Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Corporate News

Стаття

Стаття
Лінійка досліджень серії продуктів Rainpoo

Завдяки введенню «Як фокусна відстань впливає на результати 3D-моделювання», ви можете попередньо зрозуміти зв’язок між фокусною відстанню та зоною зв’язку. Від налаштування параметрів польоту до процесу 3D-моделювання, ці два параметри завжди мають своє місце. То який вплив ці два параметри мають на результати 3D-моделювання? У цій статті ми представимо, як Rainpoo виявив зв’язок у процесі досліджень та розробок продуктів, і як знайти баланс між суперечливістю між висотою польоту та результатом 3D-моделі.

1, від D2 до D3

RIY-D2 - це продукт, спеціально розроблений для проектів кадастрових зйомок. Це також найраніша коса камера, яка використовує випадаючий дизайн та дизайн внутрішньої лінзи. D2 має високу точність моделювання та хорошу якість моделювання, що підходить для моделювання сцен з рівною місцевістю та не надто високими підлогами. Однак для великих падінь, складної місцевості та рельєфу (включаючи високовольтні лінії, димоходи, базові станції та інші висотні будівлі) безпека польоту безпілотника буде великою проблемою.

 

У реальних операціях деякі замовники не планували належної висоти польоту, через що безпілотник зависав на високовольтних лініях або потрапляв на базову станцію; Або навіть незважаючи на те, що деяким безпілотникам пощастило пройти через небезпечні місця, вони виявили, що безпілотники знаходились дуже близько до небезпечних місць, коли перевіряли аерофотознімки. Ці небезпеки та приховані небезпеки часто завдають клієнтам величезних майнових втрат.

На фотографії зображена базова станція, ви можете бачити, що вона знаходиться дуже близько до безпілотника, дуже ймовірно, що він вдарить Тому багато клієнтів давали нам пропозиції: чи можна сконструювати косу камеру з довгою фокусною відстанню, щоб зробити висоту польоту безпілотника вищою та зробити політ безпечнішим? Виходячи з потреб замовника, на основі D2, ми розробили версію з довгою фокусною відстанню під назвою RIY-D3. Порівняно з D2, при тій самій роздільній здатності D3 може збільшити висоту польоту безпілотника приблизно на 60%.

Під час досліджень і розробок D3 ми завжди вважали, що більша фокусна відстань може мати більшу висоту польоту, кращу якість моделювання та вищу точність. Але після фактичної роботи ми виявили, що це було не так, як очікувалося, порівняно з D2, 3D-модель, побудована D3, була відносно напруженою, а ефективність роботи була відносно низькою.

Ім'я Riy-D2 / D3
Вага 850г
Розмір 190 * 180 * 88 мм
Тип датчика APS-C
CMOS розмір 23,5 мм × 15,6 мм
Фізичний розмір пікселя 3.9um
Загальна кількість пікселів 120MP
Мінімальний інтервал часу експозиції
Режим експозиції камери Ізохронічна / ізометрична експозиція
фокусна відстань 20 мм / 35 мм для D235 мм / 50 мм для D3
Блок живлення Рівномірне живлення (живлення дроном)
ємність пам'яті 320G
Завантаження даних швидке ≥70 М / с
Робоча температура -10 ° C ~ + 40 ° C
Оновлення мікропрограми Безкоштовно
Ставка IP IP 43

2 Зв’язок між фокусною відстанню та якістю моделювання

Зв'язок між фокусною відстанню та якістю моделювання для більшості споживачів непростий для розуміння, і навіть багато виробників косих камер помилково вважають, що об'єктив з довгою фокусною відстанню корисний для моделювання якості.

 Фактична ситуація тут така: за умови, що інші параметри однакові, для фасаду будівлі чим більша фокусна відстань, тим гірша рівність моделювання. Про які логічні стосунки тут йдеться?

В останньому артистичний Як фокусна відстань впливає на результати 3D-моделювання ми згадували, що:

За умови, що інші параметри однакові, фокусна відстань впливатиме лише на висоту польоту. Як показано на наведеному малюнку, є дві різні фокусні лінзи: червоний означає довгу фокусну лінзу, а синій - коротку. Максимальний кут, утворений довгою фокусною лінзою та стінкою, дорівнює α, а максимальний кут, утворений короткою фокусною лінзою та стінкою, становить β. Очевидно:

Що означає цей "кут"? Чим більше кут між краєм FOV лінзи та стіною, тим лінза більш горизонтальна відносно стіни. Під час збору інформації про фасади будівель короткі фокусні лінзи можуть збирати інформацію про стіни більш горизонтально, а 3D-моделі на її основі можуть краще відображати текстуру фасаду. Отже, для сцен з фасадами, чим коротша фокусна відстань об’єктива, тим багатше збирається фасадна інформація та краща якість моделювання.

 

Для будівель із карнизами, за умови однакової роздільної здатності, чим довша фокусна відстань лінзи, тим вища висота польоту безпілотника, чим більше сліпих плям під карнизом, тим гіршою буде якість моделювання. Отже, у цьому випадку D3 з лінзою з більшою фокусною відстанню не може конкурувати з D2 з лінзою з меншою фокусною відстанню.

3 Суперечність між висотою польоту безпілотника та якістю 3D-моделі

Відповідно до логічного зв’язку фокусної відстані та якості моделі, якщо фокусна відстань об’єктива досить коротка, а кут зони FOV достатньо великий, багатокамерна камера взагалі не потрібна. Суперширококутний об'єктив (об'єктив риб'ячого ока) може збирати інформацію в усіх напрямках. Як показано нижче:

 

Хіба не правильно проектувати фокусну відстань об'єктива якомога коротше?

Не кажучи вже про проблему великих спотворень, спричинених надкороткою фокусною відстанню. Якщо фокусна відстань ортооб'єктива косої камери розрахована на 10 мм, а дані збираються з роздільною здатністю 2 см, висота польоту безпілотника становить лише 51 метр.

 Очевидно, що якщо безпілотник оснащений косою камерою, спроектованою таким чином для виконання робіт, це точно буде небезпечно.

PS: Хоча надширококутний об'єктив обмежено використовує сцени при косому фотомоделюванні, він має практичне значення для моделювання Lidar. Раніше одна відома компанія Lidar спілкувалася з нами, сподіваючись розробити ширококутну повітряну камеру, встановлену разом із Lidar, для інтерпретації наземних об’єктів та збору текстур.

4 、 Від D3 до DG3

Дослідження та розробки D3 змусили нас усвідомити, що для косого фотографування фокусна відстань не може бути монотонно довгою чи короткою. Довжина тісно пов’язана з якістю моделі, ефективністю роботи та висотою польоту. Тож у дослідженні та дослідженні об’єктивів першим питанням, яке слід розглянути, є: як встановити фокусні відстані об’єктивів?

Хоча короткий фокус має хорошу якість моделювання, але висота польоту низька, це не безпечно для польоту безпілотника. Щоб забезпечити безпеку безпілотників, фокусна відстань повинна бути розроблена довше, але більша фокусна відстань впливатиме на ефективність роботи та якість моделювання. Існує певне протиріччя між висотою польоту та якістю 3D-моделювання. Ми повинні шукати компроміс між цими суперечностями.

Тож після D3, грунтуючись на всебічному розгляді цих суперечливих факторів, ми розробили косу камеру DG3. DG3 враховує як якість 3D-моделювання D2, так і висоту польоту D3, а також додає систему розсіювання тепла та пиловідведення, так що її також можна використовувати на безпілотниках із фіксованим крилом або VTOL. DG3 - найпопулярніша коса камера для Rainpoo, а також найпоширеніша коса камера на ринку.

Ім'я Рій-ДГ3
Вага 650г
Розмір 170 * 160 * 80 мм
Тип датчика APS-C
Розмір ПЗЗ 23,5 мм × 15,6 мм
Фізичний розмір пікселя 3.9um
Загальна кількість пікселів 120MP
Мінімальний інтервал часу експозиції 0,8 с
Режим експозиції камери Ізохронічна / ізометрична експозиція
фокусна відстань 28мм / 40мм
Блок живлення Рівномірне живлення (живлення дроном)
ємність пам'яті 320 / 640G
Завантаження даних швидке ≥80M / s
Робоча температура -10 ° C ~ + 40 ° C
Оновлення мікропрограми Безкоштовно
Ставка IP IP 43

5 、 Від DG3 до DG3Pros

Коса камера RIY-Pros серії може досягти кращої якості моделювання. Отже, який особливий дизайн мають професіонали у розміщенні об’єктива та налаштуванні фокусної відстані? У цьому випуску ми продовжуватимемо вводити дизайн-логіку параметрів Pros.

6 Косий кут лінзи та якість моделювання

Попередній вміст згадував таку точку зору: чим коротша фокусна відстань, тим більший кут зору, більше інформації про фасад будівлі може бути зібрано, і тим краща якість моделювання.

 Окрім встановлення розумної фокусної відстані, звичайно, ми можемо використовувати і інший спосіб поліпшення ефекту моделювання: безпосередньо збільшити кут нахилу лінз, які також можуть збирати більш рясну інформацію про фасад.

 

Але насправді, хоча встановлення більшого косого кута може поліпшити якість моделювання, є також два побічні ефекти:

 

1: Ефективність роботи знизиться. Зі збільшенням косого кута значно збільшиться і зовнішнє розширення маршруту польоту. Коли косий кут перевищує 45 °, ефективність польоту різко впаде.

Наприклад, професійна повітряна камера Leica RCD30, її косий кут становить лише 30 °, однією з причин такої конструкції є підвищення робочої ефективності.

2: Якщо косий кут занадто великий, сонячне світло легко потрапить у камеру, викликаючи відблиски (особливо вранці та вдень в туманний день). Коса камера Rainpoo - найперша з тих, хто прийняв дизайн внутрішньої лінзи. Ця конструкція еквівалентна додаванню бленди до лінз, щоб запобігти впливу на неї косих сонячних променів.

Особливо для невеликих безпілотників, загалом, їх польота є відносно поганою. Після накладання косого кута лінзи та положення дрона, розсіяне світло може легко потрапити в камеру, ще більше посилюючи проблему відблисків.

7 quality Накладання маршруту та якість моделювання

Згідно досвіду, для забезпечення якості моделі для будь-якого предмета в космосі найкраще охоплювати інформацію про текстуру п’яти груп лінз під час польоту.

 Це легко зрозуміти. Наприклад, якщо ми хочемо побудувати 3D-модель старовинної будівлі, якість моделювання кругового польоту повинна бути набагато кращою, ніж якість зйомки лише кількох знімків з чотирьох сторін.

Чим більше охоплених фотографій, тим більше просторової та текстурної інформації він містить, і тим краща якість моделювання. Це означає перекриття маршруту польоту для косого фотографування.

Ступінь перекриття є одним із ключових факторів, що визначають якість 3D-моделі. У загальній сцені косого фотографування коефіцієнт накладання здебільшого становить 80% курсу та 70% убік (фактичні дані надлишкові).

Насправді найкраще мати однаковий ступінь перекриття для боків, але занадто високе бокове перекриття різко знизить ефективність польоту (особливо для безпілотників із фіксованим крилом), тому, виходячи з ефективності, загальне бокове перекриття буде нижчим, ніж перекриття заголовка.

 

Поради: Враховуючи ефективність роботи, ступінь перекриття не настільки висока, наскільки це можливо. Після перевищення певного "стандарту" покращення ступеня накладання обмежено впливає на 3D-модель. Згідно з нашими експериментальними відгуками, іноді збільшення накладання фактично знижує якість моделі. Наприклад, для сцени моделювання з роздільною здатністю 3 ~ 5 см якість моделювання з нижчим ступенем перекриття іноді є кращим, ніж із вищим ступенем перекриття.

8 Різниця між теоретичним та фактичним перекриттям

Перед польотом ми встановили 80% курсу та 70% бокового перекриття, що є лише теоретичним перекриттям. У польоті на безпілотник впливатиме потік повітря,і зміна ставлення призведе до того, що фактичне перекриття буде меншим за теоретичне.

Загалом, незалежно від того, чи це безпілотник із кількома роторами чи фіксованим крилом, чим гірше стан польоту, тим гірша якість 3D-моделі. Оскільки дрібні мультироторні або фіксовано-крилові дрони мають меншу вагу та менші за розмірами, вони сприйнятливі до перешкод із боку зовнішнього повітряного потоку. Їх польота, як правило, не така хороша, як у середніх / великих багатороторних або безпілотних літальних апаратів, внаслідок чого фактичного ступеня перекриття в певній місцевості не вистачає, що в кінцевому рахунку впливає на якість моделювання.

9 、 Труднощі в 3D-моделюванні багатоповерхівок

Зі збільшенням висоти будівлі складність 3D-моделювання буде зростати. Один з них полягає в тому, що багатоповерхівка збільшить ризик польоту безпілотника, а другий полягає в тому, що із збільшенням висоти будівлі перекриття висотних частин різко падає, що призводить до низької якості 3D-моделі.

1 Вплив зростаючого накладання на 3D Моделювання якості висотних будівель

Для вищезазначеної проблеми багато досвідчених клієнтів знайшли рішення: збільшити ступінь перекриття. Справді, із збільшенням ступеня перекриття ефект моделі значно покращиться. Далі наводиться порівняння проведених нами експериментів:

Завдяки наведеному вище порівнянню ми виявимо, що: збільшення ступеня перекриття мало впливає на якість моделювання малоповерхових будинків; але має великий вплив на якість моделювання багатоповерхівок.

Однак із збільшенням ступеня накладання кількість аерофотознімків збільшується, а також збільшується час обробки даних.

2 Вплив фокусна відстань на 3D Моделювання якості висотних будівель

У попередньому змісті ми зробили такий висновок:Для фасадна будівля 3D моделювання сцен, чим більше фокусна відстань, тим гірше моделювання якість. Однак для тривимірного моделювання висотних районів для забезпечення якості моделювання потрібна більша фокусна відстань. Як показано нижче:

За умов однакової роздільної здатності та ступеня перекриття лінза з довгою фокусною відстанню може забезпечити фактичний ступінь перекриття даху та достатньо безпечну висоту польоту для досягнення кращої якості моделювання висотних будівель.

Наприклад, коли косу камеру DG4pros використовують для тривимірного моделювання багатоповерхівок, вона не тільки може досягти хорошої якості моделювання, але і точність може досягати вимог до кадастрових зйомок 1: 500, що є перевагою тривалого фокусування лінзи довжини.

Випадок: Випадок успіху косою фотографії

10 cameras косі камери серії RIY-Pros

Для досягнення кращої якості моделювання за умови однакової роздільної здатності необхідно забезпечити достатнє перекриття та великі поля зору. Для регіонів з великими перепадами висот місцевості або висотних будівель фокусна відстань об'єктива також важливим фактором, що впливає на якість моделювання. Виходячи з вищезазначених принципів, косі камери серії Rainpoo RIY-Pros здійснили такі три оптимізації об’єктива:

1 Змініть макет об'єктиваses

У косих камер серії Pros найінтуїтивніше відчуття полягає в тому, що його форма змінюється від круглої до квадратної. Найбільш безпосередньою причиною цієї зміни є те, що розмітка лінз змінилася.

Перевага такого макету полягає в тому, що розмір камери може бути меншим, а вага може бути порівняно меншим. Однак такий макет призведе до того, що ступінь перекриття лівої та правої косих лінз буде нижчою, ніж у передній, середній та задній перспективах: тобто площа тіні A менша, ніж площа тіні B.

Як ми вже згадували раніше, для підвищення ефективності польоту бокове перекриття, як правило, менше, ніж перекриття курсу, і ця "макет об'ємного звучання" ще більше зменшить бічне перекриття, саме тому бічна 3D модель буде біднішою, ніж 3D курсу модель.

Тож для серії RIY-Pros Rainpoo змінив макет лінз на: паралельний макет. Як показано нижче:

Цей макет принесе в жертву частину форми та ваги, але перевага полягає в тому, що він може забезпечити достатнє бокове перекриття та досягти кращої якості моделювання. У реальному плануванні польоту RIY-Pros може навіть зменшити деякі перекриття вбік, щоб поліпшити ефективність польоту.

2 Відрегулюйте кут нахилу косий ленses

Перевага «паралельного планування» полягає в тому, що він не тільки забезпечує достатнє перекриття, але й збільшує бічний FOV і може збирати більше текстурної інформації будівель.

Виходячи з цього, ми також збільшили фокусну відстань косих лінз таким чином, щоб нижній край збігався з нижнім краєм попереднього макета «об'ємного звучання», додатково збільшуючи бічний вигляд кута, як показано на наступному малюнку:

Перевага цієї компоновки полягає в тому, що, хоча кут нахилу лінз змінюється, це не впливає на ефективність польоту. І після того, як FOV бічних лінз значно покращений, можна збирати більше даних про фасад, і якість моделювання, звичайно, покращується.

Експерименти з контрастом також показують, що в порівнянні з традиційним макетом лінз, макет серії Pros дійсно може покращити якісну бокову якість 3D-моделей.

Ліворуч - 3D-модель, побудована за допомогою традиційної камери, а праворуч - 3D-модель, побудована камерою Pros.

3 Збільште фокусну відстань косі лінзи

 

Об'єктиви похилих камер RIY-Pros змінено з традиційного "макета об'ємного звучання" на "паралельний макет", а також співвідношення роздільної здатності біля точки та роздільної здатності в далекій точці фотографій, зроблених косими об'єктивами, також зросте.

 

Для того, щоб забезпечити, щоб коефіцієнт не перевищував критичного значення, фокусна відстань косих лінз Pros збільшується на 5% ~ 8%, ніж раніше.

Ім'я Професіонали Riy-DG3
Вага 710г
Розмір 130 * 142 * 99,5 мм
Тип датчика APS-C
Розмір ПЗЗ 23,5 мм × 15,6 мм
Фізичний розмір пікселя 3.9um
Загальна кількість пікселів 120MP
Мінімальний інтервал часу експозиції 0,8 с
Режим експозиції камери Ізохронічна / ізометрична експозиція
фокусна відстань 28мм / 43мм
Блок живлення Рівномірне живлення (живлення дроном)
ємність пам'яті 640G
Завантаження даних швидке ≥80M / s
Робоча температура -10 ° C ~ + 40 ° C
Оновлення мікропрограми Безкоштовно
Ставка IP IP 43