A Rainpoo terméksorozatának K+F vonala

A Hogyan befolyásolja a gyújtótávolság a 3D modellezési eredményeket című témakör bevezetésével előzetesen megértheti a gyújtótávolság és a FOV közötti kapcsolatot. A repülési paraméterek beállításától a 3D modellezésig ennek a két paraméternek mindig megvan a maga helye. Tehát milyen hatással van ez a két paraméter a 3D modellezési eredményekre? Ebben a cikkben bemutatjuk, hogyan fedezte fel Rainpoo a kapcsolatot a termék kutatás-fejlesztési folyamatában, és hogyan lehet egyensúlyt találni a repülési magasság és a 3D modell eredménye közötti ellentmondás között.

1、D2-től D3-ig

Az RIY-D2 egy speciálisan kataszteri felmérési projektekhez kifejlesztett termék. Ez a legkorábbi ferde kamera is, amely legördülő menüt és belső objektíves kialakítást alkalmaz. A D2 nagy modellezési pontossággal és jó modellezési minőséggel rendelkezik, amely alkalmas sík terepen és nem túl magas padlón történő jelenetmodellezésre. Nagy esés, összetett terepen és domborzati viszonyok között (beleértve a nagyfeszültségű vezetékeket, kéményeket, bázisállomásokat és más sokemeletes épületeket) azonban a drón repülésbiztonsága nagy problémát jelent.

A tényleges műveletek során egyes ügyfelek nem terveztek jó repülési magasságot, ami miatt a drón leakasztotta a nagyfeszültségű vezetékeket vagy eltalálta a bázisállomást; Illetve annak ellenére, hogy néhány drónnak volt szerencséje áthaladni a veszélyes helyeken, csak a légifelvételek ellenőrzésekor tudták meg, hogy a drónok nagyon közel vannak a veszélyes helyekhez.. Ezek a veszélyek és rejtett veszélyek gyakran óriási vagyoni veszteségeket okoznak a vásárlóknak.

A képen egy bázisállomás látható, jól látszik, hogy nagyon közel van a drónhoz, nagyon valószínű, hogy rátalál Ezért sok vásárló adott nekünk javaslatot: Megtervezhető-e a nagy gyújtótávolságú ferde kamera úgy, hogy magasabb legyen a drón repülési magassága és biztonságosabb legyen a repülés? A vásárlói igények alapján a D2-re alapozva kifejlesztettünk egy RIY-D3 névre keresztelt nagy gyújtótávolságú változatot. A D2-vel összehasonlítva, azonos felbontás mellett a D3 körülbelül 60%-kal növelheti a drón repülési magasságát.

A D3 kutatás-fejlesztése során mindig is úgy gondoltuk, hogy a nagyobb gyújtótávolság nagyobb repülési magasságot, jobb modellezési minőséget és pontosságot eredményezhet. De a tényleges megmunkálás után azt tapasztaltuk, hogy a D2-vel összehasonlítva ez nem az elvárásoknak megfelelő, a D3 által épített 3D-s modell viszonylag igénybe vett, és a munka hatékonysága viszonylag alacsony volt.

Név	Riy-D2/D3
Súly	850g
Dimenzió	19018088mm
Érzékelő típusa	APS-C
CMOS egy méret	23,5 mm × 15,6 mm
A pixel fizikai mérete	3,9 um
Összes pixel	120 MP
Minimális expozíciós időintervallum	1s
Kamera expozíciós mód	Izokronikus/izometrikus expozíció
gyújtótávolság	20mm/35mm a D2-hez35mm/50mm D3-hoz
Tápegység	Egységes ellátás (Tápellátás drone segítségével)
memória kapacitás	320G
Adatletöltés spped	≥70M/s
Munkahőmérséklet	-10°C-+40°C
Firmware frissítések	Ingyen
IP arány	IP 43

2、A gyújtótávolság és a modellezési minőség közötti kapcsolat

A gyújtótávolság és a modellezési minőség közötti kapcsolat a legtöbb vásárló számára nem könnyen érthető, és még sok ferde fényképezőgép-gyártó is tévesen úgy gondolja, hogy a hosszú gyújtótávolságú objektív segít a modellezés minőségében.

A tényleges helyzet itt a következő: feltételezve, hogy a többi paraméter azonos, az épület homlokzatánál minél nagyobb a gyújtótávolság, annál rosszabb a modellezési egyenlőség. Milyen logikai összefüggésről van itt szó?

Az utolsó cikkben Hogyan befolyásolja a gyújtótávolság a 3D modellezés eredményeit említettük, hogy:

Abban az esetben, ha a többi paraméter megegyezik, a gyújtótávolság csak a repülési magasságot befolyásolja. Amint a fenti ábrán látható, két különböző gyújtópontú lencse létezik, a piros a hosszú, a kék pedig a rövid fókuszlencsét jelöli. A hosszú fókuszlencse és a fal által alkotott maximális szög α, a rövid fókuszlencse és a fal által alkotott maximális szög pedig β. Magától értetődően:

Mit jelent ez a "szög"? Minél nagyobb a szög a lencse FOV éle és a fal között, annál vízszintesebb a lencse a falhoz képest. Az épülethomlokzati információgyűjtés során a rövid fókuszlencsék jobban vízszintesen gyűjthetik a falinformációkat, az erre épülő 3D modellek pedig jobban tükrözik a homlokzat textúráját. Ezért a homlokzati jeleneteknél minél rövidebb az objektív gyújtótávolsága, annál gazdagabb az összegyűjtött homlokzati információ, és annál jobb a modellezési minőség.

Az ereszes épületeknél azonos talajfelbontás mellett minél nagyobb a lencse gyújtótávolsága, minél nagyobb a drón repülési magassága, minél több a holtfolt az eresz alatt, annál rosszabb lesz a modellezés minősége. Ebben a forgatókönyvben tehát a hosszabb gyújtótávolságú objektívvel rendelkező D3 nem tud versenyezni a rövidebb gyújtótávolságú objektívvel rendelkező D2-vel.

3、Az ellentmondás a drón repülési magassága és a 3D-s modell minősége között

A gyújtótávolság és a modell minőségének logikai kapcsolata szerint, ha az objektív gyújtótávolsága kellően rövid és a FOV szöge elég nagy, akkor egyáltalán nincs szükség többlencsés kamerára. A szuperszéles látószögű objektív (halszemlencse) minden irányból képes információkat gyűjteni. Az alábbiak szerint:

Nem jó az objektív gyújtótávolságát minél rövidebbre tervezni?

Nem beszélve az ultrarövid gyújtótávolság okozta nagy torzítás problémájáról. Ha a ferde kamera ortolencséjének gyújtótávolságát 10 mm-re tervezzük, és 2 cm-es felbontással gyűjtjük az adatokat, akkor a drón repülési magassága mindössze 51 méter.

Nyilvánvaló, hogy ha a drónt egy ilyen módon tervezett ferde kamerával szerelik fel a munkák elvégzésére, az mindenképpen veszélyes lesz.

PS: Bár az ultraszéles látószögű objektív korlátozott mértékben használja a jeleneteket a ferde fotózás modellezésében, gyakorlati jelentősége van a Lidar modellezésben. Korábban egy híres Lidar cég kommunikált velünk, abban a reményben, hogy tervezünk egy nagy látószögű objektíves légi kamerát a Lidarra szerelve földi objektumok értelmezésére és textúrák gyűjtésére.

4、D3-tól DG3-ig

A D3 kutatás-fejlesztése ráébredt arra, hogy ferde fotózásnál a gyújtótávolság nem lehet monoton hosszú vagy rövid. A hosszúság szorosan összefügg a modell minőségével, a munkavégzés hatékonyságával és a repülés magasságával. Tehát az objektív kutatás-fejlesztés során az első megfontolandó kérdés a következő: hogyan állítsuk be az objektívek gyújtótávolságát?

A rövid gyújtópont ugyan jó modellezési minőséggel rendelkezik, de a repülési magassága alacsony, nem biztonságos drón repüléshez. A drónok biztonsága érdekében a gyújtótávolságot hosszabbra kell tervezni, de a hosszabb gyújtótáv befolyásolja a munka hatékonyságát és a modellezés minőségét. Van egy bizonyos ellentmondás a repülési magasság és a 3D modellezés minősége között. Ezek között az ellentmondások között kompromisszumot kell keresnünk.

Tehát a D3 után, ezen ellentmondásos tényezők átfogó mérlegelése alapján, kifejlesztettük a DG3 ferde kamerát. A DG3 figyelembe veszi a D2 3D-s modellezési minőségét és a D3 repülési magasságát is, emellett hőelvezető és poreltávolító rendszert is hozzáad, így fixszárnyú vagy VTOL drónokon is használható. A DG3 a legnépszerűbb ferde kamera a Rainpoo számára, és egyben a legszélesebb körben használt ferde kamera a piacon.

Név	Riy-DG3
Súly	650g
Dimenzió	17016080mm
Érzékelő típusa	APS-C
CCD méret	23,5 mm × 15,6 mm
A pixel fizikai mérete	3,9 um
Összes pixel	120 MP
Minimális expozíciós időintervallum	0,8 s
Kamera expozíciós mód	Izokronikus/izometrikus expozíció
gyújtótávolság	28mm/40mm
Tápegység	Egységes ellátás (Tápellátás drone segítségével)
memória kapacitás	320/640G
Adatletöltés spped	≥80M/s
Munkahőmérséklet	-10°C-+40°C
Firmware frissítések	Ingyen
IP arány	IP 43

5、DG3-tól DG3Pros-ig

Az RIY-Pros sorozatú ferde fényképezőgép jobb modellezési minőséget érhet el. Tehát milyen különleges kialakításúak a profik az objektívelrendezésben és a gyújtótávolság beállításában? Ebben a számban folytatjuk a Pros paraméterek mögötti tervezési logika bemutatását.

6, ferde lencseszög és modellezési minőség

Az előző tartalom ilyen nézetet említett: minél rövidebb a gyújtótávolság, minél nagyobb a látószög, annál több épülethomlokzati információ gyűjthető össze, és annál jobb a modellezési minőség.

Az ésszerű gyújtótávolság beállítása mellett természetesen más módot is használhatunk a modellezési hatás javítására: közvetlenül növeli a ferde lencsék szögét, ami egyúttal több homlokzati információt is gyűjthet.

Valójában, bár a nagyobb ferde szög beállítása javíthatja a modellezés minőségét, két mellékhatása is van:

1: A munka hatékonysága csökken. A ferde szög növekedésével a repülési útvonal kifelé tágulása is sokat fog növekedni. Ha a ferde szög meghaladja a 45 ° -ot, a repülés hatékonysága meredeken csökken.

Például a professzionális Leica RCD30 légkamerának csak 30°-os ferde szöge van, ennek a kialakításnak az egyik oka a munka hatékonyságának növelése.

2: Ha a ferde szög túl nagy, a napfény könnyen behatol a kamerába, ami tükröződést okoz (főleg reggel és délután egy ködös napon). A Rainpoo ferde kamera a legkorábban alkalmazza a belső objektíves kialakítást. Ez a kialakítás egyenértékű a lencsék napellenzővel történő kiegészítésével, hogy megakadályozza a ferde napfény hatását.

Főleg a kis drónok esetében, általában viszonylag rossz a repülési hozzáállásuk. Miután az objektív ferde szöge és a drón helyzete egymásra helyeződik, a szórt fény könnyen behatol a kamerába, tovább erősítve a tükröződési problémát.

7. Útvonal-átfedés és modellezési minőség

A tapasztalatok szerint a modellminőség biztosítása érdekében minden térben lévő objektum esetében célszerű az öt lencsecsoport textúrainformációit lefedni repülés közben.

Ezt könnyű megérteni. Például, ha egy ódon épület 3D-s modelljét akarjuk építeni, akkor a körrepülés modellezési minősége sokkal jobb kell legyen, mint a négy oldalról mindössze néhány kép elkészítése.

Minél több fedett fotót tartalmaz, annál több tér- és textúra információt tartalmaz, és annál jobb a modellezési minőség. Ez a repülési útvonal átfedés jelentése ferde fotózásnál.

Az átfedés mértéke az egyik kulcstényező, amely meghatározza a 3D modell minőségét. A ferde fotózás általános színterén az átfedési arány többnyire 80% irány és 70% oldalirányú (a tényleges adatok redundánsak).

Valójában minden bizonnyal az a legjobb, ha az oldalirányú átfedés azonos mértékű, de a túl nagy oldalirányú átfedés drasztikusan csökkenti a repülés hatékonyságát (különösen merevszárnyú drónok esetén), így a hatékonyság alapján az általános oldalirányú átfedés alacsonyabb lesz, mint a címsor átfedés.

Tippek: A munka hatékonyságát figyelembe véve az átfedés mértéke nem olyan magas, mint lehetséges. Egy bizonyos "szabvány" túllépése után az átfedés mértékének javítása korlátozott hatással van a 3D modellre. Kísérleti visszajelzéseink szerint az átfedés néha növelése valójában rontja a modell minőségét. Például egy 3–5 cm-es felbontású modellezési jelenetnél az alacsonyabb átfedési fok modellezési minősége néha jobb, mint a nagyobb átfedési fok.

8. Az elméleti átfedés és a tényleges átfedés közötti különbség

Repülés előtt 80%-os irányt és 70%-os oldalátfedést állítottunk be, ami csak az elméleti átfedés. Repülés közben a drónra hatással lesz a légáramlás,és az attitűd változása miatt a tényleges átfedés kisebb lesz, mint az elméleti átfedés.

Általánosságban elmondható, hogy akár többrotoros, akár fixszárnyú drónról van szó, minél gyengébb a repülési hozzáállás, annál rosszabb a 3D modell minősége. Mivel a kisebb, több rotoros vagy fix szárnyú drónok könnyebbek és kisebbek, érzékenyek a külső légáramlás által okozott interferenciára. Repülési attitűdjük általában nem olyan jó, mint a közepes/nagy többrotoros vagy fixszárnyú drónoké, így bizonyos terepterületeken nem elegendő a tényleges átfedés mértéke, ami végső soron befolyásolja a modellezés minőségét.

9. A sokemeletes épületek 3D modellezésének nehézségei

Az épület magasságának növekedésével a 3D modellezés nehézségei is növekedni fognak. Az egyik az, hogy a sokemeletes épület növeli a drónok repülésének kockázatát, a másik pedig az, hogy az épület magasságának növekedésével a sokemeletes részek átfedése meredeken csökken, ami a 3D modell rossz minőségét eredményezi.

1 Az átfedés növelésének hatása a 3D Sokemeletes épületek modellezési minősége

A fenti problémára sok tapasztalt ügyfél talált megoldást: növelje az átfedés mértékét. Valójában az átfedés mértékének növekedésével a modellhatás nagymértékben javulni fog. Az alábbiakban összehasonlítjuk az általunk végzett kísérleteket:

A fenti összehasonlítás révén azt tapasztaljuk, hogy: az átfedés mértékének növekedése kevéssé befolyásolja az alacsony épületek modellezési minőségét; de nagy hatással van a sokemeletes épületek modellezési minőségére.

Az átfedés mértékének növekedésével azonban nő a légifotók száma, és az adatfeldolgozási idő is megnő.

2 A befolyása gyújtótávolság tovább 3D Sokemeletes épületek modellezési minősége

Az előző tartalomban erre a következtetésre jutottunk:Mert homlokzati épület 3D modellezési jelenetek, minél hosszabb a gyújtótávolság, annál rosszabb a modellezés minőség. Magas területek 3D modellezéséhez azonban nagyobb gyújtótávolság szükséges a modellezés minőségének biztosítása érdekében. Az alábbiak szerint:

Azonos felbontás és átfedési fok mellett a nagy gyújtótávolságú lencse biztosítja a tető tényleges átfedési fokát és a kellően biztonságos repülési magasságot a sokemeletes épületek jobb modellezési minőségének eléréséhez.

Például, ha a DG4pros ferde kamerát sokemeletes épületek 3D-s modellezésére használják, nemcsak jó modellezési minőség érhető el, de a pontosság még elérheti az 1:500 kataszteri felmérési követelményeket, ami a hosszú fókusz előnye. hosszúságú lencsék.

Ügy: A ferde fotózás sikere

10、RIY-Pros sorozatú ferde kamerák

A jobb modellezési minőség eléréséhez azonos felbontás mellett megfelelő átfedést és nagy látómezőket kell biztosítani. Nagy domborzati magasságkülönbséggel vagy sokemeletes épületekkel rendelkező területeken az objektív gyújtótávolsága is fontos tényező, amely befolyásolja a modellezés minőségét. A fenti elvek alapján a Rainpoo RIY-Pros sorozatú ferde fényképezőgépek a következő három optimalizálást hajtották végre az objektíven:

1 Módosítsa a lencse elrendezésétses

A Pros sorozatú ferde fényképezőgépeknél a legintuitívabb érzés az, hogy a formája kerekről szögletesre változik. A változás legközvetlenebb oka az, hogy a lencsék elrendezése megváltozott.

Ennek az elrendezésnek az az előnye, hogy a kamera mérete kisebbre tervezhető, súlya pedig viszonylag könnyebb. Ez az elrendezés azonban azt eredményezi, hogy a bal és a jobb oldali ferde lencsék átfedési foka alacsonyabb lesz, mint az elülső, középső és hátsó perspektíváké: vagyis az A árnyék területe kisebb, mint a B árnyék területe.

Amint azt korábban említettük, a repülés hatékonyságának javítása érdekében az oldalirányú átfedés általában kisebb, mint az irányátfedés, és ez a „térbeli elrendezés” tovább csökkenti az oldalirányú átfedést, ezért az oldalirányú 3D modell gyengébb lesz, mint a 3D irány. modell.

Így a RIY-Pros sorozat esetében a Rainpoo az objektívek elrendezését a következőre változtatta: párhuzamos elrendezés. Az alábbiak szerint:

Ez az elrendezés a forma és a súly egy részét feláldozza, de előnye, hogy elegendő oldalirányú átfedést biztosít, és jobb modellezési minőséget ér el. A tényleges repüléstervezés során az RIY-Pro-k még az oldalirányú átfedéseket is csökkenthetik a repülés hatékonyságának javítása érdekében.

2 Állítsa be a szöget a ferde lenses

A „párhuzamos elrendezés” előnye, hogy nem csak elegendő átfedést biztosít, hanem növeli az oldalsó FOV-t és több textúra információt tud összegyűjteni az épületekről.

Ennek alapján megnöveltük a ferde lencsék gyújtótávolságát is úgy, hogy az alsó széle egybeessen a korábbi „surround layout” elrendezés alsó élével, tovább növelve a szög oldalnézetét, ahogy az alábbi ábrán is látható:

Ennek az elrendezésnek az az előnye, hogy bár a ferde lencsék szöge megváltozik, ez nem befolyásolja a repülés hatékonyságát. Az oldallencsék FOV-jának nagymértékű javítása után pedig több homlokzati információs adat gyűjthető, és természetesen javul a modellezés minősége.

A kontrasztkísérletek azt is mutatják, hogy az objektívek hagyományos elrendezéséhez képest a Pros sorozatú elrendezés valóban javíthatja a 3D modellek oldalirányú minőségét.

A bal oldalon a hagyományos elrendezésű kamera által épített 3D modell, a jobb oldalon pedig a Pros kamera által épített 3D modell látható.

3 Növelje a fókusztávolságot a ferde lencsék

Az RIY-Pros ferde fényképezőgépek objektívjei a hagyományos „térhatású elrendezésről” „párhuzamos elrendezésre” változnak, és a ferde objektívekkel készült fényképek közeli pont felbontásának távoli ponthoz viszonyított aránya is nő.

Annak érdekében, hogy az arány ne haladja meg a kritikus értéket, a Pros ferde lencsék gyújtótávolságát 5% ~ 8% -kal növelik, mint korábban.

Név	Riy-DG3 profik
Súly	710 g
Dimenzió	13014299,5 mm
Érzékelő típusa	APS-C
CCD méret	23,5 mm × 15,6 mm
A pixel fizikai mérete	3,9 um
Összes pixel	120 MP
Minimális expozíciós időintervallum	0,8 s
Kamera expozíciós mód	Izokronikus/izometrikus expozíció
gyújtótávolság	28mm/43mm
Tápegység	Egységes ellátás (Tápellátás drone segítségével)
memória kapacitás	640G
Adatletöltés spped	≥80M/s
Munkahőmérséklet	-10°C-+40°C
Firmware frissítések	Ingyen
IP arány	IP 43