RU192273U1

RU192273U1 - Terrestrial stereo system

Info

Publication number: RU192273U1
Application number: RU2019118351U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Федоровский; Леонид Васильевич Быков; Алексей Александрович Богданов; Петр Сергеевич Осипов
Original assignee: Александр Александрович Федоровский
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2019-09-11

Abstract

Изобретение относится к области получения изображений и касается системы наземной стереосъемки. Система включает в себя основание, цифровое устройство для формирования изображения, навигационный приемник, контроллер навигационного приемника и антенну навигационного приемника. Основание выполнено в виде геодезической вехи, на конце которой размещена рамка, в верхней части которой закреплена антенна навигационного прибора. Цифровое устройство для формирования изображения размещено на каретке, закрепленной с возможностью вращения и смещения относительно рамки, и позволяющей использовать различные сменные объективы за счет ее смещения, и выполнять перспективную съемку за счет вращения каретки относительно рамки. Технический результат заключается в обеспечении возможности использования сменных объективов и наклона камеры для проведения перспективной и разноплановой съемки, координирования центров съемки в реальном времени и создания высокоточных 3D-моделей объектов местности. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to the field of imaging and relates to a terrestrial stereo system. The system includes a base, a digital imaging device, a navigation receiver, a navigation receiver controller, and a navigation receiver antenna. The base is made in the form of a geodetic milestone, at the end of which there is a frame, in the upper part of which the antenna of the navigation device is fixed. A digital image forming device is placed on a carriage mounted rotatably and offset relative to the frame, and allowing the use of various interchangeable lenses due to its displacement, and to perform perspective shooting due to the rotation of the carriage relative to the frame. The technical result consists in providing the possibility of using interchangeable lenses and tilting the camera to conduct prospective and diverse surveys, coordinating shooting centers in real time and creating high-precision 3D models of terrain objects. 6 c.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к устройствам для получения изображений, предназначенным для фотограмметрии или фотографической съемки местности.The invention relates to image acquisition devices intended for photogrammetry or photographing a terrain.

Известно устройство (патент RU №42157) для снятия размерных признаков методом фотограмметрии состоящее из фотосъемочной камеры, соединенной со средством настройки направления оптической оси и установленной на штативе, опорной поверхности, экрана, вертикальных нивелирных реек и отвесов, в качестве фотосъемочной камеры используют цифровую камеру, подключенную через кабель USB к персональному компьютеру, объединенную со средством настройки направления оптической оси, состоящим из лазерного визира, закрепленного на ободке объектива цифровой камеры и шаровой головки, жестко зафиксированной на верхнем конце выдвижной центральной штанги штатива.A device is known (patent RU No. 42157) for removing dimensional signs by the method of photogrammetry consisting of a photographic camera connected to means for adjusting the direction of the optical axis and mounted on a tripod, supporting surface, screen, vertical leveling rods and plumb lines, a digital camera is used as a photographic camera, connected via a USB cable to a personal computer, combined with a tool for adjusting the direction of the optical axis, consisting of a laser sight mounted digitally on the lens rim chamber and a spherical head rigidly fixed to the upper end of the tripod central retractable rod.

Недостатком данного решения является сложность использования данного устройства, отсутствие возможности оперативного перемещения устройства в процессе съемки ввиду размещения устройства на штативе, громоздкость устройства за счет наличия большого количества дополнительного оборудования, в том числе персонального компьютера, также отсутствие возможности наклона цифровой камеры для выполнения перспективной съемки.The disadvantage of this solution is the difficulty of using this device, the lack of the ability to quickly move the device during the shooting due to the placement of the device on a tripod, the bulkiness of the device due to the presence of a large number of additional equipment, including a personal computer, and the lack of the ability to tilt a digital camera to perform perspective shooting.

Известно устройство (патент US №10063837), содержащее цифровое устройство формирования изображения, направляющую тележку, позволяющую ориентировать оптическую ось цифрового устройства формирования изображения на объект и смещать его по заданной траектории вокруг объекта, вычислительное устройство, позволяющее выполнять преобразование полученных снимков в трехмерное изображение объекта съемки.A device is known (US patent No. 10063837) containing a digital imaging device, a guide trolley that allows you to orient the optical axis of the digital imaging device to an object and move it along a predetermined path around the object, a computing device that allows you to convert the images to a three-dimensional image of the subject .

Недостатком данного устройства является его сложность и отсутствие возможности выполнять съемку крупных объектов в связи с ограниченным перемещением устройства формирования изображения по направляющий тележки, перемещение ограничено размерами направляющих.The disadvantage of this device is its complexity and the inability to shoot large objects due to the limited movement of the image forming device along the guide trolley, the movement is limited by the size of the guides.

Известна система (Наземная фотограмметрия без наземных контрольных точек, Джанфранко Форлани, Ливио Пинто и др., опубл. Earth Science Informatics, июнь 2014, Том 7, Выпуск 2, с. 71-81), состоящую из основания, фотограмметрической камеры, навигационного приемника, антенны навигационного приемника, контроллера навигационного приемника. Данная система позволяет выполнять фотографирование и координирование центров фотографирования в процессе съемки.A known system (ground photogrammetry without ground control points, Gianfranco Forlani, Livio Pinto and others, publ. Earth Science Informatics, June 2014, Volume 7, Issue 2, pp. 71-81), consisting of a base, a photogrammetric camera, navigation receiver , antennas for the navigation receiver, controller for the navigation receiver. This system allows photographing and coordination of photographing centers during the shooting process.

Недостатком данной системы является отсутствие возможности исключения элементов редукции путем смещения цифрового устройства формирования изображения относительно главной оси антенны навигационного приемника и отсутствие возможности наклона цифровой камеры для выполнения перспективной съемки.The disadvantage of this system is the inability to exclude reduction elements by shifting the digital imaging device relative to the main axis of the antenna of the navigation receiver and the inability to tilt the digital camera to perform perspective shooting.

Технической задачей заявляемого решения является упрощение конструкции и повышение надежности, расширение функциональных возможностей за счет обеспечения смещения цифрового устройства формирования изображения относительно главной оси антенны навигационного приемника и вращения цифрового устройства формирования изображения.The technical task of the proposed solution is to simplify the design and increase reliability, expanding functionality by providing a displacement of the digital image forming device relative to the main axis of the antenna of the navigation receiver and rotation of the digital image forming device.

Техническим результатом заявляемого решения является обеспечение возможности использования сменных объективов, наклона цифровой камеры для перспективной съемки, использования разноплановой съемки (ближний, средний, дальний планы), координирования центров фотографирования в реальном времени и создания высокоточных 3D-моделей объектов местности с минимальными затратами на оборудование и производство работ.The technical result of the proposed solution is to provide the possibility of using interchangeable lenses, tilting a digital camera for perspective shooting, using diverse surveys (near, medium, long-range plans), coordinating real-time photography centers and creating high-precision 3D models of terrain objects with minimal equipment costs and manufacturing jobs.

Указанный технический результат достигается тем. что предложена система наземной стереосъемки, содержащая: основание, цифровое устройство для формирования изображения, навигационный приемник, контроллер навигационного приемника, антенну навигационного приемника, отличающаяся тем, что основание выполнено в виде геодезической вехи, на конце которой размещена рамка, в верхней части которой закреплена антенна навигационного приемника, а цифровое устройство для формирования изображения размещено на каретке, закрепленной с возможностью вращения и смещения относительно рамки и позволяющей использовать различные сменные объективы за счет ее смещения и выполнять перспективную съемку за счет вращения каретки относительно рамки, цифровое устройство для формирования изображения выполнено в виде цифровой фотокамеры, навигационный приемник выполнен в виде GNSS-приемника. каретка содержит: одну направляющую и крепежный элемент для смещения вдоль главной оптической оси и вторую направляющую и крепежный элемент для смещения в направлении перпендикулярном главной оптической оси и перпендикулярном главной оси антенны навигационного приемника, каретка содержит винтовой механизм для смещения в направлении, перпендикулярном главной оптической оси и перпендикулярном главной оси антенны, навигационный приемник связан с антенной и контроллером с помощью кабеля, а контроллер закреплен на геодезической вехе, контроллер связан с цифровым устройством для формирования изображения кабелем синхронизации, также съемочная система предусматривает расположение навигационного приемника в корпусе антенны навигационного приемника, при этом между навигационным приемником и контроллером навигационного приемника реализуется беспроводная связь.The specified technical result is achieved by that. that a terrestrial stereo imaging system is proposed, comprising: a base, a digital imaging device, a navigation receiver, a navigation receiver controller, a navigation receiver antenna, characterized in that the base is made in the form of a geodetic pole, at the end of which a frame is placed, at the top of which the antenna is fixed navigation receiver, and the digital image forming device is placed on the carriage, mounted with the possibility of rotation and displacement relative to the frame and allow to use various interchangeable lenses due to its displacement and perform perspective shooting due to the rotation of the carriage relative to the frame, the digital image forming device is made in the form of a digital camera, the navigation receiver is made in the form of a GNSS receiver. the carriage contains: one guide and a fastener for offset along the main optical axis and a second guide and fastener for a shift in the direction perpendicular to the main optical axis and perpendicular to the main axis of the antenna of the navigation receiver, the carriage contains a screw mechanism for offset in the direction perpendicular to the main optical axis and perpendicular to the main axis of the antenna, the navigation receiver is connected to the antenna and the controller using a cable, and the controller is mounted on a geodetic pole, to ntroller associated with the digital image forming apparatus sync cable, camera system also provides the location of the navigation receiver in a navigation receiver antenna housing, wherein between the navigation receiver and the navigation receiver controller implemented wireless.

Возможность достижения технического результата обеспечивается тем, что система наземной стереосъемки содержит в качестве цифрового устройства формирования изображения - цифровую фотокамеру, а в качестве навигационного приемника - GNSS-приемник, что позволяет выполнять съемку наземных объектов без создания съемочного обоснования, при этом система наземной стереосъемки состоит из стандартной геодезической вехи, стандартного двухчастотного геодезического GNSS-приемника с встроенным GSM/интернет/радио модемом, позволяющим принимать RTK-поправки с базовой станции, также в состав системы входит бытовая цифровая фотокамера с размером матрицы 20-36 Мп, кроме того размещение в верхней части рамки антенны навигационного приемника и размещение цифровой фотокамеры на каретке, закрепленной с возможностью вращения и смещения относительно рамки, позволяет выполнять съемку, используя объективы с различным фокусным расстоянием, а также позволяет располагать главную оптическую ось цифровой фотокамеры как горизонтально, так и под заданным наклоном например от 45° вверх и до 60° вниз от горизонтальной плоскости, при заданном шаге угла наклона. При этом соблюдаются необходимые геометрические условия:The possibility of achieving a technical result is provided by the fact that the terrestrial stereo recording system contains a digital camera as a digital imaging device, and a GNSS receiver as a navigation receiver, which allows you to shoot ground objects without creating a shooting justification, while the terrestrial stereo recording system consists of standard milestone, standard two-frequency geodetic GNSS receiver with built-in GSM / Internet / radio modem, allowing you to receive RTK-broadcast avki from the base station, the system also includes a household digital camera with a matrix size of 20-36 megapixels, in addition, the placement in the upper part of the antenna frame of the navigation receiver and the placement of the digital camera on the carriage, mounted with rotation and offset relative to the frame, allows you to shoot using lenses with different focal lengths, and also allows you to position the main optical axis of a digital camera both horizontally and at a given tilt, for example from 45 ° up to 60 ° down from the mountains zontally plane at a predetermined step angle. In this case, the necessary geometric conditions are observed:

1) Узловая точка объектива (центр фотографирования - точка А) должна совпадать с центром пересечения оси вращения и главной оси антенны - точка В. Соблюдение условия достигается путем передвижения цифровой фотокамеры вдоль направления главной оптической оси, при этом передвижением вдоль направляющей каретки достигается исключение редукции по направлению главной оптической оси, величина редукции определяется приближенным способом (используется приведенное фокусное расстояние объектива) или точным (фотограмметрическими методами). Исключение редукции в перпендикулярном направление от главной оптической оси осуществляется передвижением каретки вдоль оси вращения, с помощью винтового механизма.1) The nodal point of the lens (center of photography - point A) must coincide with the center of intersection of the axis of rotation and the main axis of the antenna - point B. Compliance with the condition is achieved by moving the digital camera along the direction of the main optical axis, while moving along the guide carriage eliminates reduction by the direction of the main optical axis, the reduction value is determined by an approximate method (using the reduced focal length of the lens) or accurate (photogrammetric methods). The exception to the reduction in the perpendicular direction from the main optical axis is carried out by moving the carriage along the axis of rotation, using a screw mechanism.

В данной конструкции также соблюдаются следующие геометрические условия:The following geometric conditions are also observed in this design:

2) Ось вращения каретки перпендикулярна главной оси антенны GNSS-приемника,2) The axis of rotation of the carriage is perpendicular to the main axis of the antenna of the GNSS receiver,

3) Ось вращения каретки перпендикулярна главной оптической оси цифровой фотокамеры,3) The axis of rotation of the carriage is perpendicular to the main optical axis of the digital camera,

Соблюдение условий 2) и 3) - позволяет осуществлять наклон камеры при вращении каретки не меняя положения узловой точки объектива(центра фотографирования) относительно главной оси GNSS-антенны навигационного приемника.Compliance with conditions 2) and 3) - allows you to tilt the camera during rotation of the carriage without changing the position of the nodal point of the lens (center of photography) relative to the main axis of the GNSS antenna of the navigation receiver.

На фиг. 1 представлен общий вид системы наземной стереосъемки.In FIG. 1 shows a general view of a terrestrial stereo system.

Система содержит: основание 1, цифровую фотокамеру 2, навигационный приемник 3, контроллер навигационного приемника 4, антенну навигационного приемника 5, контроллер связан с цифровой фотокамерой кабелем синхронизации 6, основание выполнено в виде геодезической вешки, на конце которой размещена рамка 7, в верхней части которой закреплена антенна навигационного приемника, а цифровая фотокамера размещена на каретке 8, закрепленной винтовым механизмом 9 с возможностью вращения и смещения относительно рамки 7 по направляющей 10, контроллер закреплен на геодезической вешке, навигационный приемник связан с антенной с помощью высокочастотного кабеля 9, а с контроллером кабелем 12. На фиг. 1 изображена узловая точка объектива (центр фотографирования - точка А), которая должна совпадать с центром пересечения оси вращения и главной оси антенны - точкой В.The system comprises: a base 1, a digital camera 2, a navigation receiver 3, a navigation receiver 4 controller, a navigation receiver 5 antenna, a controller connected to a digital camera by a synchronization cable 6, the base is made in the form of a geodetic pole, at the end of which a frame 7 is placed, at the top with which the antenna of the navigation receiver is fixed, and the digital camera is placed on the carriage 8, mounted with a screw mechanism 9 with the possibility of rotation and displacement relative to the frame 7 along the guide 10, the controller is closed captured on the geodesic range pole, navigation receiver connected to the antenna via the high frequency cable 9 and the cable to the controller 12. FIG. 1 shows the nodal point of the lens (center of photography - point A), which should coincide with the center of intersection of the axis of rotation and the main axis of the antenna - point B.

Система работает следующим образом: в предварительно заданной точке пространства съемки устанавливается геодезическая вешка 1 с размещенной на ней системой, затем включается навигационный приемник 3 вместе с контроллером 4 и выбирается режим спутниковых наблюдений навигационного приемника, затем включается цифровая фотокамера 2, после этого производится стереосъемка заданного наземного объекта в заданных точках пространства, определяемых навигационным приемником синхронно с процессом стереосъемки при: заданном объективе, заданном угле наклона главной оптической оси объектива относительно главной оси антенны навигационного приемника. При необходимости изменения угла наклона главной оптической оси объектива или смене объектива производится смещение цифрового устройства для формирования изображения вдоль оптической оси по направляющей каретки 8 на заданное расстояние. После чего процесс стереосъемки повторяется заданное количество раз.The system works as follows: at a predetermined point in the shooting space, a geodetic pole 1 is installed with the system placed on it, then the navigation receiver 3 is turned on with the controller 4 and the satellite observation mode of the navigation receiver is selected, then the digital camera 2 is turned on, after which the specified ground object at specified points in space determined by the navigation receiver in synchronization with the stereo shooting process with: a given lens, a given gle of inclination of the main optical axis of the lens relative to the main navigation receiver antenna axis. If necessary, change the angle of inclination of the main optical axis of the lens or change the lens, the digital device is shifted to form an image along the optical axis along the guide carriage 8 by a predetermined distance. After that, the process of stereo shooting is repeated a predetermined number of times.

Пример.Example.

В предварительно заданной точке пространства съемки устанавливается на заданную высоту - 2,5 метра геодезическая вешка 1, на нее накручивается рамка 7 с размещенной на ней системой наземной стереосъемки, при этом на верхнюю часть рамки для осуществления приема спутникового сигнала закрепляется антенна навигационного GNSS-приемника Nov Atel GPS-702 GG и подключается к GNSS-приемнику Nov AtelDL-V3, расположенному в рюкзаке, с помощью антенного кабеля, при этом навигационный GNSS-приемник с помощью кабеля питания подключается к аккумуляторной батарее типа AGM, после этого для осуществления управления GNSS - приемником на геодезическую веху крепится контролер CarlsonMini, подключаемый к приемнику соединительным кабелем, затем на каретку, входящую в конструкцию рамки, крепится цифровая фотокамера Nikon D800 с объективом Nikkor 24 mm AF или Nikkor 28 mm AF-S, с помощью каретки выполняется регулировка положения цифровой фотокамеры - установка в нужное положение относительно меток на каретке, после чего включается GNSS-приемник и контроллер GNSS-приемника, затем выбирается режим спутниковых наблюдений (RTK), с помощью GSM-модема выполняется подключение к постоянно действующей базовой станции, передающей RTK-поправки, после этого включается цифровая фотокамера, производится выбор необходимого режима съемки, после этого производится стереосъемка заданного наземного объекта в заданных точках пространства, определяемых навигационным приемником синхронно с процессом стереосъемки при: заданном объективе, заданном угле наклона главной оптической оси объектива относительно главной оси антенны навигационного приемника. При необходимости изменения угла наклона главной оптической оси объектива или смене объектива для получения другого масштаба съемки, производится смещение цифровой камеры вдоль оптической оси по направляющей каретки в нужное положение относительно меток на каретке. После чего процесс стереосъемки повторяется заданное количество раз.At a predetermined point in the shooting space, a geodetic pole 1 is set to a predetermined height of 2.5 meters, a frame 7 is wound on it with a terrestrial stereo-imaging system placed on it, while the antenna of the navigation GNSS receiver Nov is fixed to the upper part of the frame for satellite signal reception The Atel GPS-702 GG is connected to the Nov AtelDL-V3 GNSS receiver located in the backpack using an antenna cable, while the GNSS navigation receiver is connected to the AGM battery using the power cable, via after that, to control the GNSS receiver, the CarlsonMini controller is attached to the geodetic milestone, connected to the receiver by a connecting cable, then the Nikon D800 digital camera with a Nikkor 24 mm AF or Nikkor 28 mm AF-S lens is attached to the carriage included in the frame design using the carriage, the position of the digital camera is adjusted - positioning relative to the marks on the carriage, then the GNSS receiver and the GNSS receiver controller are turned on, then the satellite observation mode (RTK) is selected using the GSM modem A connection is made to a permanently operating base station transmitting RTK corrections, then a digital camera is turned on, the required shooting mode is selected, then a given ground object is stereo-shot at specified points in the space determined by the navigation receiver in synchronization with the stereo shooting process with: a given lens, a given the angle of inclination of the main optical axis of the lens relative to the main axis of the antenna of the navigation receiver. If you need to change the angle of the main optical axis of the lens or change the lens to obtain a different shooting scale, the digital camera is shifted along the optical axis along the carriage guide to the desired position relative to the marks on the carriage. After that, the process of stereo shooting is repeated a specified number of times.

Таким образом, достигается решение технической задачи: упрощение конструкции и повышение надежности, расширение функциональных возможностей за счет обеспечения смещения цифрового устройства формирования изображения относительно главной оси антенны навигационного приемника и вращения цифрового устройства формирования изображения.Thus, the solution of the technical problem is achieved: simplification of the design and increase of reliability, expansion of functionality due to the offset of the digital image forming device relative to the main axis of the antenna of the navigation receiver and the rotation of the digital image forming device.

Claims

1. A terrestrial stereo recording system, comprising: a base, a digital image forming apparatus, a navigation receiver, a navigation receiver controller, a navigation receiver antenna, characterized in that the base is made in the form of a geodetic pole, at the end of which a frame is placed, at the top of which a antenna is mounted a navigation device, and a digital device for forming an image is placed on a carriage mounted with the possibility of rotation and displacement relative to the frame and allowing the use of l various interchangeable lenses due to its displacement, and perform perspective shooting due to the rotation of the carriage relative to the frame.

2. The terrestrial stereo system according to claim 1, characterized in that the digital image forming apparatus is made in the form of a digital camera, the navigation receiver is made in the form of a GNSS receiver.

3. The terrestrial stereo imaging system according to claim 1, characterized in that the carriage comprises: one guide and a fastening element for displacement along the main optical axis and a second guide and fastening element for displacement in the direction perpendicular to the main optical axis and perpendicular to the main axis of the navigation receiver antenna .

4. The terrestrial stereo imaging system according to claim 1, characterized in that the carriage comprises a screw mechanism for displacement in a direction perpendicular to the main optical axis and perpendicular to the main axis of the antenna.

5. The terrestrial stereo system according to claim 1, characterized in that the navigation device is connected to the antenna and the controller using a cable, and the controller is mounted on a geodetic pole.

6. The terrestrial stereo system according to claim 1, characterized in that the controller is connected to a digital device for imaging by a synchronization cable.

7. The terrestrial stereo system according to claim 1, characterized in that the navigation receiver is located in the antenna housing of the navigation receiver, while wireless communication is implemented between the navigation receiver and the navigation receiver controller.