Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Corporate News

Artykuł

Artykuł
Linia badawczo-rozwojowa serii produktów Rainpoo

Dzięki wprowadzeniu Jak ogniskowa wpływa na wyniki modelowania 3D, można uzyskać wstępne zrozumienie związku między ogniskową a polem widzenia. Od ustawienia parametrów lotu po proces modelowania 3D, te dwa parametry zawsze mają swoje miejsce. Jaki więc wpływ mają te dwa parametry na wyniki modelowania 3D? W tym artykule przedstawimy, w jaki sposób firma Rainpoo odkryła związek w procesie badań i rozwoju produktu oraz jak znaleźć równowagę między sprzecznością między wysokością lotu a wynikiem modelu 3D.

1, od D2 do D3

RIY-D2 to produkt opracowany specjalnie dla projektów badań katastralnych. Jest to również najwcześniejszy aparat ukośny, który przyjmuje konstrukcję rozwijanego i wewnętrznego obiektywu. D2 ma wysoką dokładność modelowania i dobrą jakość modelowania, co jest odpowiednie do modelowania scen z płaskim terenem i niezbyt wysokimi podłogami. Jednak w przypadku dużego spadku, złożonego terenu i topografii (w tym linii wysokiego napięcia, kominów, stacji bazowych i innych wieżowców) bezpieczeństwo lotu drona będzie dużym problemem.

 

W rzeczywistych operacjach niektórzy klienci nie planowali dobrej wysokości lotu, przez co dron zawiesił linie wysokiego napięcia lub uderzył w stację bazową; Lub chociaż niektórym dronom udało się przelecieć przez niebezpieczne miejsca, okazało się, że były one bardzo blisko niebezpiecznych miejsc dopiero podczas sprawdzania zdjęć lotniczych. Te niebezpieczeństwa i ukryte niebezpieczeństwa często powodują ogromne straty majątkowe klientów.

Na zdjęciu widać stację bazową, która jest bardzo blisko drona i jest bardzo prawdopodobne, że w nią trafi Dlatego wielu klientów przekazało nam sugestie: czy można zaprojektować kamerę pochyloną o dużej ogniskowej, aby zwiększyć wysokość lotu drona i uczynić lot bezpieczniejszym? W oparciu o potrzeby klienta, w oparciu o D2, opracowaliśmy wersję o długiej ogniskowej o nazwie RIY-D3. W porównaniu z D2, przy tej samej rozdzielczości, D3 może zwiększyć wysokość lotu drona o około 60%.

Podczas prac badawczo-rozwojowych D3 zawsze wierzyliśmy, że dłuższa ogniskowa może mieć wyższą wysokość lotu, lepszą jakość modelowania i większą dokładność. Ale po faktycznej pracy okazało się, że nie było to zgodne z oczekiwaniami, w porównaniu z D2, model 3D zbudowany przez D3 był stosunkowo napięty, a wydajność pracy była stosunkowo niska.

Nazwa Riy-D2 / D3
Waga 850g
Wymiar 190 * 180 * 88 mm
Typ czujnika APS-C
Rozmiar CMOS 23,5 mm x 15,6 mm
Fizyczny rozmiar piksela 3.9um
Całkowita liczba pikseli 120 MP
Minimalny odstęp czasu ekspozycji 1s
Tryb ekspozycji aparatu Ekspozycja izochroniczna / izometryczna
długość ogniskowa 20mm / 35mm dla D235 mm / 50 mm dla D3
Zasilacz Jednolite zasilanie (zasilanie z drona)
pojemność pamięci 320G
Szybkość pobierania danych ≥70 M / s
Temperatura pracy -10 ° C ~ + 40 ° C
Aktualizacje oprogramowania Za darmo
Stopień IP IP 43

2, związek między ogniskową a jakością modelowania

Większości klientów nie jest łatwo zrozumieć związek między ogniskową a jakością modelowania, a nawet wielu producentów aparatów skośnych błędnie uważa, że ​​obiektyw o długiej ogniskowej jest pomocny w modelowaniu jakości.

 Rzeczywista sytuacja jest taka: przy założeniu, że inne parametry są takie same, dla elewacji budynku im dłuższa ogniskowa, tym gorsza równość modelowania. Jakiego rodzaju logiczna relacja tu występuje?

W ostatnim artykule Jak ogniskowa wpływa na wyniki modelowania 3D wspomnieliśmy, że:

Zakładając, że inne parametry są takie same, ogniskowa wpłynie tylko na wysokość lotu. Jak pokazano na powyższym rysunku, istnieją dwie rozproszone soczewki ogniskowe, czerwony oznacza soczewkę o długiej ogniskowej, a niebieski oznacza soczewkę o krótkiej ogniskowej. Maksymalny kąt utworzony przez soczewkę o długiej ogniskowej i ścianę wynosi α, a maksymalny kąt utworzony przez soczewkę o krótkiej ogniskowej i ścianę wynosi β. Oczywiście:

Co oznacza ten „kąt”? Im większy kąt między krawędzią pola widzenia soczewki a ścianą, tym bardziej pozioma soczewka względem ściany. Podczas zbierania informacji o elewacjach budynków, soczewki o krótkiej ogniskowej mogą zbierać informacje o ścianach bardziej poziomo, a oparte na nich modele 3D mogą lepiej odzwierciedlać teksturę elewacji. Dlatego w przypadku scen z fasadami im krótsza ogniskowa obiektywu, tym bogatsze są zebrane informacje o elewacji i lepsza jakość modelowania.

 

W przypadku budynków z okapem, przy tej samej rozdzielczości gruntu, im dłuższa ogniskowa obiektywu, tym większa wysokość lotu drona, tym więcej martwych punktów pod okapem, tym gorsza będzie jakość modelowania. Czyli w tym scenariuszu D3 z obiektywem o dłuższej ogniskowej nie może konkurować z D2 z obiektywem o krótszej ogniskowej.

3, sprzeczność między wysokością lotu drona a jakością modelu 3D

Zgodnie z logicznym połączeniem ogniskowej i jakości modelu, jeśli ogniskowa obiektywu jest wystarczająco krótka, a kąt FOV jest wystarczająco duży, to w ogóle nie jest potrzebny aparat wielosoczewkowy. Superszerokokątny obiektyw (obiektyw rybie oko) może zbierać informacje ze wszystkich kierunków. Jak pokazano niżej:

 

Czy nie można zaprojektować możliwie najkrótszej ogniskowej obiektywu?

Nie mówiąc już o problemie dużych zniekształceń spowodowanych ultrakrótką ogniskową. Jeśli ogniskowa orto soczewki ukośnej kamery ma wynosić 10 mm, a dane są zbierane z rozdzielczością 2 cm, wysokość lotu drona wynosi tylko 51 metrów.

 Oczywiście, jeśli dron jest wyposażony w ukośną kamerę zaprojektowaną w ten sposób do wykonywania zadań, na pewno będzie niebezpieczna.

PS: Chociaż ultraszerokokątny obiektyw ma ograniczone wykorzystanie scen w ukośnym modelowaniu fotografii, ma praktyczne znaczenie dla modelowania Lidar. Wcześniej jedna słynna firma Lidar komunikowała się z nami, mając nadzieję, że zaprojektujemy szerokokątną kamerę powietrzną z obiektywem zamontowaną na Lidarze, do interpretacji obiektów naziemnych i zbierania tekstur.

4, od D3 do DG3

Badania i rozwój aparatu D3 uświadomiły nam, że w przypadku fotografii ukośnej ogniskowa nie może być monotonnie długa ani krótka. Długość jest ściśle związana z jakością modelu, wydajnością pracy i wysokością lotu. Tak więc w badaniach i rozwoju obiektywów pierwsze pytanie do rozważenia brzmi: jak ustawić ogniskowe obiektywów?

Chociaż krótka ogniskowa ma dobrą jakość modelowania, ale wysokość lotu jest niska, nie jest bezpieczna dla lotu drona. Aby zapewnić bezpieczeństwo dronom, ogniskowa musi być dłuższa, ale dłuższa ogniskowa wpłynie na wydajność pracy i jakość modelowania. Istnieje pewna sprzeczność między wysokością lotu a jakością modelowania 3D. Musimy szukać kompromisu między tymi sprzecznościami.

Tak więc po D3, opierając się na naszej wszechstronnej analizie tych sprzecznych czynników, opracowaliśmy ukośną kamerę DG3. DG3 bierze pod uwagę zarówno jakość modelowania 3D D2, jak i wysokość lotu D3, dodając jednocześnie system odprowadzania ciepła i odpylania, dzięki czemu można go również stosować na dronach stałopłatowych lub VTOL. DG3 to najpopularniejsza kamera ukośna dla Rainpoo, jest również najczęściej używaną kamerą ukośną na rynku.

Nazwa Riy-DG3
Waga 650g
Wymiar 170 * 160 * 80 mm
Typ czujnika APS-C
Rozmiar CCD 23,5 mm x 15,6 mm
Fizyczny rozmiar piksela 3.9um
Całkowita liczba pikseli 120 MP
Minimalny odstęp czasu ekspozycji 0,8 s
Tryb ekspozycji aparatu Ekspozycja izochroniczna / izometryczna
długość ogniskowa 28mm / 40mm
Zasilacz Jednolite zasilanie (zasilanie z drona)
pojemność pamięci 320 / 640G
Szybkość pobierania danych ≥80 M / s
Temperatura pracy -10 ° C ~ + 40 ° C
Aktualizacje oprogramowania Za darmo
Stopień IP IP 43

5, od DG3 do DG3Pros

Kamera skośna serii RIY-Pros może osiągnąć lepszą jakość modelowania. Więc jaką specjalną konstrukcję mają profesjonaliści w układzie obiektywów i ustawieniu ogniskowej? W tym wydaniu będziemy nadal wprowadzać logikę projektowania stojącą za parametrami Pro.

6, skośny kąt soczewki i jakość modelowania

W poprzedniej treści wspomniano o takim widoku: im krótsza ogniskowa, tym większy kąt widzenia, tym więcej informacji o elewacji budynku można zebrać i tym lepsza jakość modelowania.

 Oprócz ustawienia rozsądnej ogniskowej możemy oczywiście skorzystać z innego sposobu na poprawę efektu modelowania: bezpośrednio zwiększyć kąt nachylenia soczewek, które mogą również gromadzić bardziej obfite informacje o elewacji.

 

Ale w rzeczywistości, chociaż ustawienie większego kąta ukośnego może poprawić jakość modelowania, istnieją również dwa efekty uboczne:

 

1: Wydajność pracy zmniejszy się. Wraz ze wzrostem kąta ukośnego znacznie wzrośnie również zewnętrzna ekspansja trasy lotu. Gdy kąt nachylenia przekroczy 45 °, efektywność lotu gwałtownie spadnie.

Na przykład profesjonalna kamera lotnicza Leica RCD30, jej kąt nachylenia wynosi tylko 30 °, jednym z powodów takiej konstrukcji jest zwiększenie wydajności pracy.

2: Jeśli kąt nachylenia jest zbyt duży, światło słoneczne z łatwością wpadnie do aparatu, powodując odblaski (szczególnie rano i po południu w mglisty dzień). Kamera skośna Rainpoo jest najwcześniejszą, która przyjęła konstrukcję wewnętrznego obiektywu. Ten projekt jest równoważny dodaniu kaptura do soczewek, aby zapobiec wpływowi ukośnego światła słonecznego.

Ogólnie rzecz biorąc, zwłaszcza w przypadku małych dronów, ich wysokość lotu jest stosunkowo niska. Po nałożeniu nachylenia obiektywu i ustawienia drona do kamery może łatwo dostać się rozproszone światło, co dodatkowo potęguje problem odblasków.

7, nakładanie się tras i jakość modelowania

Zgodnie z doświadczeniem, aby zapewnić jakość modelu dla dowolnego obiektu w kosmosie, najlepiej jest uwzględnić informacje o teksturze pięciu grup soczewek podczas lotu.

 Łatwo to zrozumieć. Na przykład, jeśli chcemy zbudować model 3D starożytnego budynku, jakość modelowania lotu po okręgu musi być znacznie lepsza niż jakość wykonania tylko kilku zdjęć z czterech stron.

Im więcej pokrytych zdjęć, tym więcej zawiera informacji o przestrzeni i teksturze oraz lepsza jakość modelowania. Takie jest znaczenie nakładania się tras lotu w fotografii ukośnej.

Stopień zachodzenia na siebie jest jednym z kluczowych czynników określających jakość modelu 3D. W ogólnej scenie fotografii ukośnej współczynnik pokrywania się wynosi głównie 80% nagłówków i 70% boków (rzeczywiste dane są zbędne).

W rzeczywistości z pewnością najlepiej jest mieć ten sam stopień zachodzenia na boki, ale zbyt duże zachodzenie na boki drastycznie zmniejszy wydajność lotu (szczególnie w przypadku dronów ze stałymi skrzydłami), więc w oparciu o wydajność ogólne zachodzenie na boki będzie mniejsze niż nagłówki się pokrywają.

 

Wskazówki: Biorąc pod uwagę wydajność pracy, stopień nakładania się nie jest tak wysoki, jak to możliwe. Po przekroczeniu pewnego „standardu” poprawa stopnia nakładania się ma ograniczony wpływ na model 3D. Zgodnie z naszymi doświadczalnymi opiniami, czasami zwiększanie nakładania się faktycznie obniża jakość modelu. Na przykład w przypadku sceny modelowania o rozdzielczości od 3 do 5 cm jakość modelowania przy niższym stopniu nakładania się czasami jest lepsza niż przy wyższym stopniu zachodzenia.

8, różnica między teoretycznym nakładaniem się a faktycznym nakładaniem się

Przed lotem ustawiliśmy kurs w 80% i 70% na boki, co jest tylko teoretycznym nakładaniem się. Podczas lotu na drona będzie miał wpływ przepływ powietrza,a zmiana nastawienia spowoduje, że faktyczne nakładanie się będzie mniejsze niż teoretyczne.

Ogólnie rzecz biorąc, czy jest to dron wielowirnikowy, czy stałopłatowy, im gorszy charakter lotu, tym gorsza jakość modelu 3D. Ponieważ mniejsze drony wielowirnikowe lub stałopłatowe są lżejsze i mniejsze, są podatne na zakłócenia z zewnętrznego przepływu powietrza. Ich położenie w locie nie jest na ogół tak dobre, jak w przypadku średnich / dużych dronów wielowirnikowych lub stałopłatów, co powoduje, że rzeczywisty stopień nakładania się w pewnym obszarze naziemnym jest niewystarczający, co ostatecznie wpływa na jakość modelowania.

9 、 Trudności w modelowaniu 3D wieżowców

Wraz ze wzrostem wysokości budynku trudność modelowania 3D będzie rosła. Po pierwsze, wieżowiec zwiększy ryzyko lotu drona, a po drugie, gdy wysokość budynku wzrośnie, nakładanie się części wieżowca gwałtownie spada, co skutkuje niską jakością modelu 3D.

1 Wpływ coraz większego nakładania się na 3D Modelowanie jakości wieżowców

W przypadku powyższego problemu wielu doświadczonych klientów znalazło rozwiązanie: zwiększyć stopień pokrywania się. Rzeczywiście, wraz ze wzrostem stopnia nakładania się, efekt modelu znacznie się poprawi. Poniżej znajduje się porównanie przeprowadzonych przez nas eksperymentów:

Z powyższego porównania stwierdzimy, że: wzrost stopnia nakładania się ma niewielki wpływ na jakość modelowania niskich budynków; ale ma duży wpływ na jakość modelowania wieżowców.

Jednak wraz ze wzrostem stopnia nakładania się liczba zdjęć lotniczych wzrośnie, a czas przetwarzania danych również się wydłuży.

2 Wpływ długość ogniskowa na 3D Modelowanie jakości wieżowców

Do takiego wniosku doszliśmy w poprzedniej treści:Dla budynek elewacyjny 3D modelowanie scen, im dłuższa ogniskowa, tym gorsze modelowanie jakość. Jednak w przypadku modelowania 3D obszarów wysokościowych wymagana jest dłuższa ogniskowa, aby zapewnić jakość modelowania. Jak pokazano niżej:

W warunkach tej samej rozdzielczości i stopnia zachodzenia na siebie soczewka o dużej ogniskowej może zapewnić rzeczywisty stopień zachodzenia na siebie dachu i wystarczająco bezpieczną wysokość lotu, aby osiągnąć lepszą jakość modelowania wieżowców.

Na przykład, gdy kamera ukośna DG4pros jest używana do modelowania 3D wieżowców, nie tylko może osiągnąć dobrą jakość modelowania, ale dokładność może nadal osiągnąć wymagania badań katastralnych 1: 500, co jest zaletą długiej ogniskowej soczewki długości.

Walizka: Przykład sukcesu fotografii ukośnej

Kamery ukośne z serii 10, RIY-Pros

Aby osiągnąć lepszą jakość modelowania, przy założeniu tej samej rozdzielczości, konieczne jest zapewnienie wystarczającego nakładania się i dużych pól widzenia.W przypadku regionów o dużych różnicach wysokości terenu lub wieżowcach ogniskowa obiektywu jest również ważny czynnik wpływający na jakość modelowania. Opierając się na powyższych zasadach, kamery skośne Rainpoo RIY-Pros dokonały następujących trzech optymalizacji obiektywu:

1 Zmień układ lenses

W przypadku kamer ukośnych serii Pro najbardziej intuicyjne jest to, że ich kształt zmienia się z okrągłego na kwadratowy. Najbardziej bezpośrednim powodem tej zmiany jest zmiana układu soczewek.

Zaletą tego układu jest to, że rozmiar aparatu może być mniejszy, a waga może być stosunkowo lżejsza. Jednak taki układ spowoduje, że stopień nachodzenia na siebie lewej i prawej soczewki skośnej będzie niższy niż w przypadku perspektywy przedniej, środkowej i tylnej: to znaczy obszar cienia A jest mniejszy niż obszar cienia B.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, aby poprawić efektywność lotu, boczne zachodzenie na siebie jest na ogół mniejsze niż nachodzenie kursu, a ten „układ otaczający” dodatkowo zmniejszy boczne nakładanie się, dlatego boczny model 3D będzie gorszy niż nagłówek 3D Model.

Tak więc w serii RIY-Pros firma Rainpoo zmieniła układ soczewek na: układ równoległy. Jak pokazano niżej:

Ten układ poświęci część kształtu i wagi, ale zaletą jest to, że może zapewnić wystarczające boczne nakładanie się i uzyskać lepszą jakość modelowania. W rzeczywistym planowaniu lotów RIY-Pros może nawet zmniejszyć niektóre boczne nakładanie się, aby poprawić wydajność lotu.

2 Dostosuj kąt ukośny lenses

Zaletą „układu równoległego” jest to, że nie tylko zapewnia on wystarczające zachodzenie na siebie, ale także zwiększa boczne pole widzenia i może gromadzić więcej informacji o teksturach budynków.

Na tej podstawie zwiększyliśmy również ogniskową soczewek skośnych tak, aby ich dolna krawędź pokrywała się z dolną krawędzią poprzedniego układu „surround”, dodatkowo zwiększając kąt widzenia z boku, jak pokazano na poniższym rysunku:

Zaletą tego układu jest to, że chociaż zmienia się kąt nachylenia soczewek, nie wpływa to na efektywność lotu. Po znacznej poprawie pola widzenia soczewek bocznych można zebrać więcej danych dotyczących elewacji i oczywiście poprawić jakość modelowania.

Eksperymenty z kontrastem pokazują również, że w porównaniu z tradycyjnym układem soczewek, układ serii Pros może naprawdę poprawić boczną jakość modeli 3D.

Po lewej stronie jest model 3D zbudowany za pomocą tradycyjnej kamery układu, a po prawej model 3D zbudowany przez kamerę Pro.

3 Zwiększ ogniskową ukośne soczewki

 

Skośne obiektywy kamer RIY-Pros zostały zmienione z tradycyjnego „układu przestrzennego” na „układ równoległy”, a stosunek rozdzielczości bliskiej do dalekiej zdjęć wykonywanych przez soczewki ukośne również wzrośnie.

 

Aby zapewnić, że stosunek nie przekracza wartości krytycznej, ogniskowa soczewek skośnych Plusa jest zwiększona o 5% ~ 8% niż wcześniej.

Nazwa Riy-DG3 Pros
Waga 710g
Wymiar 130 * 142 * 99,5 mm
Typ czujnika APS-C
Rozmiar CCD 23,5 mm x 15,6 mm
Fizyczny rozmiar piksela 3.9um
Całkowita liczba pikseli 120 MP
Minimalny odstęp czasu ekspozycji 0,8 s
Tryb ekspozycji aparatu Ekspozycja izochroniczna / izometryczna
długość ogniskowa 28mm / 43mm
Zasilacz Jednolite zasilanie (zasilanie z drona)
pojemność pamięci 640G
Szybkość pobierania danych ≥80 M / s
Temperatura pracy -10 ° C ~ + 40 ° C
Aktualizacje oprogramowania Za darmo
Stopień IP IP 43

Poprzedni:

Kolejny:

Powrót