Rainpoo tootesarja teadus- ja arendussari

Kui tutvustate teemat Kuidas fookuskaugus mõjutab 3D-modelleerimise tulemusi, saate esmalt mõista fookuskauguse ja fookuskauguse vahelise seose. Alates lennuparameetrite määramisest kuni 3D-modelleerimise protsessini on neil kahel parameetril alati oma koht. Millist mõju avaldavad need kaks parameetrit 3D-modelleerimise tulemustele? Selles artiklis tutvustame, kuidas Rainpoo toote uurimis- ja arendustegevuse käigus seose avastas ning kuidas leida tasakaal lennukõrguse ja 3D-mudeli tulemuse vastuolu vahel.

1, D2 kuni D3

RIY-D2 on spetsiaalselt katastrimõõdistamise projektide jaoks välja töötatud toode. See on ka kõige varasem kaldus kaamera, millel on rippmenüü ja sisemine objektiivi disain. D2-l on kõrge modelleerimistäpsus ja hea modelleerimiskvaliteet, mis sobib stseeni modelleerimiseks tasase maastiku ja mitte liiga kõrgete põrandatega. Suure languse, keerulise maastiku ja topograafia (sh kõrgepingeliinid, korstnad, tugijaamad ja muud kõrghooned) korral on aga drooni lennuohutus suureks probleemiks.

Tegelikkuses ei planeerinud osa kliente head lennukõrgust, mille tõttu rippus droon kõrgepingeliine või tabas tugijaama; Või kuigi mõnel droonil oli õnn ohtlikest kohtadest läbi sõita, said nad alles aerofotosid kontrollides teada, et droonid olid ohtlikele kohtadele väga lähedal.. Tihti põhjustavad need ohud ja varjatud ohud klientidele suuri varalisi kahjusid.

Fotol on tugijaam, on näha, et see on droonile väga lähedal, suure tõenäosusega peale lööb Seetõttu on paljud kliendid andnud meile ettepanekuid: Kas pika fookuskaugusega kaldus kaamerat saab kujundada nii, et drooni lennukõrgus oleks suurem ja lend oleks ohutum? Kliendi vajadustest lähtuvalt oleme D2 põhjal välja töötanud pika fookuskaugusega versiooni nimega RIY-D3. Võrreldes D2-ga suudab D3 sama eraldusvõime juures drooni lennukõrgust umbes 60% võrra tõsta.

D3 uurimis- ja arendustegevuse käigus oleme alati uskunud, et pikemal fookuskaugusel võib olla suurem lennukõrgus, parem modelleerimiskvaliteet ja suurem täpsus. Kuid pärast tegelikku töötamist avastasime, et see ei vastanud ootustele, võrreldes D2-ga, D3 ehitatud 3D-mudel oli suhteliselt pingeline ja töö efektiivsus suhteliselt madal.

Nimi	Riy-D2/D3
Kaal	850 g
Mõõtmed	190 * 180 * 88 mm
Anduri tüüp	APS-C
CMOS suurus	23,5 mm × 15,6 mm
Piksli füüsiline suurus	3,9 um
Piksleid kokku	120 MP
Minimaalne kokkupuuteaja intervall	1s
Kaamera särituse režiim	Isokrooniline/isomeetriline kokkupuude
fookuskaugus	20mm/35mm D2 jaoks35mm/50mm D3 jaoks
Toiteallikas	Ühtne toide (toide drooniga)
mälumaht	320G
Andmete allalaadimine on lõpetatud	≥70M/s
Töötemperatuur	-10°C~+40°C
Püsivara värskendused	Tasuta
IP määr	IP 43

2. Fookuskauguse ja modelleerimiskvaliteedi vaheline seos

Fookuskauguse ja modelleerimiskvaliteedi seost pole enamikul klientidel lihtne mõista ning isegi paljud kaldus kaamerate tootjad arvavad ekslikult, et pika fookuskaugusega objektiiv on modelleerimiskvaliteedi jaoks abiks.

Tegelik olukord on siin: eeldusel, et muud parameetrid on samad, on hoone fassaadi puhul seda halvem on modelleerimise võrdsus, mida pikem on fookuskaugus. Millise loogilise suhtega on siin tegemist?

Viimases artiklis Kuidas fookuskaugus mõjutab 3D-modelleerimise tulemusi oleme maininud, et:

Eeldusel, et muud parameetrid on samad, mõjutab fookuskaugus ainult lennukõrgust. Nagu ülaltoodud joonisel näidatud, on kaks erinevat fookusläätse, punane tähistab pikka fookusläätse ja sinine lühikest fookusläätse. Pika fookusläätse ja seina maksimaalne nurk on α ning lühikese fookusläätse ja seina maksimaalne nurk on β. Ilmselgelt:

Mida see "nurk" tähendab? Mida suurem on nurk objektiivi FOV-i serva ja seina vahel, seda horisontaalsem on lääts seina suhtes. Hoonete fassaadide info kogumisel suudavad lühikesed fookusläätsed koguda seinainfot rohkem horisontaalselt ning sellel põhinevad 3D-mudelid suudavad paremini kajastada fassaadi tekstuuri. Seetõttu on fassaadidega stseenide puhul objektiivi fookuskaugus lühem, seda rikkalikum on kogutud fassaadiinfo ja parem modelleerimiskvaliteet.

Räästaga hoonete puhul on sama maapinna eraldusvõime korral mida suurem on objektiivi fookuskaugus, mida suurem on drooni lennukõrgus, mida rohkem on räästa all pimealasid, seda halvem on modelleerimiskvaliteet. Nii et selle stsenaariumi korral ei suuda pikema fookuskaugusega objektiiviga D3 konkureerida lühema fookuskaugusega objektiiviga D2-ga.

3、Vastuolu drooni lennukõrguse ja 3D-mudeli kvaliteedi vahel

Fookuskauguse ja mudeli kvaliteedi loogilise seose kohaselt, kui objektiivi fookuskaugus on piisavalt lühike ja FOV-nurk piisavalt suur, pole mitme objektiiviga kaamerat üldse vaja. Ülilainurkobjektiiv (kalasilmobjektiiv) suudab koguda teavet igas suunas. Nagu allpool näidatud:

Kas pole tore kujundada objektiivi fookuskaugus võimalikult lühikeseks?

Rääkimata ülilühikese fookuskauguse põhjustatud suurte moonutuste probleemist. Kui kaldkaamera ortoobjektiivi fookuskauguseks on projekteeritud 10mm ja andmeid kogutakse 2cm resolutsiooniga, on drooni lennukõrgus vaid 51 meetrit.

Ilmselgelt on see, et kui droon on varustatud tööde tegemiseks selliselt loodud kaldus kaameraga, on see kindlasti ohtlik.

PS: Kuigi ülilainurkobjektiivil on kaldus fotograafia modelleerimisel stseenide kasutamine piiratud, on sellel Lidari modelleerimisel praktiline tähtsus. Varem oli meiega suhelnud üks kuulus Lidari firma, kes lootis, et kavandame Lidariga monteeritud lainurkobjektiiviga õhukaamera maapealsete objektide tõlgendamiseks ja tekstuuride kogumiseks.

4, D3 kuni DG3

D3 uurimis- ja arendustegevus pani meid mõistma, et kaldus fotograafia puhul ei saa fookuskaugus olla monotoonselt pikk ega lühike. Pikkus on tihedalt seotud mudeli kvaliteedi, töö efektiivsuse ja lennu kõrgusega. Seega on objektiivide uurimis- ja arendustegevuses esimene küsimus, mida tuleks kaaluda: kuidas määrata objektiivide fookuskaugusi?

Kuigi lühikesel fookuspunktil on hea modelleerimiskvaliteet, kuid lennukõrgus on madal, ei ole see drooni lennuks ohutu. Droonide ohutuse tagamiseks tuleb fookuskaugus olla pikem, kuid pikem fookuskaugus mõjutab töö efektiivsust ja modelleerimise kvaliteeti. Lennukõrguse ja 3D-modelleerimise kvaliteedi vahel on teatav vastuolu. Peame otsima nende vastuolude vahel kompromissi.

Nii et pärast D3 töötasime nende vastuoluliste tegurite põhjalikul arvessevõtmisel välja DG3 kaldkaamera. DG3 võtab arvesse nii D2 3D-modelleerimise kvaliteeti kui ka D3 lennukõrgust, lisades samas ka soojuse hajutamise ja tolmueemaldussüsteemi, et seda saaks kasutada ka fikseeritud tiivaga või VTOL droonidel. DG3 on Rainpoo jaoks kõige populaarsem kaldus kaamera, see on ka turul enimkasutatav kaldkaamera.

Nimi	Riy-DG3
Kaal	650 g
Mõõtmed	170 * 160 * 80 mm
Anduri tüüp	APS-C
CCD suurus	23,5 mm × 15,6 mm
Piksli füüsiline suurus	3,9 um
Piksleid kokku	120 MP
Minimaalne kokkupuuteaja intervall	0,8 s
Kaamera särituse režiim	Isokrooniline/isomeetriline kokkupuude
fookuskaugus	28mm/40mm
Toiteallikas	Ühtne toide (toide drooniga)
mälumaht	320/640G
Andmete allalaadimine on lõpetatud	≥80M/s
Töötemperatuur	-10°C~+40°C
Püsivara värskendused	Tasuta
IP määr	IP 43

5, DG3-st kuni DG3Pros-ni

RIY-Pros seeria kaldus kaamera suudab saavutada parema modelleerimiskvaliteedi. Mis eriline disain on Prodel objektiivi paigutuses ja fookuskauguse seadistuses? Selles numbris jätkame Pros parameetrite taga oleva disainiloogika tutvustamist.

6, kaldus objektiivi nurk ja modelleerimiskvaliteet

Eelmises sisus mainiti sellist vaadet: mida lühem on fookuskaugus, seda suurem on vaatenurk, seda rohkem saab koguda teavet hoone fassaadi kohta ja seda parem on modelleerimise kvaliteet.

Lisaks mõistliku fookuskauguse määramisele saame loomulikult kasutada ka teist võimalust modelleerimisefekti parandamiseks: suurendage otse kaldläätsede nurka, mis võib koguda ka rohkem fassaaditeavet.

Kuid tegelikult, kuigi suurema kaldenurga seadmine võib parandada modelleerimise kvaliteeti, on sellel ka kaks kõrvalmõju:

1: töö efektiivsus väheneb. Kaldnurga suurenemisega suureneb oluliselt ka lennumarsruudi väljapoole laienemine. Kui kaldus nurk ületab 45 °, langeb lennu efektiivsus järsult.

Näiteks professionaalse õhukaamera Leica RCD30 kaldenurk on ainult 30 °, selle disaini üks põhjusi on töö efektiivsuse suurendamine.

2: Kui kaldus nurk on liiga suur, pääseb päikesevalgus kergesti kaamerasse, põhjustades pimestamist (eriti häguse päeva hommikul ja pärastlõunal). Rainpoo kaldus kaamera on esimene, mis võttis kasutusele sisemise objektiivi disaini. See disain on samaväärne objektiividele varjundi lisamisega, et vältida kaldu päikesevalguse mõju.

Eriti väikeste droonide puhul on üldiselt nende lennuhoiak suhteliselt kehv. Pärast objektiivi kaldus nurga ja drooni asendi kokkulangemist võib hajutatud valgus kergesti kaamerasse siseneda, suurendades veelgi pimestamise probleemi.

7 、 Marsruudi kattumine ja modelleerimise kvaliteet

Kogemuste kohaselt on mudelikvaliteedi tagamiseks iga ruumiobjekti puhul kõige parem katta viie läätserühma tekstuuriteave lennu ajal.

Seda on lihtne mõista. Näiteks kui tahame ehitada iidsest hoonest 3D-mudeli, peab ringlennu modelleerimiskvaliteet olema palju parem kui neljast küljest vaid mõne pildi tegemise kvaliteet.

Mida rohkem kaetud fotosid, seda rohkem ruumi- ja tekstuuriinfot need sisaldavad ning seda parem on modelleerimiskvaliteet. See on lennumarsruudi kattumise tähendus kaldus pildistamisel.

Kattumisaste on üks võtmetegureid, mis määrab 3D-mudeli kvaliteedi. Kaldfotograafia üldstseenis on kattuvus enamasti 80% suunaga ja 70% külgsuunas (tegelikud andmed on üleliigsed).

Tegelikult on kindlasti kõige parem, kui külgsuunas on sama kattuvus, kuid liiga suur külgsuunaline kattuvus vähendab drastiliselt lennutõhusust (eriti fikseeritud tiibadega droonide puhul), nii et tõhususe põhjal on üldine külgsuunaline kattuvus väiksem kui pealkirjade kattumine.

Nõuanded: Arvestades tööefektiivsust, ei ole kattuvusaste nii kõrge kui võimalik. Pärast teatud "standardi" ületamist on kattuvuse astme parandamisel 3D-mudelile piiratud mõju. Meie eksperimentaalse tagasiside kohaselt vähendab mõnikord kattuvuse suurendamine mudeli kvaliteeti. Näiteks 3–5 cm eraldusvõimega modelleerimisstseeni puhul on madalama kattuvusastmega modelleerimiskvaliteet mõnikord parem kui suurema kattumise astme puhul.

8. Erinevus teoreetilise ja tegeliku kattuvuse vahel

Enne lendu määrasime 80% suuna ja 70% külgsuunalise kattuvuse, mis on vaid teoreetiline kattuvus. Lennu ajal mõjutab drooni õhuvool,ja suhtumise muutus põhjustab tegeliku kattuvuse väiksemaks kui teoreetiline kattuvus.

Üldiselt olgu tegu mitme rootori või fikseeritud tiivaga drooniga, mida kehvem on lennuhoiak, seda kehvem on 3D mudeli kvaliteet. Kuna väiksemad mitme rootori või fikseeritud tiivaga droonid on kaalult kergemad ja väiksemad, on need vastuvõtlikud välisest õhuvoolust tulenevatele häiretele. Nende lennuhoiak ei ole üldiselt nii hea kui keskmise/suure mitme rootori või fikseeritud tiivaga droonidel, mistõttu ei piisa tegelikust kattuvusest mõnes kindlas maapiirkonnas, mis lõpuks mõjutab modelleerimise kvaliteeti.

9, raskused kõrghoonete 3D-modelleerimisel

Hoone kõrguse kasvades suureneb 3D-modelleerimise raskus. Üks on see, et kõrghoone suurendab droonide lennuohtu ja teine on see, et hoone kõrguse kasvades langeb järsult kõrghoone osade kattuvus, mille tulemuseks on 3D-mudeli kehv kvaliteet.

1 Suureneva kattuvuse mõju 3D Kõrghoonete modelleerimise kvaliteet

Ülaltoodud probleemile on paljud kogenud kliendid leidnud lahenduse: suurendage kattumise astet. Tõepoolest, kattumise astme suurenemisega mudeli efekt paraneb oluliselt. Järgmine on meie tehtud katsete võrdlus:

Ülaltoodud võrdluse kaudu leiame, et: kattumise astme suurenemine mõjutab vähe madalate hoonete modelleerimiskvaliteeti; kuid sellel on suur mõju kõrghoonete modelleerimiskvaliteedile.

Kuid kattuvuse suurenedes suureneb aerofotode arv ja pikeneb ka andmetöötluse aeg.

2 Mõju fookuskaugus peal 3D Kõrghoonete modelleerimise kvaliteet

Eelmises sisus tegime sellise järelduse:Sest fassaadihoone 3D modelleerimisstseene, mida pikem on fookuskaugus, seda halvem on modelleerimine kvaliteet. Kõrghoonete 3D-modelleerimiseks on aga modelleerimiskvaliteedi tagamiseks vaja pikemat fookuskaugust. Nagu allpool näidatud:

Sama lahutusvõime ja kattuvusastme tingimustes suudab pika fookuskaugusega objektiiv tagada katuse tegeliku kattuvusastme ja piisavalt ohutu lennukõrguse, et saavutada kõrghoonete parem modelleerimiskvaliteet.

Näiteks kui DG4prosi kaldkaamerat kasutatakse kõrghoonete 3D-modelleerimiseks, ei saavuta see mitte ainult head modelleerimiskvaliteeti, vaid ka täpsus võib ulatuda katastrimõõdistamise nõueteni 1:500, mis on pika fookuskauguse eelis. pikkusega objektiivid.

Juhtum: Kaldfotograafia õnnestumise juhtum

10、RIY-Pros seeria kaldus kaamerad

Parema modelleerimiskvaliteedi saavutamiseks on sama eraldusvõime eeldusel vaja tagada piisav kattuvus ja suured vaateväljad. Suure maastiku kõrguse erinevusega piirkondade või kõrghoonete puhul on ka objektiivi fookuskaugus oluline tegur, mis mõjutab modelleerimise kvaliteeti. Ülaltoodud põhimõtetest lähtuvalt on Rainpoo RIY-Pros seeria kaldkaamerad teinud objektiivile järgmised kolm optimeerimist:

1 Muutke objektiivi paigutustses

Pros-seeria kaldus kaamerate puhul on kõige intuitiivsem tunne, et selle kuju muutub ümarast kandiliseks. Selle muudatuse kõige otsesem põhjus on see, et objektiivide paigutus on muutunud.

Selle paigutuse eeliseks on see, et kaamera suurust saab kujundada väiksemaks ja kaal võib olla suhteliselt kergem. Selle paigutuse tulemuseks on aga vasaku ja parema kaldläätsede kattumise aste madalam kui eesmise, keskmise ja tagumise perspektiivi puhul: see tähendab, et varju A pindala on väiksem kui varju B pindala.

Nagu varem mainisime, on lennu efektiivsuse parandamiseks külgsuunaline kattuvus üldiselt väiksem kui suundade kattuvus ja selline "ümbruse paigutus" vähendab külgsuunalist kattumist veelgi, mistõttu on külgmine 3D-mudel kehvem kui suund 3D. mudel.

Nii muutis Rainpoo RIY-Pros seeria objektiivide paigutuse: paralleelpaigutuse. Nagu allpool näidatud:

Selline paigutus ohverdab osa kujust ja kaalust, kuid eeliseks on see, et see tagab piisava külgsuunalise kattumise ja parema modelleerimiskvaliteedi. Tegelikus lendude planeerimises saavad RIY-Pros isegi vähendada mõningaid külgmisi kattumisi, et parandada lennu tõhusust.

2 Reguleerige nurka kaldus lenses

Paralleelse paigutuse eeliseks on see, et see mitte ainult ei taga piisavat kattumist, vaid suurendab ka külgmist FOV-d ja suudab koguda rohkem hoonete tekstuuriinfot.

Selle põhjal suurendasime ka kaldläätsede fookuskaugust nii, et selle alumine serv langes kokku eelmise "ruumilise paigutuse" paigutuse alumise servaga, suurendades veelgi nurga külgvaadet, nagu on näidatud järgmisel joonisel:

Selle paigutuse eeliseks on see, et kuigi kaldläätsede nurka muudetakse, ei mõjuta see lennu efektiivsust. Ja pärast seda, kui külgläätsede FOV on oluliselt paranenud, saab koguda rohkem fassaaditeavet ja loomulikult paraneb modelleerimise kvaliteet.

Kontrastsed katsed näitavad ka, et võrreldes objektiivide traditsioonilise paigutusega võib Pros-seeria paigutus tõesti parandada 3D-mudelite külgmise kvaliteeti.

Vasakpoolne on traditsioonilise paigutuskaamera ehitatud 3D-mudel ja paremal Pros-kaamera 3D-mudel.

3 Suurendage fookuskaugust kaldus läätsed

RIY-Prosi kaldkaamerate objektiivid muudetakse traditsiooniliselt "ruumilise paigutuse" asemel "paralleelpaigutusega" ning suureneb ka kaldobjektiividega tehtud fotode lähi- ja kaugema eraldusvõime suhe.

Tagamaks, et suhe ei ületaks kriitilist väärtust, suurendatakse kaldläätsede Pros fookuskaugust varasemaga võrreldes 5–8%.

Nimi	Riy-DG3 plussid
Kaal	710 g
Mõõtmed	130 * 142 * 99,5 mm
Anduri tüüp	APS-C
CCD suurus	23,5 mm × 15,6 mm
Piksli füüsiline suurus	3,9 um
Piksleid kokku	120 MP
Minimaalne kokkupuuteaja intervall	0,8 s
Kaamera särituse režiim	Isokrooniline/isomeetriline kokkupuude
fookuskaugus	28mm/43mm
Toiteallikas	Ühtne toide (toide drooniga)
mälumaht	640G
Andmete allalaadimine on lõpetatud	≥80M/s
Töötemperatuur	-10°C~+40°C
Püsivara värskendused	Tasuta
IP määr	IP 43