Řada R&D produktové řady Rainpoo

Prostřednictvím představení Jak ohnisková vzdálenost ovlivňuje výsledky 3D modelování můžete předběžně porozumět souvislostem mezi ohniskovou vzdáleností a FOV. Od nastavení letových parametrů až po proces 3D modelování mají tyto dva parametry vždy své místo. Jaký vliv tedy mají tyto dva parametry na výsledky 3D modelování? V tomto článku si představíme, jak Rainpoo objevil souvislost v procesu výzkumu a vývoje produktů a jak najít rovnováhu mezi rozporem mezi výškou letu a výsledkem 3D modelu.

1, z D2 na D3

RIY-D2 je produkt speciálně vyvinutý pro projekty katastrálního průzkumu. Je to také nejstarší šikmý fotoaparát, který využívá rozevírací a vnitřní čočky. D2 má vysokou přesnost modelování a dobrou kvalitu modelování, což je vhodné pro modelování scén s rovným terénem a nepříliš vysokými podlahami. Pro velký pokles, složitý terén a topografii (včetně vedení vysokého napětí, komínů, základnových stanic a dalších výškových budov) však bude bezpečnost letu dronu velkým problémem.

Ve skutečném provozu někteří zákazníci neplánovali dobrou výšku letu, což způsobilo, že dron visel vysokonapěťové vedení nebo narážel do základnové stanice; Nebo i když některé drony měly to štěstí, že prolétly nebezpečnými místy, zjistily, že drony jsou velmi blízko nebezpečných míst, až při kontrole leteckých snímků. Tato nebezpečí a skrytá nebezpečí často způsobují zákazníkům obrovské majetkové ztráty.

Na fotografii je zobrazena základnová stanice, můžete vidět, že je velmi blízko dronu a je velmi pravděpodobné, že na ni zasáhne Mnoho zákazníků nám proto dalo návrhy: Může být šikmá kamera s dlouhou ohniskovou vzdáleností navržena tak, aby byla výška letu dronu vyšší a let byl bezpečnější? Na základě potřeb zákazníků, na základě D2, jsme vyvinuli verzi s dlouhou ohniskovou vzdáleností s názvem RIY-D3. Ve srovnání s D2 může D3 při stejném rozlišení zvýšit letovou výšku dronu asi o 60 %.

Během výzkumu a vývoje D3 jsme vždy věřili, že delší ohnisková vzdálenost může mít vyšší výšku letu, lepší kvalitu modelování a vyšší přesnost. Ale po skutečné práci jsme zjistili, že to nebylo podle očekávání, ve srovnání s D2 byl 3D model postavený D3 poměrně napjatý a efektivita práce byla relativně nízká.

název	Riy-D2/D3
Hmotnost	850 g
Dimenze	19018088mm
Typ snímače	APS-C
CMOS velikosti	23,5 mm × 15,6 mm
Fyzická velikost pixelu	3,9 um
Celkový počet pixelů	120 MP
Minimální interval expozice	1s
Expoziční režim fotoaparátu	Izochronní/izometrická expozice
ohnisková vzdálenost	20 mm/35 mm pro D235 mm/50 mm pro D3
Zdroj napájení	Jednotné napájení (napájení z dronu)
paměťová kapacita	320G
Stahování dat zrychleno	≥70 M/s
Pracovní teplota	-10 °C~+40 °C
Aktualizace firmwaru	Zdarma
IP rychlost	IP 43

2、Spojení mezi ohniskovou vzdáleností a kvalitou modelování

Souvislost mezi ohniskovou vzdáleností a kvalitou modelování není pro většinu zákazníků snadno pochopitelná a i mnoho výrobců šikmých fotoaparátů se mylně domnívá, že objektiv s dlouhou ohniskovou vzdáleností je pro kvalitu modelování nápomocný.

Skutečný stav je zde: za předpokladu, že ostatní parametry jsou stejné, pro fasádu budovy platí, že čím delší ohnisková vzdálenost, tím horší rovnost modelování. O jaký druh logického vztahu se zde jedná?

V posledním článku Jak ohnisková vzdálenost ovlivňuje výsledky 3D modelování zmínili jsme, že:

Za předpokladu, že ostatní parametry jsou stejné, ohnisková vzdálenost ovlivní pouze výšku letu. Jak je znázorněno na obrázku výše, existují dvě různé ohniskové čočky, červená označuje dlouhou ohniskovou čočku a modrá označuje krátkou ohniskovou čočku. Maximální úhel svíraný dlouhou ohniskovou čočkou a stěnou je α a maximální úhel svíraný krátkou ohniskovou čočkou a stěnou je β. Očividně:

Co znamená tento „úhel“? Čím větší je úhel mezi okrajem FOV objektivu a stěnou, tím horizontálnější je čočka vzhledem ke stěně. Při shromažďování informací o fasádách budov mohou krátké ohniskové čočky sbírat informace o stěnách více horizontálně a 3D modely na nich založené mohou lépe odrážet texturu fasády. Proto u scén s fasádami platí, že čím kratší je ohnisková vzdálenost objektivu, tím bohatší jsou shromážděné informace o fasádě a tím lepší je kvalita modelování.

U budov s okapem platí, že při stejném pozemním rozlišení platí, že čím delší ohnisková vzdálenost objektivu, tím vyšší výška letu dronu, tím více mrtvých míst pod okapem, tím horší bude kvalita modelování. V tomto scénáři tedy D3 s objektivem s delší ohniskovou vzdáleností nemůže konkurovat D2 s objektivem s kratší ohniskovou vzdáleností.

3、Rozpor mezi výškou letu dronu a kvalitou 3D modelu

Podle logického spojení ohniskové vzdálenosti a kvality modelu, pokud je ohnisková vzdálenost objektivu dostatečně krátká a úhel FOV dostatečně velký, není potřeba žádná vícečočková kamera. Super širokoúhlý objektiv (rybí oko) dokáže sbírat informace ze všech směrů. Jak je ukázáno níže:

Není v pořádku navrhnout ohniskovou vzdálenost objektivu co nejkratší?

Nemluvě o problému velkého zkreslení způsobeného ultrakrátkou ohniskovou vzdáleností. Pokud je ohnisková vzdálenost ortočočky šikmé kamery navržena na 10 mm a data jsou sbírána v rozlišení 2 cm, letová výška dronu je pouze 51 metrů.

Je zřejmé, že pokud je dron vybaven šikmou kamerou navrženou tímto způsobem k provádění prací, bude to rozhodně nebezpečné.

PS: Přestože má ultraširokoúhlý objektiv omezené využití scén v modelování šikmé fotografie, má praktický význam pro modelování Lidar. Dříve s námi jedna slavná společnost Lidar komunikovala a doufala, že navrhneme širokoúhlou objektivovou leteckou kameru namontovanou s Lidarem pro interpretaci pozemních objektů a sběr textur.

4、Z D3 do DG3

Díky výzkumu a vývoji D3 jsme si uvědomili, že pro šikmou fotografii nemůže být ohnisková vzdálenost monotónně dlouhá nebo krátká. Délka úzce souvisí s kvalitou modelu, efektivitou práce a výškou letu. Takže při výzkumu a vývoji objektivů je první otázkou, kterou je třeba zvážit: jak nastavit ohniskové vzdálenosti objektivů?

Krátké ohnisko má sice dobrou modelovací kvalitu, ale výška letu je nízká, není to bezpečné pro let dronu. Aby byla zajištěna bezpečnost dronů, musí být ohnisková vzdálenost navržena delší, ale delší ohnisková vzdálenost ovlivní efektivitu práce a kvalitu modelování. Mezi výškou letu a kvalitou 3D modelování je určitý rozpor. Musíme hledat kompromis mezi těmito rozpory.

Takže po D3, na základě našeho komplexního zvážení těchto protichůdných faktorů, jsme vyvinuli šikmou kameru DG3. DG3 zohledňuje jak kvalitu 3D modelování D2, tak výšku letu D3 a přidává také systém odvodu tepla a odstraňování prachu, takže jej lze použít i na dronech s pevným křídlem nebo VTOL. DG3 je nejoblíbenější šikmá kamera pro Rainpoo, je to také nejpoužívanější šikmá kamera na trhu.

název	Riy-DG3
Hmotnost	650 g
Dimenze	17016080mm
Typ snímače	APS-C
Velikost CCD	23,5 mm × 15,6 mm
Fyzická velikost pixelu	3,9 um
Celkový počet pixelů	120 MP
Minimální interval expozice	0,8 s
Expoziční režim fotoaparátu	Izochronní/izometrická expozice
ohnisková vzdálenost	28mm/40mm
Zdroj napájení	Jednotné napájení (napájení z dronu)
paměťová kapacita	320/640G
Stahování dat zrychleno	≥80 M/s
Pracovní teplota	-10 °C~+40 °C
Aktualizace firmwaru	Zdarma
IP rychlost	IP 43

5、Od DG3 do DG3Pros

Šikmá kamera řady RIY-Pros může dosáhnout lepší kvality modelování. Jaký speciální design tedy mají profesionálové v rozložení objektivu a nastavení ohniskové vzdálenosti? V tomto vydání budeme pokračovat v představování designové logiky za parametry Pros.

6、Šikmý úhel objektivu a kvalita modelování

Předchozí obsah zmiňoval takový pohled: čím kratší je ohnisková vzdálenost, tím větší je úhel pohledu, tím více informací o fasádě budovy lze shromáždit a tím lepší je kvalita modelování.

Kromě nastavení rozumné ohniskové vzdálenosti můžeme samozřejmě efekt modelování vylepšit i jiným způsobem: přímo zvětšit úhel šikmých čoček, které mohou také sbírat více informací o fasádě.

Ale ve skutečnosti, i když nastavení většího šikmého úhlu může zlepšit kvalitu modelování, existují také dva vedlejší účinky:

1: Pracovní efektivita se sníží. S rostoucím šikmým úhlem se také značně zvětší vnější expanze trasy letu. Když šikmý úhel překročí 45°, letová efektivita prudce klesne.

Například profesionální letecká kamera Leica RCD30, její šikmý úhel je pouze 30°, jedním z důvodů této konstrukce je zvýšení efektivity práce.

2: Pokud je šikmý úhel příliš velký, sluneční světlo snadno pronikne do fotoaparátu a způsobí oslnění (zejména ráno a odpoledne v mlhavém dni). Šikmá kamera Rainpoo je první, která přijala design s vnitřní čočkou. Tento design je ekvivalentní přidání clony k objektivům, aby se zabránilo ovlivnění šikmým slunečním zářením.

Zejména u malých dronů jsou obecně jejich letové postoje poměrně špatné. Po překrytí šikmého úhlu objektivu a polohy dronu může do kamery snadno proniknout rozptýlené světlo, což dále zesiluje problém s oslněním.

7、 Překrývání tras a kvalita modelování

Podle zkušeností je pro zajištění kvality modelu pro jakýkoli objekt ve vesmíru nejlepší zakrýt informace o struktuře pěti skupin čoček během letu.

Tomu lze snadno porozumět. Chceme-li například postavit 3D model starobylé budovy, kvalita modelování letu po kružnici musí být mnohem lepší než kvalita pořízení pouze několika snímků na čtyři strany.

Čím více zakrytých fotografií, tím více prostorových a texturových informací obsahuje a tím lepší je kvalita modelování. To je význam překrytí letové trasy pro šikmou fotografii.

Míra překrytí je jedním z klíčových faktorů, které určují kvalitu 3D modelu. V obecné scéně šikmé fotografie je míra překrytí většinou 80 % směrem nahoru a 70 % do strany (skutečná data jsou nadbytečná).

Ve skutečnosti je určitě nejlepší mít stejný stupeň překrytí pro strany, ale příliš vysoké překrytí do stran drasticky sníží efektivitu letu (zejména u dronů s pevným křídlem), takže na základě účinnosti bude obecné překrytí do stran nižší než překrytí nadpisů.

Tipy: S ohledem na efektivitu práce není stupeň překrytí tak vysoký, jak je to možné. Po překročení určitého „standardu“ má vylepšení stupně překrytí omezený vliv na 3D model. Podle naší experimentální zpětné vazby někdy zvýšení překrytí skutečně sníží kvalitu modelu. Například pro scénu modelování s rozlišením 3 ~ 5 cm je kvalita modelování nižšího stupně překrytí někdy lepší než vyššího stupně překrytí.

8、Rozdíl mezi teoretickým překrytím a skutečným překrytím

Před letem jsme nastavili 80% kurz a 70% boční přesah, což je jen teoretický přesah. Během letu bude dron ovlivňován prouděním vzduchu,a změna postoje způsobí, že skutečné překrytí bude menší než teoretické překrytí.

Obecně platí, že ať už se jedná o vícerotorový dron nebo dron s pevným křídlem, čím horší letová poloha, tím horší kvalita 3D modelu. Vzhledem k tomu, že menší vícerotorové drony nebo drony s pevnými křídly jsou lehčí a mají menší rozměry, jsou náchylné k rušení z vnějšího proudění vzduchu. Jejich letová poloha obecně není tak dobrá jako u středně velkých/velkých vícerotorových dronů nebo dronů s pevnými křídly, což má za následek, že skutečná míra překrytí v určité části země nestačí, což v konečném důsledku ovlivňuje kvalitu modelování.

9、Potíže s 3D modelováním výškových budov

S rostoucí výškou budovy se bude zvyšovat obtížnost 3D modelování. Jedním z nich je, že výšková budova zvýší riziko letu dronu, a druhým, že s rostoucí výškou budovy překrytí výškových částí prudce klesá, což má za následek špatnou kvalitu 3D modelu.

1 Vliv rostoucího přesahu na 3D Kvalita modelování výškových budov

Pro výše uvedený problém našlo mnoho zkušených zákazníků řešení: zvýšit míru překrývání. Se zvýšením stupně překrytí se skutečně výrazně zlepší efekt modelu. Následuje srovnání experimentů, které jsme provedli:

Prostřednictvím výše uvedeného srovnání zjistíme, že: zvýšení míry překrytí má malý vliv na kvalitu modelování nízkopodlažních budov; ale má velký vliv na kvalitu modelování výškových budov.

S rostoucí mírou překrývání se však bude zvyšovat počet leteckých snímků a prodlužuje se také doba zpracování dat.

2 Vliv na ohnisková vzdálenost na 3D Kvalita modelování výškových budov

Takový závěr jsme učinili v předchozím obsahu:Pro fasádní budova 3D modelování scén, čím delší ohnisková vzdálenost, tím horší modelování kvalitní. Pro 3D modelování výškových oblastí je však pro zajištění kvality modelování vyžadována delší ohnisková vzdálenost. Jak je ukázáno níže:

Za podmínek stejného rozlišení a stupně překrytí dokáže objektiv s dlouhou ohniskovou vzdáleností zajistit skutečný stupeň překrytí střechy a dostatečně bezpečnou výšku letu pro dosažení lepší kvality modelování výškových budov.

Například, když se šikmá kamera DG4pros používá k 3D modelování výškových budov, může nejen dosáhnout dobré kvality modelování, ale přesnost může stále dosahovat 1: 500 požadavků katastrálního průzkumu, což je výhoda dlouhého ohniska. délkové čočky.

Případ: Úspěšný případ šikmé fotografie

Šikmé kamery řady 10、RIY-Pros

Pro dosažení lepší kvality modelování je za předpokladu stejného rozlišení nutné zajistit dostatečné překrytí a velká zorná pole. Pro regiony s velkými výškovými rozdíly terénu nebo výškové budovy je také ohnisková vzdálenost objektivu důležitý faktor, který ovlivňuje kvalitu modelování. Na základě výše uvedených principů provedly šikmé kamery řady Rainpoo RIY-Pros následující tři optimalizace na objektivu:

1 Změňte rozložení čočkyses

U šikmých fotoaparátů řady Pros je nejintuitivnějším pocitem, že se jeho tvar mění z kulatého na hranatý. Nejpřímějším důvodem této změny je, že se změnilo rozložení čoček.

Výhodou tohoto uspořádání je, že velikost fotoaparátu může být navržena tak, aby byla menší a hmotnost může být relativně nižší. Toto rozložení však povede k tomu, že stupeň překrytí levé a pravé šikmé čočky bude nižší než u přední, střední a zadní perspektivy: to znamená, že plocha stínu A je menší než plocha stínu B.

Jak jsme uvedli dříve, za účelem zlepšení efektivity letu je boční překrytí obecně menší než překrytí směru a toto „rozvržení prostoru“ dále sníží překrytí do stran, což je důvod, proč bude boční 3D model horší než 3D směr. Modelka.

Takže u řady RIY-Pros změnil Rainpoo rozložení čoček na: paralelní rozložení. Jak je ukázáno níže:

Toto rozložení obětuje část tvaru a hmotnosti, ale výhodou je, že dokáže zajistit dostatečný boční přesah a dosáhnout lepší kvality modelování. Při skutečném plánování letů mohou RIY-Pros dokonce snížit některé boční překrývání a zlepšit tak efektivitu letu.

2 Upravte úhel šikmý lenses

Výhodou „paralelního uspořádání“ je, že nejen zajišťuje dostatečné překrytí, ale také zvyšuje boční FOV a může sbírat více informací o texturách budov.

Na tomto základě jsme také zvětšili ohniskovou vzdálenost šikmých čoček tak, aby se jejich spodní okraj shodoval se spodním okrajem předchozího rozložení „surround layout“, čímž jsme dále zvětšili úhel pohledu z boku, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Výhodou tohoto uspořádání je, že i když se změní úhel šikmých čoček, nemá to vliv na efektivitu letu. A poté, co se výrazně zlepší FOV bočních čoček, lze shromáždit více údajů o fasádě a kvalita modelování se samozřejmě zlepší.

Experimenty s kontrastem také ukazují, že ve srovnání s tradičním uspořádáním čoček může uspořádání řady Pros skutečně zlepšit boční kvalitu 3D modelů.

Vlevo je 3D model vytvořený tradiční kamerou s rozložením a vpravo je 3D model vytvořený kamerou Pros.

3 Zvětšete ohniskovou vzdálenost šikmé čočky

Objektivy šikmých fotoaparátů RIY-Pros se mění z tradičního „prostorového uspořádání“ na „paralelní uspořádání“ a zvýší se také poměr rozlišení blízkého bodu k rozlišení vzdáleného bodu fotografií pořízených šikmými čočkami.

Aby se zajistilo, že poměr nepřekročí kritickou hodnotu, je ohnisková vzdálenost pro šikmé čočky Pros zvýšena o 5 % ~ 8 % než dříve.

název	Riy-DG3 Pros
Hmotnost	710 g
Dimenze	13014299,5mm
Typ snímače	APS-C
Velikost CCD	23,5 mm × 15,6 mm
Fyzická velikost pixelu	3,9 um
Celkový počet pixelů	120 MP
Minimální interval expozice	0,8 s
Expoziční režim fotoaparátu	Izochronní/izometrická expozice
ohnisková vzdálenost	28mm/43mm
Zdroj napájení	Jednotné napájení (napájení z dronu)
paměťová kapacita	640G
Stahování dat zrychleno	≥80 M/s
Pracovní teplota	-10 °C~+40 °C
Aktualizace firmwaru	Zdarma
IP rychlost	IP 43