Línia R+D de la sèrie de productes de Rainpoo

Mitjançant la introducció de Com afecta la distància focal els resultats del modelatge 3D, podeu tenir una comprensió preliminar de la connexió entre la distància focal i el FOV. Des de la configuració dels paràmetres de vol fins al procés de modelatge 3D, aquests dos paràmetres sempre tenen el seu lloc. Aleshores, quin efecte tenen aquests dos paràmetres en els resultats del modelatge 3D? En aquest article, presentarem com Rainpoo va descobrir la connexió en el procés d'R+D del producte i com trobar un equilibri entre la contradicció entre l'alçada del vol i el resultat del model 3D.

1、De D2 a D3

RIY-D2 és un producte desenvolupat especialment per a projectes d'enquesta cadastral. També és la primera càmera obliqua que adopta un disseny desplegable i de lent interna. D2 té una alta precisió de modelatge i una bona qualitat de modelatge, que és adequat per al modelatge d'escenes amb terreny pla i pisos no massa alts. Tanmateix, per a grans caigudes, terrenys complexos i topografia (incloses línies d'alta tensió, xemeneies, estacions base i altres edificis de gran alçada), la seguretat del vol del dron serà un gran problema.

En les operacions reals, alguns clients no van planificar una bona alçada de vol, cosa que va provocar que el drone pengués línies d'alta tensió o toqués l'estació base; O tot i que alguns drons van tenir la sort de passar pels llocs perillosos, només van comprovar que els drons estaven molt a prop dels llocs perillosos quan van comprovar les fotos aèries. Aquests perills i perills ocults sovint provoquen grans pèrdues de propietats als clients.

Una estació base es mostra a la foto, podeu veure que està molt a prop del dron, molt probable que xoqui Per tant, molts clients ens han fet suggeriments: es pot dissenyar una càmera obliqua de llarga distància focal per augmentar l'alçada de vol del dron i fer el vol més segur? En funció de les necessitats del client, basat en D2, hem desenvolupat una versió de llarga distància focal anomenada RIY-D3. En comparació amb el D2, amb la mateixa resolució, el D3 pot augmentar l'alçada de vol del dron en un 60%.

Durant l'R+D de D3, sempre hem cregut que una distància focal més llarga pot tenir una alçada de vol més alta, una millor qualitat de modelatge i una major precisió. Però després del treball real, vam trobar que no era l'esperat, en comparació amb D2, el model 3D construït per D3 estava relativament tens i l'eficiència del treball era relativament baixa.

Nom	Riy-D2/D3
Pes	850 g
Dimensió	190 * 180 * 88 mm
Tipus de sensor	APS-C
CMOS a mida	23,5 mm × 15,6 mm
Mida física del píxel	3.9um
Píxels totals	120MP
Interval de temps d'exposició mínim	1s
Mode d'exposició de la càmera	Exposició isocrònica/isomètrica
longitud focal	20 mm/35 mm per a D235 mm/50 mm per a D3
Font d'alimentació	Subministrament uniforme (alimentació per drone)
capacitat de memòria	320G
S'ha acabat la descàrrega de dades	≥70M/s
Temperatura de treball	-10°C~+40°C
Actualitzacions de firmware	De franc
Tarifa IP	IP 43

2 、 La connexió entre la distància focal i la qualitat del modelatge

La connexió entre la distància focal i la qualitat del modelatge no és fàcil d'entendre per a la majoria dels clients, i fins i tot molts fabricants de càmeres obliqües creuen erròniament que una lent de llarga distància focal és útil per a la qualitat del modelatge.

La situació real aquí és: en la premissa que altres paràmetres són els mateixos, per a la façana de l'edifici, com més llarga sigui la distància focal, pitjor serà la igualtat de modelatge. Quin tipus de relació lògica hi ha aquí?

En l'últim art Com afecta la distància focal els resultats del modelatge 3D hem esmentat que:

Sota la premissa que altres paràmetres són els mateixos, la distància focal només afectarà l'alçada del vol. Com es mostra a la figura anterior, hi ha dues lents focals diferents, el vermell indica una lent focal llarga i el blau indica una lent focal curta. L'angle màxim format per la lent focal llarga i la paret és α, i l'angle màxim format per la lent focal curta i la paret és β. Òbviament:

Què vol dir aquest "angle"? Com més gran sigui l'angle entre la vora del FOV de la lent i la paret, més horitzontal serà la lent respecte a la paret. Quan es recullen informació sobre façanes d'edificis, les lents focals curtes poden recopilar informació de la paret de manera més horitzontal, i els models 3D basats en ella poden reflectir millor la textura de la façana. Per tant, per a escenes amb façanes, com més curta sigui la distància focal de la lent, més rica serà la informació de la façana recollida i millor serà la qualitat del modelatge.

Per als edificis amb ràfecs, amb la mateixa resolució del sòl, com més gran sigui la distància focal de la lent, més gran sigui l'alçada de vol del drone, més punts cecs sota el ràfec, pitjor serà la qualitat del modelatge. Així, en aquest escenari, la D3 amb una lent de distància focal més llarga no pot competir amb la D2 amb una lent de distància focal més curta.

3、La contradicció entre l'alçada de vol del drone i la qualitat del model 3D

Segons la connexió lògica de la distància focal i la qualitat del model, si la distància focal de la lent és prou curta i l'angle FOV és prou gran, no es necessita cap càmera multi-lent. Una lent gran angular (lent d'ull de peix) pot recollir la informació de totes les direccions. Com es mostra a continuació:

No està bé dissenyar la distància focal de la lent el més curta possible?

Per no parlar del problema de la gran distorsió causada per la distància focal ultra curta. Si la distància focal de l'orto lent de la càmera obliqua està dissenyada per ser de 10 mm i les dades es recullen a una resolució de 2 cm, l'alçada de vol del drone és de només 51 metres.

Òbviament, si el drone està equipat amb una càmera obliqua dissenyada d'aquesta manera per fer feines, sens dubte serà perillós.

PS: Tot i que la lent ultra gran angular té un ús limitat d'escenes en el modelatge de fotografia obliqua, té una importància pràctica per al modelatge Lidar. Anteriorment, una famosa empresa Lidar s'havia comunicat amb nosaltres, amb l'esperança que dissenyéssim una càmera aèria amb objectiu gran angular, muntada amb el Lidar, per a la interpretació d'objectes terrestres i la recollida de textures.

4、De D3 a DG3

L'R+D de D3 ens va fer adonar que per a la fotografia obliqua, la distància focal no pot ser monòtonament llarga o curta. La longitud està estretament relacionada amb la qualitat del model, l'eficiència del treball i l'alçada del vol. Així, doncs, a l'R+D de lents, la primera pregunta a tenir en compte és: com establir les distàncies focals de les lents?

Tot i que el focal curt té una bona qualitat de modelatge, però l'alçada del vol és baixa, no és segur per al vol del drone. Per garantir la seguretat dels drons, la distància focal s'ha de dissenyar més temps, però la distància focal més llarga afectarà l'eficiència de treball i la qualitat del modelatge. Hi ha una certa contradicció entre l'alçada del vol i la qualitat del modelatge 3D. Hem de buscar un compromís entre aquestes contradiccions.

Així, després de D3, basant-nos en la nostra consideració exhaustiva d'aquests factors contradictoris, havíem desenvolupat la càmera obliqua DG3. DG3 té en compte tant la qualitat de modelatge 3D de D2 com l'alçada de vol de D3, alhora que afegeix un sistema de dissipació de calor i eliminació de pols, de manera que també es pot utilitzar en drons d'ala fixa o VTOL. DG3 és la càmera obliqua més popular per a Rainpoo, també és la càmera obliqua més utilitzada del mercat.

Nom	Riy-DG3
Pes	650 g
Dimensió	170 * 160 * 80 mm
Tipus de sensor	APS-C
Mida CCD	23,5 mm × 15,6 mm
Mida física del píxel	3.9um
Píxels totals	120MP
Interval de temps d'exposició mínim	0,8 s
Mode d'exposició de la càmera	Exposició isocrònica/isomètrica
longitud focal	28 mm/40 mm
Font d'alimentació	Subministrament uniforme (alimentació per drone)
capacitat de memòria	320/640G
S'ha acabat la descàrrega de dades	≥80M/s
Temperatura de treball	-10°C~+40°C
Actualitzacions de firmware	De franc
Tarifa IP	IP 43

5、De DG3 a DG3Pros

La càmera obliqua de la sèrie RIY-Pros pot aconseguir una millor qualitat de modelatge. Aleshores, quin disseny especial tenen els professionals en la disposició de la lent i la configuració de la distància focal? En aquest número, continuarem introduint la lògica de disseny darrere dels paràmetres Pros.

6 、 Angle de lent obliqua i qualitat de modelatge

El contingut anterior esmentava aquesta visió: com més curta sigui la distància focal, més gran serà l'angle de visió, més informació es podrà recopilar sobre la façana de l'edifici i millor serà la qualitat del modelatge.

A més d'establir una distància focal raonable, per descomptat, també podem utilitzar una altra manera de millorar l'efecte de modelatge: augmenta directament l'angle de les lents obliqües, que també poden recollir informació més abundant de la façana.

Però de fet, tot i que establir un angle oblic més gran pot millorar la qualitat del modelatge, també hi ha dos efectes secundaris:

1: l'eficiència de treball es reduirà. Amb l'augment de l'angle oblic, l'expansió exterior de la ruta de vol també augmentarà molt. Quan l'angle oblic supera els 45 °, l'eficiència del vol baixarà bruscament.

Per exemple, la càmera aèria professional Leica RCD30, el seu angle oblic és de només 30 °, una de les raons d'aquest disseny és augmentar l'eficiència de treball.

2: Si l'angle oblic és massa gran, la llum solar entrarà fàcilment a la càmera, provocant enlluernament (sobretot al matí i a la tarda d'un dia boirós). La càmera obliqua Rainpoo és la primera a adoptar el disseny de la lent interna. Aquest disseny equival a afegir una caputxa a les lents per evitar que es vegi afectada per la llum solar obliqua.

Especialment per als drons petits, en general, les seves actituds de vol són relativament pobres. Després de superposar l'angle oblic de la lent i l'actitud del drone, la llum dispersa pot entrar fàcilment a la càmera, amplificant encara més el problema de l'enlluernament.

7, superposició de rutes i qualitat de modelatge

Segons l'experiència, per garantir la qualitat del model, per a qualsevol objecte a l'espai, el millor és cobrir la informació de textura dels cinc grups de lents durant el vol.

Això és fàcil d'entendre. Per exemple, si volem construir un model 3D d'un edifici antic, la qualitat de modelatge del vol en cercle ha de ser molt millor que la qualitat de fer només unes quantes fotografies als quatre costats.

Com més fotos cobertes, més informació espacial i de textura conté, i millor serà la qualitat del modelatge. Aquest és el significat de la superposició de rutes de vol per a la fotografia obliqua.

El grau de superposició és un dels factors clau que determinen la qualitat del model 3D. En l'escena general de la fotografia obliqua, la taxa de superposició és majoritàriament del 80% de capçalera i del 70% de costat (les dades reals són redundants).

De fet, sens dubte és millor tenir el mateix grau de superposició lateral, però una superposició lateral massa alta reduirà dràsticament l'eficiència del vol (especialment per als drons d'ala fixa), de manera que, segons l'eficiència, la superposició lateral general serà menor que la superposició de capçaleres.

Consells: tenint en compte l'eficiència de treball, el grau de superposició no és el més alt possible. Després de superar un cert "estàndard", la millora del grau de superposició té un efecte limitat en el model 3D. Segons els nostres comentaris experimentals, de vegades augmentar la superposició reduirà la qualitat del model. Per exemple, per a una escena de modelatge de resolució de 3 ~ 5 cm, la qualitat de modelatge del grau de superposició inferior de vegades és millor que el grau de superposició més alt.

8、La diferència entre la superposició teòrica i la superposició real

Abans del vol, vam establir un 80% de superposició de cap i 70% de lateral, que és només la superposició teòrica. Durant el vol, el drone es veurà afectat pel flux d'aire,i el canvi d'actitud farà que la superposició real sigui menor que la superposició teòrica.

En general, tant si es tracta d'un dron multirotor com d'ala fixa, com més pobre sigui l'actitud de vol, pitjor serà la qualitat del model 3D. Com que els drons multirotor o d'ala fixa més petits tenen un pes més lleuger i una mida més petita, són susceptibles a les interferències del flux d'aire extern. La seva actitud de vol generalment no és tan bona com la dels drons multirotor o d'ala fixa mitjans/grans, la qual cosa fa que el grau de superposició real d'alguna zona del sòl no sigui suficient, cosa que finalment afecta la qualitat del modelatge.

9, Dificultats en el modelatge 3D d'edificis de gran alçada

A mesura que augmenta l'alçada de l'edifici, augmentarà la dificultat del modelatge 3D. Un és que l'edifici de gran alçada augmentarà el risc de vol d'un dron, i el segon és que, a mesura que augmenta l'alçada de l'edifici, la superposició de les parts de gran alçada disminueix bruscament, donant lloc a una mala qualitat del model 3D.

1 La influència de l'augment de la superposició 3D Modelització de la qualitat de l'edifici de gran alçada

Per al problema anterior, molts clients experimentats han trobat una solució: augmentar el grau de superposició. De fet, amb l'augment del grau de superposició, l'efecte del model millorarà molt. A continuació es mostra una comparació dels experiments que hem fet:

Mitjançant la comparació anterior, trobarem que: l'augment del grau de superposició té poca influència en la qualitat de modelització dels edificis de poca alçada; però té una gran influència en la qualitat del modelatge dels edificis de gran alçada.

Tanmateix, a mesura que augmenta el grau de superposició, augmentarà el nombre de fotografies aèries i també augmentarà el temps de processament de dades.

2 La influència de longitud focal activat 3D Modelització de la qualitat de l'edifici de gran alçada

Hem arribat a aquesta conclusió al contingut anterior:Per edifici de façana 3D escenes de modelatge, com més llarga sigui la distància focal, pitjor serà el modelatge qualitat. Tanmateix, per al modelatge 3D de zones de gran alçada, es requereix una distància focal més llarga per garantir la qualitat del modelatge. Com es mostra a continuació:

En condicions de la mateixa resolució i grau de superposició, la lent de llarga distància focal pot garantir el grau de superposició real del sostre i una alçada de vol prou segura per aconseguir una millor qualitat de modelatge dels edificis de gran alçada.

Per exemple, quan la càmera obliqua DG4pros s'utilitza per fer modelatge en 3D d'edificis de gran alçada, no només pot aconseguir una bona qualitat de modelatge, sinó que la precisió encara pot arribar als requisits d'enquesta cadastral 1: 500, que és l'avantatge de la focal llarga. lents de longitud.

Caixa: Un cas d'èxit de la fotografia obliqua

10 càmeres obliqües de la sèrie RIY-Pros

Per aconseguir una millor qualitat de modelatge, sota la premissa de la mateixa resolució, cal garantir una superposició suficient i els grans camps de visió. Per a regions amb grans diferències d'alçada del terreny o edificis de gran alçada, la distància focal de la lent també és un factor important que afecta la qualitat del modelatge. Basant-se en els principis anteriors, les càmeres obliqües de la sèrie Rainpoo RIY-Pros han fet les tres optimitzacions següents a la lent:

1 Canvieu la disposició de l'objectiuses

Per a les càmeres obliqües de la sèrie Pros, la sensació més intuïtiva és que la seva forma canvia de rodona a quadrada. La raó més directa d'aquest canvi és que la disposició de les lents ha canviat.

L'avantatge d'aquest disseny és que la mida de la càmera es pot dissenyar per ser més petita i el pes pot ser relativament més lleuger. Tanmateix, aquest disseny farà que el grau de superposició de les lents obliqües esquerra i dreta sigui inferior al de les perspectives frontal, mitjana i posterior: és a dir, l'àrea de l'ombra A és més petita que l'àrea de l'ombra B.

Com hem esmentat abans, per tal de millorar l'eficiència del vol, la superposició lateral és generalment més petita que la superposició de capçalera, i aquest "disseny envoltant" reduirà encara més la superposició lateral, motiu pel qual el model 3D lateral serà més pobre que el 3D de capçalera. model.

Així, per a la sèrie RIY-Pros, Rainpoo va canviar la disposició de les lents a: disposició paral·lela. Com es mostra a continuació:

Aquest disseny sacrificarà part de la forma i el pes, però l'avantatge és que pot garantir una superposició lateral suficient i aconseguir una millor qualitat de modelatge. En la planificació real del vol, els RIY-Pros fins i tot poden reduir algunes superposicions laterals per millorar l'eficiència del vol.

2 Ajusteu l'angle de la oblic lenses

L'avantatge del "disseny paral·lel" és que no només garanteix una superposició suficient, sinó que també augmenta el FOV lateral i pot recollir més informació de textura dels edificis.

Sobre aquesta base, també hem augmentat la distància focal de les lents obliqües de manera que la seva vora inferior coincideixi amb la vora inferior de la disposició anterior de "disposició envoltant", augmentant encara més la vista lateral de l'angle, tal com es mostra a la figura següent:

L'avantatge d'aquest disseny és que, tot i que es canvia l'angle de les lents obliqües, no afecta l'eficiència del vol. I després que el FOV de les lents laterals es millori molt, es poden recollir més dades d'informació de façana i, per descomptat, es millora la qualitat del modelatge.

Els experiments de contrast també mostren que, en comparació amb el disseny tradicional de les lents, el disseny de la sèrie Pros pot millorar realment la qualitat lateral dels models 3D.

L'esquerra és el model 3D construït per la càmera de disseny tradicional, i la dreta és el model 3D construït per la càmera Pros.

3 Augmenta la distància focal de la lents obliqües

Les lents de les càmeres obliqües RIY-Pros es canvien del tradicional "disseny envoltant" a un "disseny paral·lel", i també augmentarà la relació entre la resolució del punt proper i la resolució del punt llunyà de les fotos preses amb lents obliqües.

Per tal d'assegurar-se que la relació no superi el valor crític, la distància focal de les lents obliques de Pros s'incrementa en un 5% ~ 8% que abans.

Nom	Riy-DG3 Pros
Pes	710 g
Dimensió	130 * 142 * 99,5 mm
Tipus de sensor	APS-C
Mida CCD	23,5 mm × 15,6 mm
Mida física del píxel	3.9um
Píxels totals	120MP
Interval de temps d'exposició mínim	0,8 s
Mode d'exposició de la càmera	Exposició isocrònica/isomètrica
longitud focal	28 mm/43 mm
Font d'alimentació	Subministrament uniforme (alimentació per drone)
capacitat de memòria	640G
S'ha acabat la descàrrega de dades	≥80M/s
Temperatura de treball	-10°C~+40°C
Actualitzacions de firmware	De franc
Tarifa IP	IP 43