機(jī)按照規(guī)則的航線前進(jìn)并以穩(wěn)定的自身姿態(tài)、角度拍攝，由于大型船只無法進(jìn)入淺水區(qū)，目前淺水?dāng)z影測量的實(shí)施方法包括:
[0005]1.潛水員手持相機(jī)游泳過程中拍攝。
[0006]2.無人船或水下機(jī)器人靠動(dòng)力推進(jìn)并裝載一個(gè)或多個(gè)相機(jī)拍攝。
[0007]3.水面船只底部裝相機(jī)，拖帶拍攝。
[0008]目前這三種水下攝影測量方式的問題在于:
[0009]人的游泳動(dòng)作影響相機(jī)連續(xù)拍攝過程中的姿態(tài)穩(wěn)定。水下機(jī)器人的姿態(tài)穩(wěn)定性更好，但仍存在單次拍攝覆蓋面積有限的問題，因此適合于單航線、小面積拍攝測繪;在執(zhí)行大面積遺產(chǎn)測繪時(shí)，需要執(zhí)行往返U型航線，航線之間不容易保持精確且恒定的間距，無法滿足攝影測量對重疊率的嚴(yán)格要求?？傊?，目前絕大多數(shù)的水下機(jī)器人產(chǎn)品并非為攝影測量專門設(shè)計(jì)，一般僅能執(zhí)行小面積特定目標(biāo)的測量任務(wù)。船只安裝水下相機(jī)進(jìn)行攝影測量的問題主要是船陰影面積太大，影響攝影測量的彩色數(shù)據(jù)成果外觀，并且船只拍攝無法應(yīng)對水深變化。水下自然或人文遺產(chǎn)地對測量精度要求高于一般的淺水地形測量。對于建筑遺址要能夠看到磚石構(gòu)件、裝飾細(xì)節(jié)，對于珊瑚等自然物要能夠看到細(xì)微的生長變化，因此攝影測量的精細(xì)度要接近厘米級。船只的近水面拍攝無法滿足精度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的主要目的是:制定一套水下攝影測量方案，可以快速、高效、完整地對清澈淺水區(qū)域進(jìn)行大面積三維測繪，單航線覆蓋寬度可達(dá)3米以上，對于大面積測區(qū)不容易出現(xiàn)遺漏，尤其對于水下自然與人文遺產(chǎn)三維目標(biāo)的側(cè)表面也能無盲區(qū)拍攝。
[0011]因該種類型的設(shè)備經(jīng)常需要在各地的環(huán)礁湖、瀉湖等目標(biāo)區(qū)域間運(yùn)輸，因此設(shè)備應(yīng)體積小、重量輕、便于海洋、航空各種方式運(yùn)輸，為此，本發(fā)明提供了一種單人淺水?dāng)z影測量裝置。
[0012]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0013]—種單人淺水?dāng)z影測量裝置，包括相機(jī)固定管和與相機(jī)固定管相連兩根尾管，兩根尾管內(nèi)均安裝有一套由電池、防水開關(guān)、防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)構(gòu)成的動(dòng)力單元，防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)固定在尾管末端，防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)上設(shè)有螺旋槳，螺旋槳周圍設(shè)有涵道殼保護(hù)，涵道殼與尾管末端通過涵道殼支架固定在一起，兩個(gè)尾管之間連接手扶管，手扶管中央安裝一組水平泡，相機(jī)固定管上等距安裝多組防水相機(jī)。
[0014]進(jìn)一步的，相機(jī)固定管為左、中、右三根，并通過兩個(gè)主T插連接在一起，連接后的相機(jī)固定管兩端各用一個(gè)水密塞封閉兩個(gè)端口。
[0015]進(jìn)一步的，所述的防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)的電極通過電線與防水開關(guān)、電池的電極串聯(lián)。
[0016]進(jìn)一步的，所述的手扶管內(nèi)和相機(jī)固定管內(nèi)放置細(xì)長型的沙袋，以平衡空心管內(nèi)空氣產(chǎn)生的浮力。
[0017]進(jìn)一步的，每一組防水相機(jī)由兩個(gè)相對傾斜的相機(jī)組成，各組相機(jī)均傾斜向下交叉拍攝。
[0018]進(jìn)一步的，手扶管通過手扶管T插與兩個(gè)尾管連接。
[0019]進(jìn)一步的，所述的防水開關(guān)設(shè)置在手扶管T插和涵道殼之間的尾管上。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益結(jié)果是:
[0021](a)無盲區(qū)拍攝。傾斜相機(jī)的設(shè)計(jì)，使相機(jī)向兩側(cè)傾斜攝影，結(jié)合前進(jìn)過程中的向前移動(dòng)，可獲得目標(biāo)各個(gè)側(cè)立面三維數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無盲區(qū)的珊瑚淺水生態(tài)區(qū)、水下遺址區(qū)等起伏表面三維測繪。
[0022](b)陰影影響小。以往人員手持相機(jī)拍攝或水下機(jī)器人拍攝的方式會(huì)產(chǎn)生光影影響，人和機(jī)器的陰影映在水底導(dǎo)致攝影測量內(nèi)業(yè)過程中同名點(diǎn)匹配的錯(cuò)誤率大大提高。本方案使用細(xì)管固定相機(jī)以減少設(shè)備陰影，并額外設(shè)計(jì)手扶管，盡可能將人向后移，置人的陰影于鏡頭視野之外。
[0023](C)覆蓋寬度大，更容易保持航帶重疊率。和一般的水下機(jī)器人相比，由于多個(gè)相機(jī)連為一排，因此該方案的外業(yè)效率很高，一條航線覆蓋更大面積區(qū)域，使得對水下往返拍攝航向精確性的要求降低。
[0024](d)設(shè)備做到最簡化，重量輕、體積小、便于運(yùn)輸。本方案構(gòu)造極簡，可拆卸成I米的桿件便于運(yùn)輸，出水后可以方便地去掉配重。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明俯視圖；
[0026]圖2為本發(fā)明前視圖；
[0027]圖3為本發(fā)明軸測圖；
[0028]圖4為本發(fā)明側(cè)視圖；
[0029]圖5為本發(fā)明尾管剖開圖；
[0030]圖6為本發(fā)明涵道螺旋槳剖軸測圖；
[0031]圖7為本發(fā)明電路不意圖；
[0032]圖8為本發(fā)明運(yùn)輸及儲(chǔ)存時(shí)拆開狀態(tài)圖；
[0033]圖9為本發(fā)明沙袋放入圖；
[0034]圖10為本發(fā)明典型實(shí)施狀態(tài)圖；
[0035]圖11為本發(fā)明往返拍攝路線示例圖。
[0036]圖中:1.防水開關(guān)，2.手扶管T插，3.尾管，4.主T插，5.涵道殼，6.防水相機(jī)，7.相機(jī)固定管箍，8.相機(jī)固定管(左、中、右三根)，9.手扶管，10.水平泡，11.水密塞，12.螺旋槳，
13.防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)，14.電池，15.涵道殼支架，16.電線，17.沙袋。
【具體實(shí)施方式】
[0037]參見附圖1、3、8，本發(fā)明由多個(gè)相機(jī)、6根長度約I米的空心管與附件組成。三根相機(jī)固定管8 (左、中、右三根)通過兩個(gè)主T插4連接在一起，兩根尾管3通過主T插4與相機(jī)固定管8相連，手扶管9通過手扶管T插2與兩個(gè)尾管3連接，每根管與T插之間都緊密配合，達(dá)到固定與防水的目的。三根相機(jī)固定管8連接為一體后，兩端各用一個(gè)水密塞11封閉空心管的兩個(gè)端口。
[0038]參見附圖5和附圖6，兩個(gè)尾管3內(nèi)均安裝有一套由電池14、防水開關(guān)1、防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)13構(gòu)成的動(dòng)力單元，防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)13固定在尾管3末端，電機(jī)外轉(zhuǎn)子帶動(dòng)螺旋槳12旋轉(zhuǎn)，螺旋槳12周圍有涵道殼5保護(hù)，涵道殼5與尾管3末端通過涵道殼支架15固定在一起。防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)13的電極通過電線16與防水開關(guān)1、電池14的電極串聯(lián)，附圖7給出了本發(fā)明電路示意圖。由附圖4可知，本發(fā)明將防水開關(guān)I設(shè)置在手扶管T插2和涵道殼(5)之間的尾管3上，方便作業(yè)人員進(jìn)行打開或關(guān)閉該開關(guān)的操作。
[0039]參見附圖1、8、9，本發(fā)明手扶管9中央安裝一組水平泡10，手扶管9內(nèi)和相機(jī)固定管8內(nèi)放置細(xì)長型的沙袋17，以平衡空心管內(nèi)空氣產(chǎn)生的浮力，使裝置的總體比重與水相近。由附圖2可知，本發(fā)明相機(jī)固定管8上等距安裝多組防水相機(jī)6，每一組由兩個(gè)相對傾斜的相機(jī)6組成。各組相機(jī)均傾斜向下拍攝，這樣形成交叉視野。
[0040]本發(fā)明的實(shí)施的過程是:
[0041]在實(shí)施水下作業(yè)前，首先從相機(jī)固定管8和手扶管9內(nèi)拿出空的沙袋17，在沙灘上取沙灌入沙袋17，灌沙量根據(jù)當(dāng)?shù)厮}量確定，以確保裝置總體比重與水相近為標(biāo)準(zhǔn)。將沙袋17放回管中后，將該裝置從日常儲(chǔ)存時(shí)的六根管散放狀態(tài)組裝成一個(gè)整體，安裝防水相機(jī)6并開啟相機(jī)的自動(dòng)間隔拍攝功能，用水密塞11封閉相機(jī)固定管8兩端口并放入水中。潛水員按照典型實(shí)施狀態(tài)如附圖10所示，開啟兩個(gè)防水開關(guān)I并保持雙手握持手扶管9，防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)13聯(lián)通電池14后驅(qū)動(dòng)螺旋槳12旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)裝置向前進(jìn)，需要左右轉(zhuǎn)彎時(shí)只要關(guān)閉對應(yīng)方向的防水開關(guān)I即可，單電機(jī)推進(jìn)的偏心力將實(shí)施轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。潛水員可以目視水平泡10保證裝置基本處于水平狀態(tài)，并可用腳蹼輔助推進(jìn)與姿態(tài)控制。到達(dá)作業(yè)區(qū)域后，可以按照附圖11所示的往返航線覆蓋全部區(qū)域，航線與航線之間間隔3米。在前進(jìn)過程中，向左、右下方傾斜并自動(dòng)間隔拍攝的相機(jī)就獲取了三米寬度范圍內(nèi)的無盲區(qū)立體像對用于攝影測量。
[0042]本發(fā)明防水相機(jī)6的數(shù)量和左右傾斜角度不是確定的，可以根據(jù)鏡頭視野、拍攝距離、拍攝對象特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。
[0043]完成水下拍攝后返回岸上，關(guān)閉防水相機(jī)6并將裝置再次拆卸成六個(gè)I米左右長度的桿狀物，也要將沙袋17從相機(jī)固定管8和手扶管9里取出，將袋中沙土倒掉，再將空沙袋放回管內(nèi)。這些操作都是為了縮小設(shè)備的儲(chǔ)存體積和重量，便于存放和運(yùn)輸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單人淺水?dāng)z影測量裝置，其特征是:包括相機(jī)固定管(8)和與相機(jī)固定管(8)相連兩根尾管(3)，兩根尾管(3)內(nèi)均安裝有一套由電池(14)、防水開關(guān)(1)、防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)(13)構(gòu)成的動(dòng)力單元，防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)(13)固定在尾管(3)末端，防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)(13)上設(shè)有螺旋槳(12)，螺旋槳(12)周圍設(shè)有涵道殼(5)保護(hù)，涵道殼(5)與尾管(3)末端通過涵道殼支架(15)固定在一起，兩個(gè)尾管(3)之間連接手扶管(9)，手扶管(9)中央安裝一組水平泡(10)，相機(jī)固定管(8)上等距安裝多組防水相機(jī)(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單人淺水?dāng)z影測量裝置，其特征是:相機(jī)固定管(8)為左、中、右三根，并通過兩個(gè)主T插(4)連接在一起，連接后的相機(jī)固定管(8)兩端各用一個(gè)水密塞(11)封閉兩個(gè)端口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單人淺水?dāng)z影測量裝置，其特征是:防水外轉(zhuǎn)子電機(jī)(13)的電極通過電線(16)與防水開關(guān)(1)、電池(14)的電極串聯(lián)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單人淺水?dāng)z影測量裝置，其特征是:手扶管(9)內(nèi)和相機(jī)固定管(8)內(nèi)放置細(xì)長型的沙袋(17)，以平衡空心管內(nèi)空氣產(chǎn)生的浮力。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單人淺水?dāng)z影測量裝置，其特征是:每一組防水相機(jī)(16)由兩個(gè)相對傾斜的相機(jī)組成，各組相機(jī)均傾斜向下交叉拍攝。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單人淺水?dāng)z影測量裝置，其特征是:所述的手扶管9通過手扶管T插(2)與兩個(gè)尾管(3)連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的單人淺水?dāng)z影測量裝置，其特征是:所述的防水開關(guān)(I)設(shè)置在手扶管T插(2)和涵道殼(5)之間的尾管(3)上。
【文檔編號(hào)】G01C11/02GK106017424SQ201610333535
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】李哲, 周成傳奇, 柴亞隆, 閆宇
【申請人】天津大學(xué)