R&D rad produktovej série Rainpoo

Prostredníctvom predstavenia vplyvu ohniskovej vzdialenosti na výsledky 3D modelovania môžete predbežne pochopiť spojenie medzi ohniskovou vzdialenosťou a FOV. Od nastavenia parametrov letu až po proces 3D modelovania majú tieto dva parametre vždy svoje miesto. Aký vplyv teda majú tieto dva parametre na výsledky 3D modelovania? V tomto článku si predstavíme, ako Rainpoo objavil spojenie v procese výskumu a vývoja produktov a ako nájsť rovnováhu medzi rozporom medzi výškou letu a výsledkom 3D modelu.

1, z D2 na D3

RIY-D2 je produkt špeciálne vyvinutý pre projekty katastrálneho prieskumu. Je to tiež prvý šikmý fotoaparát, ktorý využíva rozbaľovaciu a internú šošovku. D2 má vysokú presnosť modelovania a dobrú kvalitu modelovania, čo je vhodné pre modelovanie scén s rovným terénom a nie príliš vysokými podlahami. Avšak pre veľký pád, zložitý terén a topografiu (vrátane vysokonapäťových vedení, komínov, základňových staníc a iných výškových budov) bude bezpečnosť letu dronu veľkým problémom.

V skutočnej prevádzke niektorí zákazníci neplánovali dobrú výšku letu, čo spôsobilo, že dron visel vysokonapäťové vedenia alebo narazil do základnej stanice; Alebo aj keď niektoré drony mali to šťastie, že preleteli cez nebezpečné miesta, až pri kontrole leteckých snímok zistili, že drony sú veľmi blízko k nebezpečným miestam. Tieto nebezpečenstvá a skryté nebezpečenstvá často spôsobujú zákazníkom obrovské škody na majetku.

Na fotografii je zobrazená základňová stanica, môžete vidieť, že je veľmi blízko dronu a je veľmi pravdepodobné, že na ňu zasiahne Preto nám mnohí zákazníci dali návrhy: Môže byť šikmá kamera s dlhou ohniskovou vzdialenosťou navrhnutá tak, aby bola výška letu dronu vyššia a let bol bezpečnejší? Na základe potrieb zákazníkov, na základe D2, sme vyvinuli verziu s dlhou ohniskovou vzdialenosťou s názvom RIY-D3. V porovnaní s D2 dokáže D3 pri rovnakom rozlíšení zvýšiť výšku letu dronu o približne 60 %.

Počas výskumu a vývoja D3 sme vždy verili, že dlhšia ohnisková vzdialenosť môže mať vyššiu výšku letu, lepšiu kvalitu modelovania a vyššiu presnosť. Ale po skutočnej práci sme zistili, že to nebolo také, ako sa očakávalo, v porovnaní s D2 bol 3D model vytvorený D3 pomerne namáhaný a efektivita práce bola relatívne nízka.

názov	Riy-D2/D3
Hmotnosť	850 g
Rozmer	19018088mm
Typ snímača	APS-C
Veľkosť CMOS	23,5 mm × 15,6 mm
Fyzická veľkosť pixelu	3,9 um
Celkový počet pixelov	120 MP
Minimálny časový interval expozície	1 s
Expozičný režim fotoaparátu	Izochronická/izometrická expozícia
ohnisková vzdialenosť	20 mm/35 mm pre D235 mm/50 mm pre D3
Zdroj	Jednotné napájanie (napájanie z dronu)
kapacita pamäte	320 G
Sťahovanie dát zrýchlené	≥70 M/s
Pracovná teplota	-10°C~+40°C
Aktualizácie firmvéru	Zadarmo
miera IP	IP 43

2、Spojenie medzi ohniskovou vzdialenosťou a kvalitou modelovania

Súvislosť medzi ohniskovou vzdialenosťou a kvalitou modelovania nie je pre väčšinu zákazníkov ľahké pochopiť a dokonca aj mnohí výrobcovia šikmých fotoaparátov sa mylne domnievajú, že objektív s dlhou ohniskovou vzdialenosťou je nápomocný pre kvalitu modelovania.

Skutočná situácia je tu: za predpokladu, že ostatné parametre sú rovnaké, pre fasádu budovy platí, že čím dlhšia je ohnisková vzdialenosť, tým horšia je rovnosť modelovania. O aký logický vzťah tu ide?

V poslednom článku Ako ohnisková vzdialenosť ovplyvňuje výsledky 3D modelovania spomenuli sme, že:

Za predpokladu, že ostatné parametre sú rovnaké, ohnisková vzdialenosť ovplyvní iba výšku letu. Ako je znázornené na obrázku vyššie, existujú dve rôzne ohniskové šošovky, červená označuje šošovku s dlhou ohniskovou vzdialenosťou a modrá označuje šošovku s krátkym ohniskom. Maximálny uhol tvorený dlhou ohniskovou šošovkou a stenou je α a maximálny uhol tvorený krátkou ohniskovou šošovkou a stenou je β. očividne:

Čo znamená tento „uhol“? Čím väčší je uhol medzi okrajom FOV šošovky a stenou, tým je šošovka horizontálnejšia voči stene. Pri zhromažďovaní informácií o fasádach budov môžu krátke ohniskové šošovky zbierať informácie o stenách viac horizontálne a 3D modely založené na nich môžu lepšie odrážať textúru fasády. Preto v prípade scén s fasádami platí, že čím kratšia je ohnisková vzdialenosť objektívu, tým bohatšie sú zhromaždené informácie o fasáde a tým lepšia je kvalita modelovania.

Pri budovách s odkvapom platí, že pri rovnakom rozlíšení od zeme platí, že čím dlhšia je ohnisková vzdialenosť objektívu, tým vyššia je výška letu dronu, tým viac slepých miest pod odkvapom, tým horšia bude kvalita modelovania. V tomto scenári teda D3 s objektívom s dlhšou ohniskovou vzdialenosťou nemôže konkurovať D2 s objektívom s kratšou ohniskovou vzdialenosťou.

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

Podľa logického prepojenia ohniskovej vzdialenosti a kvality modelu, ak je ohnisková vzdialenosť objektívu dostatočne krátka a uhol FOV dostatočne veľký, nie je potrebná vôbec žiadna multišošovková kamera. Super širokouhlý objektív (objektív typu rybie oko) dokáže zbierať informácie zo všetkých smerov. Ako je uvedené nižšie:

Nie je v poriadku navrhnúť čo najkratšiu ohniskovú vzdialenosť objektívu?

Nehovoriac o probléme veľkého skreslenia spôsobeného ultrakrátkou ohniskovou vzdialenosťou. Ak je ohnisková vzdialenosť orto šošovky šikmej kamery navrhnutá na 10 mm a údaje sa zbierajú s rozlíšením 2 cm, letová výška dronu je iba 51 metrov.

Je zrejmé, že ak je dron vybavený šikmou kamerou navrhnutou týmto spôsobom na vykonávanie úloh, bude to určite nebezpečné.

PS: Aj keď ultraširokouhlý objektív má obmedzené využitie scén pri modelovaní šikmej fotografie, má praktický význam pre modelovanie Lidar. Predtým s nami komunikovala jedna slávna spoločnosť Lidar v nádeji, že navrhneme leteckú kameru so širokouhlým objektívom namontovanú spolu s Lidarom na interpretáciu pozemných objektov a zber textúr.

4、Z D3 na DG3

Výskum a vývoj D3 nám umožnil uvedomiť si, že pre šikmú fotografiu nemôže byť ohnisková vzdialenosť monotónne dlhá alebo krátka. Dĺžka úzko súvisí s kvalitou modelu, efektivitou práce a výškou letu. Takže pri výskume a vývoji šošoviek je prvou otázkou, ktorú treba zvážiť: ako nastaviť ohniskové vzdialenosti šošoviek?

Krátke ohnisko má síce dobrú modelovaciu kvalitu, no výška letu je nízka, nie je to bezpečné pre let dronu. Aby sa zaistila bezpečnosť dronov, ohnisková vzdialenosť musí byť navrhnutá dlhšia, no väčšia ohnisková vzdialenosť ovplyvní efektivitu práce a kvalitu modelovania. Existuje určitý rozpor medzi výškou letu a kvalitou 3D modelovania. Musíme hľadať kompromis medzi týmito rozpormi.

Takže po D3, na základe nášho komplexného zváženia týchto protichodných faktorov, sme vyvinuli šikmú kameru DG3. DG3 zohľadňuje kvalitu 3D modelovania D2 aj výšku letu D3, pričom pridáva aj systém odvádzania tepla a odstraňovania prachu, takže ho možno použiť aj na dronoch s pevným krídlom alebo VTOL. DG3 je najobľúbenejšia šikmá kamera pre Rainpoo, je to tiež najpoužívanejšia šikmá kamera na trhu.

názov	Riy-DG3
Hmotnosť	650 g
Rozmer	17016080mm
Typ snímača	APS-C
Veľkosť CCD	23,5 mm × 15,6 mm
Fyzická veľkosť pixelu	3,9 um
Celkový počet pixelov	120 MP
Minimálny časový interval expozície	0,8 s
Expozičný režim fotoaparátu	Izochronická/izometrická expozícia
ohnisková vzdialenosť	28 mm/40 mm
Zdroj	Jednotné napájanie (napájanie z dronu)
kapacita pamäte	320/640G
Sťahovanie dát zrýchlené	≥80 M/s
Pracovná teplota	-10°C~+40°C
Aktualizácie firmvéru	Zadarmo
miera IP	IP 43

5、Od DG3 po DG3Pros

Šikmá kamera série RIY-Pros môže dosiahnuť lepšiu kvalitu modelovania. Aký špeciálny dizajn teda majú profesionáli v rozložení objektívu a nastavení ohniskovej vzdialenosti? V tomto vydaní budeme pokračovať v predstavovaní dizajnovej logiky parametrov Pros.

6、Šikmý uhol šošovky a kvalita modelovania

Predchádzajúci obsah spomínal takýto pohľad: čím kratšia je ohnisková vzdialenosť, tým väčší je uhol pohľadu, tým viac informácií o fasáde budovy je možné zhromaždiť a tým lepšia je kvalita modelovania.

Okrem nastavenia primeranej ohniskovej vzdialenosti samozrejme môžeme využiť aj iný spôsob, ako zlepšiť efekt modelovania: priamo zväčšiť uhol šikmých šošoviek, ktoré môžu zbierať aj viac informácií o fasáde.

Ale v skutočnosti, hoci nastavenie väčšieho šikmého uhla môže zlepšiť kvalitu modelovania, existujú aj dva vedľajšie účinky:

1: Pracovná efektivita sa zníži. So zväčšením šikmého uhla sa značne zvýši aj rozšírenie letovej trasy smerom von. Keď šikmý uhol presiahne 45°, letová účinnosť prudko klesne.

Napríklad profesionálna letecká kamera Leica RCD30, jej šikmý uhol je iba 30 °, jedným z dôvodov tohto dizajnu je zvýšenie efektivity práce.

2: Ak je šikmý uhol príliš veľký, slnečné svetlo ľahko prenikne do fotoaparátu a spôsobí oslnenie (najmä ráno a popoludní v zahmlenom dni). Šikmá kamera Rainpoo je prvá, ktorá prijala dizajn vnútornej šošovky. Tento dizajn je ekvivalentom pridania clony na šošovky, aby sa zabránilo ovplyvneniu šikmým slnečným žiarením.

Najmä pre malé drony sú vo všeobecnosti ich letové polohy pomerne zlé. Po prekrytí šikmého uhla šošovky a polohy dronu môže do kamery ľahko preniknúť rozptýlené svetlo, čím sa problém s oslnením ešte viac zosilní.

7、Prekrývanie trás a kvalita modelovania

Podľa skúseností je na zabezpečenie kvality modelu pre akýkoľvek objekt vo vesmíre najlepšie pokryť informácie o textúre piatich skupín šošoviek počas letu.

To sa dá ľahko pochopiť. Napríklad, ak chceme postaviť 3D model starodávnej budovy, kvalita modelovania kružnicového letu musí byť oveľa lepšia ako kvalita nasnímania iba niekoľkých snímok na štyri strany.

Čím viac prekrytých fotografií, tým viac priestorových a textúrových informácií obsahuje a tým lepšia je kvalita modelovania. Toto je význam prekrytia letovej trasy pre šikmú fotografiu.

Miera prekrytia je jedným z kľúčových faktorov, ktoré určujú kvalitu 3D modelu. Vo všeobecnej scéne šikmej fotografie je miera prekrytia väčšinou 80 % smerom k smeru a 70 % do strany (skutočné údaje sú nadbytočné).

V skutočnosti je určite najlepšie mať rovnaký stupeň prekrytia do strán, ale príliš vysoké prekrytie do strán drasticky zníži efektivitu letu (najmä pre drony s pevnými krídlami), takže na základe účinnosti bude všeobecné prekrytie do strán nižšie ako prekrývanie nadpisov.

Tipy: Vzhľadom na efektivitu práce nie je stupeň prekrývania taký vysoký, ako je to možné. Po prekročení určitého „štandardu“ má zlepšenie miery prekrytia na 3D model obmedzený vplyv. Podľa našej experimentálnej spätnej väzby niekedy zvýšenie prekrytia skutočne zníži kvalitu modelu. Napríklad pre scénu modelovania s rozlíšením 3 ~ 5 cm je kvalita modelovania s nižším stupňom prekrytia niekedy lepšia ako s vyšším stupňom prekrytia.

8, Rozdiel medzi teoretickým prekrývaním a skutočným prekrývaním

Pred letom sme nastavili 80% kurz a 70% prekrytie do strán, čo je len teoretické prekrytie. Počas letu bude dron ovplyvňovaný prúdením vzduchu,a zmena postoja spôsobí, že skutočné prekrytie bude menšie ako teoretické prekrytie.

Vo všeobecnosti, či už ide o viacrotorový dron alebo dron s pevnými krídlami, čím horšia letová poloha, tým horšia kvalita 3D modelu. Pretože menšie viacrotorové drony alebo drony s pevnými krídlami majú nižšiu hmotnosť a menšie rozmery, sú náchylné na rušenie vonkajším prúdením vzduchu. Ich letová poloha vo všeobecnosti nie je taká dobrá ako u stredných/veľkých viacrotorových dronov alebo dronov s pevnými krídlami, čo má za následok, že skutočný stupeň prekrývania v určitej pozemnej oblasti nestačí, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje kvalitu modelovania.

9、Ťažkosti pri 3D modelovaní výškových budov

S rastúcou výškou budovy sa zvyšuje náročnosť 3D modelovania. Jedným z nich je, že výšková budova zvýši riziko letu dronu, a druhým, že so zvyšovaním výšky budovy presah výškových častí prudko klesá, čo má za následok zlú kvalitu 3D modelu.

1 Vplyv narastajúceho presahu na 3D Kvalita modelovania výškových budov

Pre vyššie uvedený problém našlo veľa skúsených zákazníkov riešenie: zvýšiť stupeň prekrytia. Skutočne, so zvýšením stupňa prekrytia sa efekt modelu výrazne zlepší. Nasleduje porovnanie experimentov, ktoré sme vykonali:

Prostredníctvom vyššie uvedeného porovnania zistíme, že: zvýšenie miery prekrytia má malý vplyv na kvalitu modelovania nízkopodlažných budov; ale má veľký vplyv na kvalitu modelovania výškových budov.

S rastúcim stupňom prekrývania sa však bude zvyšovať počet leteckých snímok a predĺži sa aj čas na spracovanie údajov.

2 Vplyv ohnisková vzdialenosť na 3D Kvalita modelovania výškových budov

V predchádzajúcom obsahu sme urobili takýto záver:Pre fasádna budova 3D pri modelovaní scén, čím dlhšia je ohnisková vzdialenosť, tým horšie je modelovanie kvalitu. Pre 3D modelovanie výškových oblastí je však potrebná väčšia ohnisková vzdialenosť, aby sa zabezpečila kvalita modelovania. Ako je uvedené nižšie:

Za podmienok rovnakého rozlíšenia a stupňa prekrytia dokáže objektív s dlhou ohniskovou vzdialenosťou zabezpečiť skutočný stupeň prekrytia strechy a dostatočne bezpečnú výšku letu pre dosiahnutie lepšej kvality modelovania výškových budov.

Napríklad, keď sa šikmá kamera DG4pros používa na 3D modelovanie výškových budov, nielenže môže dosiahnuť dobrú kvalitu modelovania, ale presnosť môže stále dosahovať požiadavky katastrálneho prieskumu 1: 500, čo je výhodou dlhého ohniska. dĺžka šošovky.

prípad: Úspešný prípad šikmej fotografie

10, šikmé kamery série RIY-Pros

Pre dosiahnutie lepšej kvality modelovania je za predpokladu rovnakého rozlíšenia potrebné zabezpečiť dostatočné prekrytie a veľké zorné polia. Pre regióny s veľkými výškovými rozdielmi terénu alebo výškové budovy je ohnisková vzdialenosť objektívu tiež dôležitý faktor, ktorý ovplyvňuje kvalitu modelovania. Na základe vyššie uvedených princípov vykonali šikmé kamery série Rainpoo RIY-Pros nasledujúce tri optimalizácie na objektíve:

1 Zmeňte rozloženie šošovkyses

Pre šikmé fotoaparáty série Pros je najintuitívnejším pocitom, že sa jeho tvar mení z okrúhleho na hranatý. Najpriamejším dôvodom tejto zmeny je, že sa zmenilo rozloženie šošoviek.

Výhodou tohto usporiadania je, že veľkosť fotoaparátu môže byť navrhnutá tak, aby bola menšia a hmotnosť môže byť relatívne nižšia. Toto rozloženie však povedie k tomu, že stupeň prekrytia ľavej a pravej šikmej šošovky bude nižší ako pri prednej, strednej a zadnej perspektíve: to znamená, že plocha tieňa A je menšia ako plocha tieňa B.

Ako sme už spomenuli, v záujme zlepšenia efektivity letu je prekrytie do strán vo všeobecnosti menšie ako prekrytie smeru a toto „rozloženie okolia“ ešte viac zníži prekrytie do strán, čo je dôvod, prečo bude bočný 3D model horší ako prekrytie smeru 3D. Model.

Takže pre sériu RIY-Pros Rainpoo zmenil rozloženie šošoviek na: paralelné rozloženie. Ako je uvedené nižšie:

Toto rozloženie obetuje časť tvaru a hmotnosti, ale výhodou je, že dokáže zabezpečiť dostatočný bočný presah a dosiahnuť lepšiu kvalitu modelovania. Pri skutočnom plánovaní letov môžu RIY-Pros dokonca znížiť niektoré bočné prekrytia, aby sa zlepšila efektivita letu.

2 Upravte uhol šikmé lenses

Výhodou „paralelného rozloženia“ je, že nielen zaisťuje dostatočné prekrytie, ale tiež zvyšuje bočné FOV a dokáže zhromaždiť viac informácií o textúre budov.

Na tomto základe sme tiež zväčšili ohniskovú vzdialenosť šikmých šošoviek tak, aby sa ich spodný okraj zhodoval so spodným okrajom predchádzajúceho usporiadania „priestorového rozloženia“, čím sme ďalej zväčšili uhol bočného pohľadu, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku:

Výhodou tohto usporiadania je, že aj keď sa zmení uhol šikmých šošoviek, neovplyvní to efektivitu letu. A potom, čo sa výrazne zlepší FOV bočných šošoviek, možno zhromaždiť viac údajov o fasáde a kvalita modelovania sa samozrejme zlepší.

Experimenty s kontrastom tiež ukazujú, že v porovnaní s tradičným rozložením šošoviek môže usporiadanie série Pros skutočne zlepšiť bočnú kvalitu 3D modelov.

Vľavo je 3D model vytvorený tradičnou kamerou s rozložením a vpravo je 3D model vytvorený kamerou Pros.

3 Zvýšte ohniskovú vzdialenosť šikmé šošovky

Objektívy šikmých fotoaparátov RIY-Pros sa zmenili z tradičného „priestorového rozloženia“ na „paralelné rozloženie“ a zvýši sa aj pomer rozlíšenia blízkeho bodu k rozlíšeniu vzdialeného bodu pri fotografiách zhotovených šikmými šošovkami.

Aby sa zabezpečilo, že pomer neprekročí kritickú hodnotu, ohnisková vzdialenosť šikmých šošoviek Pros je zvýšená o 5 % ~ 8 % ako predtým.

názov	Riy-DG3 Pros
Hmotnosť	710 g
Rozmer	130 * 142 * 99,5 mm
Typ snímača	APS-C
Veľkosť CCD	23,5 mm × 15,6 mm
Fyzická veľkosť pixelu	3,9 um
Celkový počet pixelov	120 MP
Minimálny časový interval expozície	0,8 s
Expozičný režim fotoaparátu	Izochronická/izometrická expozícia
ohnisková vzdialenosť	28 mm/43 mm
Zdroj	Jednotné napájanie (napájanie z dronu)
kapacita pamäte	640 G
Sťahovanie dát zrýchlené	≥80 M/s
Pracovná teplota	-10°C~+40°C
Aktualizácie firmvéru	Zadarmo
miera IP	IP 43