Rainpoon tuotesarjan tuotekehityslinja

Ottamalla käyttöön Miten polttoväli vaikuttaa 3D-mallinnuksen tuloksiin, voit saada alustavan käsityksen polttovälin ja FOV:n välisestä yhteydestä. Näillä kahdella parametrilla on aina paikkansa lentoparametrien asettamisesta 3D-mallinnusprosessiin. Joten mikä vaikutus näillä kahdella parametrilla on 3D-mallinnuksen tuloksiin? Tässä artikkelissa esitellään, kuinka Rainpoo löysi yhteyden tuotekehitysprosessissa ja kuinka löytää tasapaino lentokorkeuden ja 3D-mallin tuloksen välisen ristiriidan välillä.

1, D2:sta D3:een

RIY-D2 on erityisesti kiinteistömittausprojekteihin kehitetty tuote. Se on myös vanhin vinokamera, jossa on alasvetovalikko ja sisäinen linssi. D2:lla on korkea mallinnustarkkuus ja hyvä mallinnuslaatu, mikä soveltuu näkymämallinnukseen tasaisessa maastossa ja ei liian korkeissa lattioissa. Kuitenkin suuressa pudotuksessa, monimutkaisessa maastossa ja topografiassa (mukaan lukien korkeajännitejohdot, savupiiput, tukiasemat ja muut korkeat rakennukset) dronin lentoturvallisuus on suuri ongelma.

Varsinaisessa toiminnassa osa asiakkaista ei suunnitellut hyvää lentokorkeutta, minkä vuoksi drone roikkui korkeajännitejohdoissa tai osui tukiasemaan; Tai vaikka jotkut droonit pääsivät onneksi kulkemaan vaarallisten paikkojen läpi, he saivat tietää, että droonit olivat hyvin lähellä vaarallisia paikkoja, kun he tarkastivat ilmakuvia.. Nämä vaarat ja piilevät vaarat aiheuttavat usein asiakkaille valtavia omaisuustappioita.

Tukiasema näkyy kuvassa, voit nähdä, että se on hyvin lähellä dronea, erittäin todennäköisesti osuu siihen Siksi monet asiakkaat ovat antaneet meille ehdotuksia: Voidaanko pitkän polttovälin vinokamera suunnitella niin, että droonin lentokorkeus on korkeampi ja lennosta turvallisempi? Asiakkaiden tarpeiden perusteella, D2:een perustuen, olemme kehittäneet pitkän polttovälin version nimeltä RIY-D3. Verrattuna D2:een, samalla resoluutiolla D3 voi nostaa dronin lentokorkeutta noin 60 %.

D3:n T&K:n aikana olemme aina uskoneet, että pidemmällä polttovälillä voi olla korkeampi lentokorkeus, parempi mallinnuslaatu ja suurempi tarkkuus. Mutta varsinaisen työskentelyn jälkeen havaitsimme, että se ei ollut odotusten mukainen, verrattuna D2:een, D3:n rakentama 3D-malli oli suhteellisen jännittynyt ja työn tehokkuus oli suhteellisen alhainen.

Nimi	Riy-D2/D3
Paino	850 g
Ulottuvuus	19018088mm
Anturin tyyppi	APS-C
CMOS kokoinen	23,5 mm × 15,6 mm
Pikselin fyysinen koko	3.9um
Pikselit yhteensä	120 MP
Minimaalinen valotusaikaväli	1s
Kameran valotustila	Isokrooninen/isometrinen altistuminen
polttoväli	20mm/35mm D2:lle35mm/50mm D3:lle
Virtalähde	Yhtenäinen syöttö (voimaa dronella)
muistikapasiteetti	320G
Tietojen lataus spped	≥70M/s
Työlämpötila	-10°C ~ +40°C
Laiteohjelmistopäivitykset	Ilmaiseksi
IP-nopeus	IP 43

2、 Polttovälin ja mallinnuksen laadun välinen yhteys

Polttovälin ja mallinnuslaadun välinen yhteys ei ole useimmille asiakkaille helppo ymmärtää, ja jopa monet vinokameravalmistajat uskovat virheellisesti pitkän polttovälin objektiivin auttavan mallinnuslaadun kannalta.

Todellinen tilanne tässä on: olettaen, että muut parametrit ovat samat, rakennuksen julkisivun osalta mitä pidempi polttoväli, sitä huonompi mallinnus. Millainen looginen suhde tähän liittyy?

Viimeisessä artikkelissa Kuinka polttoväli vaikuttaa 3D-mallinnuksen tuloksiin olemme maininneet että:

Olettaen, että muut parametrit ovat samat, polttoväli vaikuttaa vain lentokorkeuteen. Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, on olemassa kaksi erilaista polttolinssiä, punainen tarkoittaa pitkää polttoväliä ja sininen lyhyttä polttoväliä. Pitkän polttovälilinssin ja seinän muodostama maksimikulma on α ja lyhyen polttovälilinssin ja seinän muodostama maksimikulma on β. Ilmeisesti:

Mitä tämä "kulma" tarkoittaa? Mitä suurempi kulma linssin FOV:n reunan ja seinän välillä on, sitä vaakasuorempi linssi on suhteessa seinään. Rakennusten julkisivuista kerättäessä lyhyet polttolinssit voivat kerätä seinätietoa enemmän vaakasuunnassa, ja siihen perustuvat 3D-mallit heijastavat paremmin julkisivun tekstuuria. Siksi julkisivukohtauksissa mitä lyhyempi linssin polttoväli, sitä rikkaampia julkisivutietoja kerätään ja mallinnuksen laatu on parempi.

Rakennuksissa, joissa on räystäs, saman maaresoluution olosuhteissa mitä pidempi linssin polttoväli, mitä korkeampi droonin lentokorkeus, mitä enemmän kuolleita kulmia räystäiden alla, sitä huonompi mallinnuksen laatu on. Joten tässä skenaariossa pidemmällä polttovälillä varustettu D3 ei voi kilpailla D2:n kanssa lyhyemmällä polttovälillä.

3、Dronen lentokorkeuden ja 3D-mallin laadun välinen ristiriita

Polttovälin ja mallin laadun logiikan mukaan jos objektiivin polttoväli on riittävän lyhyt ja FOV-kulma riittävän suuri, ei monilinssistä kameraa tarvita ollenkaan. Superlaajakulmaobjektiivi (kalansilmäobjektiivi) voi kerätä tietoa kaikista suunnista. Kuten alla:

Eikö olekin hienoa suunnitella objektiivin polttoväli mahdollisimman lyhyeksi?

Puhumattakaan erittäin lyhyen polttovälin aiheuttamasta suuren vääristymän ongelmasta. Jos vinokameran orto-linssin polttoväli on suunniteltu 10 mm:ksi ja data kerätään 2 cm:n tarkkuudella, droonin lentokorkeus on vain 51 metriä.

On selvää, että jos drone on varustettu vinokameralla, joka on suunniteltu tällä tavalla tekemään töitä, se on varmasti vaarallista.

PS: Vaikka ultralaajakulmaobjektiivilla on rajoitettu kohtausten käyttö vinovalokuvauksen mallintamisessa, sillä on käytännön merkitystä Lidar-mallinnukseen. Aiemmin yksi kuuluisa Lidar-yritys oli ollut yhteydessä meihin toivoen, että suunnittelemme laajakulmaobjektiivisen ilmakameran, joka on asennettu Lidarin kanssa maaobjektien tulkintaan ja tekstuurin keräämiseen.

4、D3:sta DG3:een

D3:n tuotekehitys sai meidät ymmärtämään, että vinossa valokuvauksessa polttoväli ei voi olla yksitoikkoisen pitkä tai lyhyt. Pituus liittyy läheisesti mallin laatuun, työn tehokkuuteen ja lennon korkeuteen. Joten objektiivien tutkimus- ja kehitystyössä ensimmäinen pohdittava kysymys on: kuinka objektiivien polttovälit asetetaan?

Vaikka lyhyellä polttopisteellä on hyvä mallinnuslaatu, mutta lentokorkeus on alhainen, se ei ole turvallista dronin lennolle. Droonien turvallisuuden varmistamiseksi polttoväli on suunniteltava pidemmäksi, mutta pidempi polttoväli vaikuttaa työtehoon ja mallinnuksen laatuun. Lentokorkeuden ja 3D-mallinnuksen laadun välillä on tietty ristiriita. Meidän on etsittävä kompromissi näiden ristiriitojen välillä.

Joten D3:n jälkeen, näiden ristiriitaisten tekijöiden kattavan tarkastelun perusteella, kehitimme DG3-viistokameran. DG3 ottaa huomioon sekä D2:n 3D-mallinnuslaadun että D3:n lentokorkeuden, samalla kun siihen on lisätty lämmönpoisto- ja pölynpoistojärjestelmä, jotta sitä voidaan käyttää myös kiinteäsiipisissä tai VTOL-drooneissa. DG3 on Rainpoon suosituin vinokamera, se on myös markkinoiden eniten käytetty vinokamera.

Nimi	Riy-DG3
Paino	650 g
Ulottuvuus	17016080mm
Anturin tyyppi	APS-C
CCD koko	23,5 mm × 15,6 mm
Pikselin fyysinen koko	3.9um
Pikselit yhteensä	120 MP
Minimaalinen valotusaikaväli	0,8 s
Kameran valotustila	Isokrooninen/isometrinen altistuminen
polttoväli	28mm/40mm
Virtalähde	Yhtenäinen syöttö (voimaa dronella)
muistikapasiteetti	320/640G
Tietojen lataus spped	≥80M/s
Työlämpötila	-10°C ~ +40°C
Laiteohjelmistopäivitykset	Ilmaiseksi
IP-nopeus	IP 43

5、DG3:sta DG3Prosiin

RIY-Pros-sarjan vinokamera voi saavuttaa paremman mallinnuksen laadun. Mitä erikoissuunnittelua ammattilaisilla on objektiivin asettelun ja polttovälin asettamisen suhteen? Tässä numerossa jatkamme Pros-parametrien taustalla olevan suunnittelulogiikan esittelyä.

6、Viisto linssin kulma ja mallinnuksen laatu

Edellisessä sisällössä mainittiin tällainen näkymä: Mitä lyhyempi polttoväli, sitä suurempi kuvakulma, sitä enemmän rakennuksen julkisivutietoa voidaan kerätä ja sitä parempi mallinnuslaatu.

Kohtuullisen polttovälin asettamisen lisäksi voimme tietysti käyttää myös toista tapaa parantaa mallinnusvaikutusta: lisätä suoraan vinojen linssien kulmaa, mikä voi myös kerätä enemmän julkisivutietoja.

Mutta itse asiassa, vaikka suuremman vinon kulman asettaminen voi parantaa mallinnuksen laatua, sillä on myös kaksi sivuvaikutusta:

1: Työteho heikkenee. Vinokulman kasvaessa myös lentoreitin laajeneminen ulospäin lisääntyy paljon. Kun vino kulma ylittää 45°, lennon tehokkuus laskee jyrkästi.

Esimerkiksi ammattiilmakamera Leica RCD30, sen vino kulma on vain 30 °, yksi syy tähän suunnitteluun on työtehokkuuden lisääminen.

2: Jos vino kulma on liian suuri, auringonvalo pääsee helposti kameraan aiheuttaen häikäisyä (varsinkin sumuisen päivän aamulla ja iltapäivällä). Rainpoo vinokamera on aikaisintaan omaksunut sisäisen linssin suunnittelun. Tämä muotoilu vastaa objektiivin lisäämistä vastavalossa, jotta vino auringonvalo ei vaikuta niihin.

Varsinkin pienillä droneilla niiden lentoasenteet ovat yleensä suhteellisen huonot. Kun linssin vino kulma ja dronin asento ovat päällekkäin, hajavalo pääsee helposti kameraan, mikä lisää häikäisyongelmaa entisestään.

7、 Reitin päällekkäisyys ja mallinnuksen laatu

Kokemuksen mukaan mallin laadun varmistamiseksi minkä tahansa avaruudessa olevan kohteen kohdalla on parasta peittää viiden linssiryhmän tekstuuritiedot lennon aikana.

Tämä on helppo ymmärtää. Jos esimerkiksi haluamme rakentaa 3D-mallin vanhasta rakennuksesta, ympyrälennon mallinnuslaadun on oltava paljon parempi kuin vain muutaman kuvan ottaminen neljältä sivulta.

Mitä enemmän peitettyjä kuvia, sitä enemmän ne sisältävät tila- ja tekstuuritietoja ja sitä parempi mallinnuslaatu. Tämä tarkoittaa lentoreitin päällekkäisyyttä vinossa valokuvauksessa.

Päällekkäisyysaste on yksi avaintekijöistä, jotka määräävät 3D-mallin laadun. Vinokuvauksen yleisessä kohtauksessa päällekkäisyys on enimmäkseen 80 % suunnassa ja 70 % sivuttain (todelliset tiedot ovat tarpeettomia).

Itse asiassa on varmasti parasta, että sivusuunnassa on sama päällekkäisyys, mutta liian suuri sivusuunnan päällekkäisyys heikentää huomattavasti lennon tehokkuutta (etenkin kiinteäsiipisille droneille), joten tehokkuuden perusteella yleinen sivusuunnan päällekkäisyys on pienempi kuin otsikon päällekkäisyys.

Vinkkejä: Työteho huomioon ottaen limitysaste ei ole niin suuri kuin mahdollista. Tietyn "standardin" ylittymisen jälkeen päällekkäisasteen parantamisella on rajallinen vaikutus 3D-malliin. Kokeellisen palautteen mukaan päällekkäisyyden lisääminen joskus heikentää mallin laatua. Esimerkiksi mallinnuskohtauksessa, jonka resoluutio on 3 ~ 5 cm, alemman päällekkäisyyden mallinnuksen laatu on joskus parempi kuin korkeamman päällekkäisyyden asteen.

8、Teoreettisen päällekkäisyyden ja todellisen päällekkäisyyden välinen ero

Ennen lentoa asetimme 80 % suunnan ja 70 % sivusuunnan päällekkäisyyden, mikä on vain teoreettinen päällekkäisyys. Lennon aikana ilmavirta vaikuttaa drooniin,ja asenteen muutos aiheuttaa sen, että todellista päällekkäisyyttä on vähemmän kuin teoreettista päällekkäisyyttä.

Yleisesti ottaen, onko kyseessä moniroottorinen tai kiinteäsiipinen drone, mitä huonompi lentoasenne, sitä huonompi 3D-mallin laatu on. Koska pienemmät moniroottoriset tai kiinteäsiipiset droonit ovat kevyempiä ja kooltaan pienempiä, ne ovat herkkiä ulkoisen ilmavirran häiriöille. Niiden lentoasenne ei yleensä ole yhtä hyvä kuin keskisuurilla/suurilla moniroottorisilla tai kiinteäsiipisillä droneilla, jolloin todellinen päällekkäisyysaste jollain tietyllä maa-alueella ei riitä, mikä vaikuttaa viime kädessä mallinnuksen laatuun.

9. Vaikeuksia korkeiden rakennusten 3D-mallinnuksessa

Rakennuksen korkeuden kasvaessa 3D-mallinnuksen vaikeus kasvaa. Yksi on, että korkea rakennus lisää droonien lennon riskiä, ja toinen on, että rakennuksen korkeuden kasvaessa kerrosten osien päällekkäisyys putoaa jyrkästi, mikä johtaa 3D-mallin huonoon laatuun.

1 Päällekkäisyyden lisäämisen vaikutus 3D Korkean rakennuksen mallinnuslaatu

Yllä olevaan ongelmaan monet kokeneet asiakkaat ovat löytäneet ratkaisun: lisätä päällekkäisyyttä. Itse asiassa, kun päällekkäisyysaste kasvaa, mallin vaikutus paranee huomattavasti. Seuraavassa on vertailu tekemiimme kokeisiin:

Yllä olevan vertailun avulla huomaamme, että: päällekkäisyyden lisääntymisellä on vain vähän vaikutusta pienten rakennusten mallinnuksen laatuun; mutta sillä on suuri vaikutus korkeiden rakennusten mallinnuslaatuun.

Päällekkäisyyden lisääntyessä ilmakuvien määrä kuitenkin kasvaa ja myös tietojenkäsittelyaika kasvaa.

2 Vaikutus polttoväli päällä 3D Korkean rakennuksen mallinnuslaatu

Olemme tehneet tällaisen johtopäätöksen edellisessä sisällössä:varten julkisivurakennus 3D mallinnuskohtauksia, mitä pidempi polttoväli, sitä huonompi mallinnus laatu. Korkeiden alueiden 3D-mallinnukseen tarvitaan kuitenkin pidempi polttoväli mallinnuksen laadun varmistamiseksi. Kuten alla:

Saman resoluution ja limitysasteen olosuhteissa pitkä polttovälilinssi voi varmistaa katon todellisen limitysasteen ja riittävän turvallisen lentokorkeuden korkean rakennusten paremman mallinnuslaadun saavuttamiseksi.

Esimerkiksi kun DG4pros vinokameraa käytetään korkeiden rakennusten 3D-mallinnukseen, sillä ei vain saavuteta hyvää mallinnuslaatua, vaan tarkkuus voi silti olla 1:500 kiinteistömittausvaatimuksia, mikä on pitkän polttopisteen etu. pituiset linssit.

Tapaus: Vinokuvauksen menestystapaus

10、RIY-Pros-sarjan vinokamerat

Paremman mallinnuslaadun saavuttamiseksi saman resoluution edellytyksellä on varmistettava riittävä päällekkäisyys ja suuret näkökentät. Alueilla, joilla on suuria maaston korkeuseroja tai korkeita rakennuksia, linssin polttoväli on myös tärkeä tekijä, joka vaikuttaa mallinnuksen laatuun. Yllä olevien periaatteiden perusteella Rainpoo RIY-Pros -sarjan vinokamerat ovat tehneet seuraavat kolme optimointia objektiiville:

1 Muuta linssin asetteluases

Pros-sarjan vino-kameroissa intuitiivisin tunne on, että sen muoto muuttuu pyöreästä neliömäiseksi. Suorin syy tähän muutokseen on linssien asettelun muuttuminen.

Tämän asettelun etuna on, että kameran koko voidaan suunnitella pienemmäksi ja paino voi olla suhteellisen kevyempi. Tämä asettelu johtaa kuitenkin siihen, että vasemman ja oikean vinon linssin päällekkäisyysaste on pienempi kuin etu-, keski- ja takaperspektiivin: eli varjon A alue on pienempi kuin varjon B pinta-ala.

Kuten aiemmin mainitsimme, lennon tehokkuuden parantamiseksi sivusuunnassa limitys on yleensä pienempi kuin suuntapäällekkäisyys, ja tämä "surround-asetelma" vähentää entisestään sivusuuntaista päällekkäisyyttä, minkä vuoksi sivuttaissuuntainen 3D-malli on huonompi kuin suunta 3D. malli.

Joten RIY-Pros-sarjassa Rainpoo muutti linssien asettelun muotoon: rinnakkaisasettelu. Kuten alla:

Tämä layout uhraa osan muodosta ja painosta, mutta etuna on, että sillä voidaan varmistaa riittävä sivusuunnassa päällekkäisyys ja saada parempi mallinnuslaatu. Varsinaisessa lennonsuunnittelussa RIY-Prot voivat jopa vähentää joitain sivusuunnan päällekkäisyyksiä parantaakseen lentojen tehokkuutta.

2 Säädä kulmaa vino lenses

"Rinnakkaisasettelun" etuna on, että se ei vain takaa riittävää päällekkäisyyttä, vaan myös lisää sivusuuntaista FOV:ta ja pystyy keräämään enemmän rakennusten pintakuvioinformaatiota.

Tämän perusteella lisäsimme myös vinojen linssien polttoväliä siten, että sen alareuna osui edellisen "surround layout" -asettelun alareunaan, mikä lisäsi kulman sivukuvaa, kuten seuraavassa kuvassa:

Tämän asettelun etuna on, että vaikka vinojen linssien kulmaa muutetaan, se ei vaikuta lentotehokkuuteen. Ja kun sivulinssien FOV-arvoa on parannettu huomattavasti, voidaan kerätä enemmän julkisivutietoja ja mallinnuksen laatu tietysti paranee.

Kontrastikokeet osoittavat myös, että verrattuna linssien perinteiseen asetteluun Pros-sarjan asettelu voi todella parantaa 3D-mallien sivuttaislaatua.

Vasemmalla on perinteisen asettelukameran rakentama 3D-malli ja oikealla Pros-kameran rakentama 3D-malli.

3 Lisää polttoväliä vinot linssit

RIY-Pros vino-kameroiden linssit on vaihdettu perinteisestä "surround-asettelusta" "rinnakkaisasetteluun", ja myös vinoilla objektiiveilla otettujen valokuvien lähipisteen resoluution suhde kaukopisteen resoluutioon kasvaa.

Sen varmistamiseksi, että suhde ei ylitä kriittistä arvoa, Pros vinojen linssien polttoväliä kasvatetaan 5% ~ 8% aiempaa.

Nimi	Riy-DG3 Pros
Paino	710 g
Ulottuvuus	130 * 142 * 99,5 mm
Anturin tyyppi	APS-C
CCD koko	23,5 mm × 15,6 mm
Pikselin fyysinen koko	3.9um
Pikselit yhteensä	120 MP
Minimaalinen valotusaikaväli	0,8 s
Kameran valotustila	Isokrooninen/isometrinen altistuminen
polttoväli	28mm/43mm
Virtalähde	Yhtenäinen syöttö (voimaa dronella)
muistikapasiteetti	640G
Tietojen lataus spped	≥80M/s
Työlämpötila	-10°C ~ +40°C
Laiteohjelmistopäivitykset	Ilmaiseksi
IP-nopeus	IP 43