Linia R&D din seria de produse Rainpoo

Prin introducerea modului în care distanța focală afectează rezultatele modelării 3D, puteți avea o înțelegere preliminară a conexiunii dintre distanța focală și FOV. De la setarea parametrilor de zbor până la procesul de modelare 3D, acești doi parametri își au întotdeauna locul. Deci, ce efect au acești doi parametri asupra rezultatelor modelării 3D? În acest articol, vom prezenta modul în care Rainpoo a descoperit legătura în procesul de cercetare și dezvoltare a produselor și cum să găsim un echilibru între contradicția dintre înălțimea zborului și rezultatul modelului 3D.

1、De la D2 la D3

RIY-D2 este un produs special dezvoltat pentru proiectele de sondaj cadastral. Este, de asemenea, cea mai veche cameră oblică care adoptă un design drop-down și lentile interne. D2 are o precizie ridicată de modelare și o calitate bună a modelării, ceea ce este potrivit pentru modelarea scenei cu teren plat și podele nu prea înalte. Cu toate acestea, pentru căderi mari, teren complex și topografie (inclusiv linii de înaltă tensiune, coșuri de fum, stații de bază și alte clădiri înalte), siguranța zborului dronei va fi o mare problemă.

În operațiunile reale, unii clienți nu au planificat o înălțime bună de zbor, ceea ce a făcut ca drona să atârne linii de înaltă tensiune sau să lovească stația de bază; Sau chiar dacă unele drone au avut norocul să treacă prin punctele periculoase, au aflat că dronele erau foarte aproape de locurile periculoase doar când au verificat fotografiile aeriene.. Aceste pericole și pericole ascunse provoacă adesea pierderi uriașe de bunuri clienților.

O stație de bază arată în fotografie, puteți vedea că este foarte aproape de dronă, foarte probabil să lovească Prin urmare, mulți clienți ne-au oferit sugestii: Poate fi proiectată o cameră oblică cu distanță focală lungă pentru a crește înălțimea de zbor a dronei și pentru a face zborul mai sigur? Pe baza nevoilor clienților, pe baza D2, am dezvoltat o versiune cu distanță focală lungă numită RIY-D3. În comparație cu D2, la aceeași rezoluție, D3 poate crește înălțimea de zbor a dronei cu aproximativ 60%.

În timpul cercetării și dezvoltării D3, am crezut întotdeauna că o distanță focală mai mare poate avea o înălțime de zbor mai mare, o calitate mai bună a modelării și o precizie mai mare. Dar după lucrul efectiv, am constatat că nu a fost așa cum ne așteptam, în comparație cu D2, modelul 3D construit de D3 a fost relativ solicitat, iar eficiența muncii a fost relativ scăzută.

Nume	Riy-D2/D3
Greutate	850 g
Dimensiune	19018088mm
Tip senzor	APS-C
CMOS o dimensiune	23,5 mm × 15,6 mm
Dimensiunea fizică a pixelului	3.9um
Total pixeli	120MP
Interval minim de timp de expunere	1s
Modul de expunere a camerei	Expunere izocronică/izometrică
distanta focala	20mm/35mm pentru D235mm/50mm pentru D3
Alimentare electrică	Alimentare uniformă (alimentare cu dronă)
capacitate de memorie	320G
Descărcarea datelor a fost rapidă	≥70M/s
Temperatura de lucru	-10°C~+40°C
Actualizări de firmware	Gratuit
Rata IP	IP 43

2、Conexiunea dintre distanța focală și calitatea modelării

Legătura dintre distanța focală și calitatea modelării nu este ușor de înțeles pentru majoritatea clienților și chiar și mulți producători de camere oblice cred în mod eronat că un obiectiv cu distanță focală mare este de ajutor pentru calitatea modelării.

Situația reală aici este: pe premisa că alți parametri sunt aceiași, pentru fațada clădirii, cu cât distanța focală este mai mare, cu atât egalitatea modelării este mai proastă. Ce fel de relație logică este implicată aici?

În ultimul artical Cum afectează distanța focală rezultatele modelării 3D am mentionat ca:

Sub premisa că alți parametri sunt aceiași, distanța focală va afecta doar înălțimea zborului. După cum se arată în figura de mai sus, există două lentile focale diferite, roșul indică o lentilă focală lungă, iar albastru indică o lentilă focală scurtă. Unghiul maxim format de lentila focală lungă și perete este α, iar unghiul maxim format de lentila focală scurtă și perete este β. Evident:

Ce înseamnă acest „unghi”? Cu cât este mai mare unghiul dintre marginea FOV a lentilei și perete, cu atât lentila este mai orizontală față de perete. Atunci când colectează informații despre fațadele clădirilor, lentilele focale scurte pot colecta informații despre perete mai orizontal, iar modelele 3D bazate pe acestea pot reflecta mai bine textura fațadei. Prin urmare, pentru scenele cu fațade, cu cât distanța focală a lentilei este mai mică, cu atât informațiile de fațadă colectate sunt mai bogate și calitatea modelării este mai bună.

Pentru clădirile cu streașină, în condiția aceleiași rezoluții la sol, cu cât distanța focală a lentilei este mai mare, cu atât înălțimea zborului dronei este mai mare, cu atât mai multe puncte moarte sub streașină, cu atât calitatea modelării va fi mai proastă. Deci, în acest scenariu, D3 cu un obiectiv cu distanță focală mai mare nu poate concura cu D2 cu un obiectiv cu distanță focală mai scurtă.

3、Condicția dintre înălțimea de zbor a dronei și calitatea modelului 3D

Conform conexiunii logice a distanței focale și a calității modelului, dacă distanța focală a obiectivului este suficient de scurtă și unghiul FOV este suficient de mare, nu este nevoie deloc de o cameră cu lentile multiple. O lentilă cu unghi super larg (ochi de pește) poate colecta informații din toate direcțiile. Așa cum se arată mai jos:

Nu este bine să proiectezi distanța focală a obiectivului cât mai scurtă?

Ca să nu mai vorbim de problema distorsiunii mari cauzată de distanța focală ultra-scurtă. Dacă distanța focală a lentilei orto a camerei oblice este proiectată să fie de 10 mm și datele sunt colectate la o rezoluție de 2 cm, înălțimea de zbor a dronei este de doar 51 de metri.

Evident, dacă drona este echipată cu o cameră oblică astfel concepută pentru a face treburi, cu siguranță va fi periculos.

PS: Deși obiectivul cu unghi ultra-larg are o utilizare limitată a scenelor în modelarea fotografiei oblice, are o semnificație practică pentru modelarea Lidar. Anterior, o companie renumită Lidar a comunicat cu noi, sperând să proiectăm o cameră aeriană cu lentile cu unghi larg, montată cu Lidar, pentru interpretarea obiectelor de sol și colectarea de texturi.

4、De la D3 la DG3

Cercetarea și dezvoltarea D3 ne-au făcut să realizăm că pentru fotografia oblică, distanța focală nu poate fi monoton lungă sau scurtă. Lungimea este strâns legată de calitatea modelului, eficiența de lucru și înălțimea zborului. Deci, în cercetarea și dezvoltarea lentilelor, prima întrebare de luat în considerare este: cum să setați distanța focală a lentilelor?

Deși focala scurtă are o calitate bună de modelare, dar înălțimea de zbor este mică, nu este sigur pentru zborul dronei. Pentru a asigura siguranța dronelor, distanța focală trebuie proiectată mai mult, dar distanța focală mai mare va afecta eficiența de lucru și calitatea modelării. Există o anumită contradicție între înălțimea zborului și calitatea modelării 3D. Trebuie să căutăm un compromis între aceste contradicții.

Deci, după D3, pe baza analizei noastre cuprinzătoare a acestor factori contradictori, am dezvoltat camera oblică DG3. DG3 ține cont atât de calitatea modelării 3D a lui D2, cât și de înălțimea de zbor a lui D3, adăugând totodată un sistem de disipare a căldurii și de îndepărtare a prafului, astfel încât să poată fi folosit și pe dronele cu aripi fixe sau VTOL. DG3 este cea mai populară cameră oblică pentru Rainpoo, este și cea mai folosită cameră oblică de pe piață.

Nume	Riy-DG3
Greutate	650 g
Dimensiune	17016080mm
Tip senzor	APS-C
Dimensiunea CCD	23,5 mm × 15,6 mm
Dimensiunea fizică a pixelului	3.9um
Total pixeli	120MP
Interval minim de timp de expunere	0,8s
Modul de expunere a camerei	Expunere izocronică/izometrică
distanta focala	28mm/40mm
Alimentare electrică	Alimentare uniformă (alimentare cu dronă)
capacitate de memorie	320/640G
Descărcarea datelor a fost rapidă	≥80M/s
Temperatura de lucru	-10°C~+40°C
Actualizări de firmware	Gratuit
Rata IP	IP 43

5、De la DG3 la DG3Pros

Camera oblică din seria RIY-Pros poate obține o calitate mai bună a modelării. Deci, ce design special au profesioniștii în aspectul obiectivului și setarea distanței focale? În această ediție, vom continua să introducem logica de design din spatele parametrilor Pros.

6, Unghiul lentilei oblic și calitatea modelării

Conținutul anterior a menționat o astfel de vedere: cu cât distanța focală este mai mică, cu atât unghiul de vedere este mai mare, cu atât mai multe informații despre fațada clădirii pot fi colectate și cu atât calitatea modelării este mai bună.

Pe lângă setarea unei distanțe focale rezonabile, desigur, putem folosi și o altă modalitate de a îmbunătăți efectul de modelare: crește direct unghiul lentilelor oblice, care pot colecta și informații mai abundente de fațadă.

Dar, de fapt, deși setarea unui unghi oblic mai mare poate îmbunătăți calitatea modelării, există și două efecte secundare:

1: Eficiența de lucru va fi redusă. Odată cu creșterea unghiului oblic, extinderea spre exterior a rutei de zbor va crește, de asemenea, foarte mult. Când unghiul oblic depășește 45 °, eficiența zborului va scădea brusc.

De exemplu, camera aeriană profesională Leica RCD30, unghiul oblic este de numai 30 °, unul dintre motivele acestui design este creșterea eficienței de lucru.

2: Dacă unghiul oblic este prea mare, lumina soarelui va intra cu ușurință în cameră, provocând strălucire (mai ales în dimineața și după-amiaza unei zile cețoase). Camera oblică Rainpoo este cea mai devreme care adoptă designul lentilelor interne. Acest design este echivalent cu adăugarea unui paraplu la lentile pentru a preveni ca acesta să fie afectat de lumina oblică a soarelui.

În special pentru dronele mici, în general, atitudinile lor de zbor sunt relativ slabe. După ce unghiul oblic al lentilei și atitudinea dronei sunt suprapuse, lumina parazită poate pătrunde cu ușurință în cameră, amplificând și mai mult problema strălucirii.

7、Suprapunerea traseului și calitatea modelării

Conform experienței, pentru a asigura calitatea modelului, pentru orice obiect din spațiu, cel mai bine este să acoperiți informațiile privind textura celor cinci grupuri de lentile în timpul zborului.

Acest lucru este ușor de înțeles. De exemplu, dacă dorim să construim un model 3D al unei clădiri antice, calitatea modelării zborului în cerc trebuie să fie mult mai bună decât calitatea de a face doar câteva fotografii pe patru laturi.

Cu cât sunt mai multe fotografii acoperite, cu atât conține mai multe informații spațiale și de textură și cu atât calitatea modelării este mai bună. Acesta este sensul suprapunerii rutei de zbor pentru fotografia oblică.

Gradul de suprapunere este unul dintre factorii cheie care determină calitatea modelului 3D. În scena generală a fotografiei oblice, rata de suprapunere este în mare parte de 80% în direcție și 70% în lateral (datele reale sunt redundante).

De fapt, este cu siguranță cel mai bine să aveți același grad de suprapunere pentru lateral, dar suprapunerea laterală prea mare va reduce drastic eficiența zborului (în special pentru dronele cu aripi fixe), așa că, pe baza eficienței, suprapunerea laterală generală va fi mai mică decât se suprapune.

Sfaturi: Având în vedere eficiența de lucru, gradul de suprapunere nu este cât mai mare posibil. După depășirea unui anumit „standard”, îmbunătățirea gradului de suprapunere are un efect limitat asupra modelului 3D. Conform feedback-ului nostru experimental, uneori creșterea suprapunerii va reduce de fapt calitatea modelului. De exemplu, pentru o scenă de modelare cu rezoluție de 3 ~ 5 cm, calitatea modelării cu un grad de suprapunere mai mic este uneori mai bună decât gradul de suprapunere mai mare.

8, Diferența dintre suprapunerea teoretică și suprapunerea reală

Înainte de zbor, am stabilit 80% suprapunere în direcție și 70% în lateral, care este doar suprapunerea teoretică. În zbor, drona va fi afectată de fluxul de aer,iar schimbarea de atitudine va face ca suprapunerea reală să fie mai mică decât suprapunerea teoretică.

În general, fie că este o dronă multi-rotor sau cu aripă fixă, cu cât atitudinea de zbor este mai slabă, cu atât calitatea modelului 3D este mai proastă. Deoarece dronele mai mici cu mai multe rotoare sau cu aripi fixe sunt mai ușoare ca greutate și mai mici ca dimensiuni, sunt susceptibile la interferențe din cauza fluxului de aer extern. Atitudinea lor de zbor nu este, în general, la fel de bună ca cea a dronelor medii/mari multi-rotor sau cu aripi fixe, ceea ce duce la faptul că gradul de suprapunere real într-o anumită zonă a solului nu este suficient, ceea ce afectează în cele din urmă calitatea modelării.

9, Dificultăți în modelarea 3D a clădirilor înalte

Pe măsură ce înălțimea clădirii crește, dificultatea modelării 3D va crește. Unul este că clădirea înaltă va crește riscul zborului dronei, iar a doua este că, pe măsură ce înălțimea clădirii crește, suprapunerea părților înalte scade brusc, rezultând o calitate slabă a modelului 3D.

1 Influența creșterii suprapunerii asupra 3D Calitatea modelării clădirilor înalte

Pentru problema de mai sus, mulți clienți cu experiență au găsit o soluție: creșterea gradului de suprapunere. Într-adevăr, odată cu creșterea gradului de suprapunere, efectul modelului va fi mult îmbunătățit. Mai jos este o comparație a experimentelor pe care le-am făcut:

Prin comparația de mai sus, vom constata că: creșterea gradului de suprapunere are o influență redusă asupra calității modelării clădirilor mici; dar are o mare influență asupra calității modelării clădirilor înalte.

Cu toate acestea, pe măsură ce gradul de suprapunere crește, numărul de fotografii aeriene va crește, iar timpul de procesare a datelor va crește, de asemenea.

2 Influența lui distanta focala pe 3D Calitatea modelării clădirilor înalte

Am făcut o astfel de concluzie în conținutul anterior:Pentru clădire de fațadă 3D scene de modelare, cu cât distanța focală este mai mare, cu atât modelarea este mai proastă calitate. Cu toate acestea, pentru modelarea 3D a zonelor înalte, este necesară o distanță focală mai mare pentru a asigura calitatea modelării. Așa cum se arată mai jos:

În condițiile aceleiași rezoluții și grad de suprapunere, lentila cu distanță focală mare poate asigura gradul real de suprapunere al acoperișului și o înălțime de zbor suficient de sigură pentru a obține o calitate mai bună a modelării clădirilor înalte.

De exemplu, atunci când camera oblică DG4pros este utilizată pentru a face modelarea 3D a clădirilor înalte, nu numai că poate obține o calitate bună a modelării, dar precizia poate ajunge totuși la cerințele de sondaj cadastral de 1: 500, ceea ce este avantajul focalizării lungi. lentile de lungime.

Caz: Un caz de succes al fotografiei oblice

10, seria RIY-Pros camere oblice

Pentru a obține o calitate mai bună a modelării, sub premisa aceleiași rezoluții, este necesar să se asigure o suprapunere suficientă și câmpuri mari de vedere. Pentru regiunile cu diferențe mari de înălțime a terenului sau clădiri înalte, distanța focală a lentilei este, de asemenea, un factor important care afectează calitatea modelării. Pe baza principiilor de mai sus, camerele oblice din seria Rainpoo RIY-Pros au realizat următoarele trei optimizări ale obiectivului:

1 Schimbați aspectul obiectivuluises

Pentru camerele oblice din seria Pros, cel mai intuitiv sentiment este că forma sa se schimbă de la rotund la pătrat. Motivul cel mai direct al acestei schimbări este că aspectul lentilelor s-a schimbat.

Avantajul acestui aspect este că dimensiunea camerei poate fi proiectată pentru a fi mai mică, iar greutatea poate fi relativ mai ușoară. Cu toate acestea, acest aspect va duce la suprapunerea lentilelor oblice stânga și dreapta mai mică decât cea a perspectivelor față, mijloc și spate: adică aria umbrei A este mai mică decât aria umbrei B.

După cum am menționat anterior, pentru a îmbunătăți eficiența zborului, suprapunerea laterală este, în general, mai mică decât suprapunerea direcției, iar acest „aspect surround” va reduce și mai mult suprapunerea laterală, motiv pentru care modelul 3D lateral va fi mai slab decât cel 3D de direcție. model.

Deci, pentru seria RIY-Pros, Rainpoo a schimbat aspectul lentilelor în: aspect paralel. Așa cum se arată mai jos:

Acest aspect va sacrifica o parte din formă și greutate, dar avantajul este că poate asigura o suprapunere laterală suficientă și poate obține o calitate mai bună a modelării. În planificarea efectivă a zborului, RIY-Pros pot chiar reduce unele suprapuneri laterale pentru a îmbunătăți eficiența zborului.

2 Reglați unghiul oblic lenses

Avantajul „dispoziției paralele” este că nu numai că asigură o suprapunere suficientă, dar crește și FOV lateral și poate colecta mai multe informații privind textura clădirilor.

Pe această bază, am mărit, de asemenea, distanța focală a lentilelor oblice, astfel încât marginea sa inferioară să coincidă cu marginea de jos a aspectului anterior „aspect surround”, mărind și mai mult vederea laterală a unghiului, așa cum se arată în următoarea figură:

Avantajul acestui aspect este că, deși unghiul lentilelor oblice este schimbat, nu afectează eficiența zborului. Și după ce FOV-ul lentilelor laterale este mult îmbunătățit, pot fi colectate mai multe date de informații despre fațadă și, desigur, calitatea modelării este îmbunătățită.

Experimentele de contrast arată, de asemenea, că, în comparație cu aspectul tradițional al lentilelor, aspectul seriei Pros poate îmbunătăți cu adevărat calitatea laterală a modelelor 3D.

În stânga este modelul 3D construit de camera tradițională cu aspect, iar în dreapta este modelul 3D construit de camera Pros.

3 Măriți distanța focală a lentile oblice

Obiectivele camerelor oblice RIY-Pros sunt schimbate de la „aspect surround” tradițional la un „aspect paralel”, iar raportul dintre rezoluția punctului apropiat și rezoluția punctului îndepărtat a fotografiilor realizate cu lentile oblice va crește, de asemenea.

Pentru a ne asigura că raportul nu depășește valoarea critică, distanța focală a lentilelor oblice Pros este mărită cu 5% ~ 8% decât înainte.

Nume	Riy-DG3 Pro
Greutate	710 g
Dimensiune	13014299.5mm
Tip senzor	APS-C
Dimensiunea CCD	23,5 mm × 15,6 mm
Dimensiunea fizică a pixelului	3.9um
Total pixeli	120MP
Interval minim de timp de expunere	0,8s
Modul de expunere a camerei	Expunere izocronică/izometrică
distanta focala	28mm/43mm
Alimentare electrică	Alimentare uniformă (alimentare cu dronă)
capacitate de memorie	640G
Descărcarea datelor a fost rapidă	≥80M/s
Temperatura de lucru	-10°C~+40°C
Actualizări de firmware	Gratuit
Rata IP	IP 43