F&E-Linie der Produktserie von Rainpoo

Durch die Einführung von Wie die Brennweite 3D-Modellierungsergebnisse beeinflusst, können Sie sich ein erstes Verständnis der Verbindung zwischen der Brennweite und dem Sichtfeld verschaffen. Von der Einstellung der Flugparameter bis hin zum 3D-Modellierungsprozess haben diese beiden Parameter immer ihren Platz. Wie wirken sich diese beiden Parameter auf die Ergebnisse der 3D-Modellierung aus? In diesem Artikel stellen wir vor, wie Rainpoo die Verbindung im Prozess der Produktforschung und -entwicklung entdeckte und wie man eine Balance zwischen dem Widerspruch zwischen Flughöhe und 3D-Modellergebnis findet.

1、Von D2 zu D3

RIY-D2 ist ein speziell für Katastervermessungsprojekte entwickeltes Produkt. Es ist auch die früheste Schrägkamera, die ein Drop-Down- und internes Objektivdesign annimmt. D2 hat eine hohe Modellierungsgenauigkeit und eine gute Modellierungsqualität, die sich für die Szenenmodellierung mit flachem Gelände und nicht zu hohen Böden eignet. Bei großen Höhenunterschieden, komplexem Gelände und Topographie (einschließlich Hochspannungsleitungen, Schornsteinen, Basisstationen und anderen Hochhäusern) wird die Flugsicherheit der Drohne jedoch ein großes Problem.

Im realen Betrieb planten einige Kunden keine gute Flughöhe, was dazu führte, dass die Drohne Hochspannungsleitungen hängte oder die Basisstation traf; Oder obwohl einige Drohnen das Glück hatten, die Gefahrenstellen zu passieren, stellten sie erst bei der Überprüfung der Luftbilder fest, dass sich die Drohnen sehr nahe an den Gefahrenstellen befanden. Diese Gefahren und versteckten Gefahren verursachen oft enorme Sachschäden bei den Kunden.

Auf dem Foto ist eine Basisstation zu sehen, man sieht, dass sie sich sehr nahe an der Drohne befindet, sehr wahrscheinlich aufprallen Daher haben uns viele Kunden Vorschläge gemacht: Kann eine Schrägkamera mit langer Brennweite so konstruiert werden, dass die Flughöhe der Drohne höher und der Flug sicherer wird? Basierend auf Kundenbedürfnissen haben wir basierend auf D2 eine Version mit langer Brennweite namens RIY-D3 entwickelt. Im Vergleich zu D2 kann D3 bei gleicher Auflösung die Flughöhe der Drohne um ca. 60% erhöhen.

Während der Forschung und Entwicklung von D3 haben wir immer geglaubt, dass eine längere Brennweite eine höhere Flughöhe, eine bessere Modellierqualität und eine höhere Genauigkeit haben kann. Aber nach der eigentlichen Arbeit stellten wir fest, dass es nicht wie erwartet war, verglichen mit D2, das von D3 erstellte 3D-Modell war relativ angespannt und die Arbeitseffizienz war relativ gering.

Name	Riy-D2/D3
Gewicht	850g
Abmessungen	19018088mm
Sensorart	APS-C
CMOS eine Größe	23,5 mm × 15,6 mm
Physikalische Pixelgröße	3.9um
Gesamtpixel	120MP
Mindestbelichtungszeitintervall	1s
Kamera-Belichtungsmodus	Isochrone/isometrische Exposition
Brennweite	20mm/35mm für D235mm/50mm für D3
Energieversorgung	Gleichmäßige Versorgung (Strom durch Drohne)
Speicherkapazität	320G
Datendownload beschleunigt	70M/s
Arbeitstemperatur	-10°C~+40°C
Firmware-Updates	Kostenlos
IP-Rate	IP43

2、Der Zusammenhang zwischen Brennweite und Modellierqualität

Der Zusammenhang zwischen Brennweite und Modellierqualität ist für die meisten Kunden nicht einfach zu verstehen und selbst viele Schrägkamerahersteller glauben fälschlicherweise, dass ein langbrennweitiges Objektiv für die Modellierqualität hilfreich ist.

Die tatsächliche Situation ist hier: Unter der Prämisse, dass andere Parameter gleich sind, gilt für die Gebäudefassade, je länger die Brennweite, desto schlechter die Modellgleichheit. Um welchen logischen Zusammenhang handelt es sich hier?

Im letzten Artikel Wie sich die Brennweite auf die 3D-Modellierungsergebnisse auswirkt wir haben das erwähnt:

Unter der Prämisse, dass andere Parameter gleich sind, beeinflusst die Brennweite nur die Flughöhe. Wie in der obigen Abbildung gezeigt, gibt es zwei Linsen mit unterschiedlicher Brennweite, wobei Rot eine Linse mit langer Brennweite und Blau eine Linse mit kurzer Brennweite anzeigt. Der maximale Winkel, der von der Linse mit langer Brennweite und der Wand gebildet wird, beträgt &agr;, und der maximale Winkel, der von der Linse mit kurzer Brennweite und der Wand gebildet wird, beträgt &bgr;. Offensichtlich:

Was bedeutet dieser „Winkel“? Je größer der Winkel zwischen der Kante des FOV der Linse und der Wand ist, desto horizontaler ist die Linse relativ zur Wand. Beim Sammeln von Informationen an Gebäudefassaden können kurzbrennweitige Linsen Wandinformationen horizontaler sammeln und die darauf basierenden 3D-Modelle können die Textur der Fassade besser widerspiegeln. Für Szenen mit Fassaden gilt: Je kürzer die Brennweite des Objektivs, desto reichhaltiger die gesammelten Fassadeninformationen und desto besser die Modellierungsqualität.

Bei Gebäuden mit Traufe gilt bei gleicher Bodenauflösung: Je länger die Brennweite des Objektivs, desto höher die Flughöhe der Drohne, desto mehr tote Winkel unter der Traufe, desto schlechter wird die Modellierqualität. In diesem Szenario kann die D3 mit einem Objektiv mit längerer Brennweite also nicht mit der D2 mit einem Objektiv mit kürzerer Brennweite konkurrieren.

3、Der Widerspruch zwischen der Flughöhe der Drohne und der Qualität des 3D-Modells

Entsprechend dem logischen Zusammenhang von Brennweite und Qualität des Modells wird bei ausreichend kurzer Brennweite des Objektivs und ausreichend großem FOV-Winkel überhaupt keine Multi-Linsen-Kamera benötigt. Ein Superweitwinkelobjektiv (Fischaugenobjektiv) kann die Informationen aus allen Richtungen sammeln. Wie nachfolgend dargestellt:

Ist es nicht in Ordnung, die Brennweite des Objektivs so kurz wie möglich zu gestalten?

Ganz zu schweigen von dem Problem der großen Verzerrung durch die ultrakurze Brennweite. Wenn die Brennweite des Ortho-Objektivs einer Schrägkamera auf 10 mm ausgelegt ist und die Daten mit einer Auflösung von 2 cm erfasst werden, beträgt die Flughöhe der Drohne nur 51 Meter.

Wenn die Drohne mit einer schrägen Kamera ausgestattet ist, die auf diese Weise für die Arbeit ausgelegt ist, wird es natürlich auf jeden Fall gefährlich.

PS: Obwohl das Ultra-Weitwinkelobjektiv eine begrenzte Verwendung von Szenen in der Schrägfotografie-Modellierung hat, hat es praktische Bedeutung für die Lidar-Modellierung. Zuvor hatte ein berühmtes Lidar-Unternehmen mit uns kommuniziert, in der Hoffnung, eine mit dem Lidar montierte Weitwinkel-Luftbildkamera für die Interpretation von Bodenobjekten und die Texturerfassung zu entwickeln.

4、Von D3 zu DG3

Die Forschung und Entwicklung von D3 hat uns klar gemacht, dass die Brennweite bei Schrägfotografie nicht monoton lang oder kurz sein kann. Die Länge hängt eng mit der Qualität des Modells, der Arbeitseffizienz und der Flughöhe zusammen. In der Forschung und Entwicklung von Objektiven ist die erste zu berücksichtigende Frage: Wie stellt man die Brennweiten von Objektiven ein?

Die kurze Brennweite hat zwar eine gute Modellierqualität, aber die Flughöhe ist niedrig, sie ist für den Drohnenflug nicht sicher. Um die Sicherheit von Drohnen zu gewährleisten, muss die Brennweite länger ausgelegt werden, aber eine längere Brennweite beeinträchtigt die Arbeitseffizienz und die Modellierungsqualität. Es besteht ein gewisser Widerspruch zwischen der Flughöhe und der 3D-Modellierungsqualität. Wir müssen einen Kompromiss zwischen diesen Widersprüchen suchen.

Ausgehend von unserer umfassenden Betrachtung dieser widersprüchlichen Faktoren hatten wir nach D3 die Schrägkamera DG3 entwickelt. DG3 berücksichtigt sowohl die 3D-Modellierungsqualität von D2 als auch die Flughöhe von D3, fügt aber auch ein Wärmeableitungs- und Staubentfernungssystem hinzu, sodass es auch auf Starrflügel- oder VTOL-Drohnen verwendet werden kann. DG3 ist die beliebteste Schrägkamera für Rainpoo, sie ist auch die am weitesten verbreitete Schrägkamera auf dem Markt.

Name	Riy-DG3
Gewicht	650g
Abmessungen	17016080mm
Sensorart	APS-C
CCD-Größe	23,5 mm × 15,6 mm
Physikalische Pixelgröße	3.9um
Gesamtpixel	120MP
Mindestbelichtungszeitintervall	0,8s
Kamera-Belichtungsmodus	Isochrone/isometrische Exposition
Brennweite	28mm/40mm
Energieversorgung	Gleichmäßige Versorgung (Strom durch Drohne)
Speicherkapazität	320/640G
Datendownload beschleunigt	≥80M/s
Arbeitstemperatur	-10°C~+40°C
Firmware-Updates	Kostenlos
IP-Rate	IP43

5、Von DG3 zu DG3Pros

Die Schrägkamera der RIY-Pros-Serie kann eine bessere Modellierungsqualität erzielen. Welches spezielle Design haben Profis also in Bezug auf Objektiv-Layout und Brennweiteneinstellung? In dieser Ausgabe werden wir weiterhin die Designlogik hinter den Pros-Parametern vorstellen.

6、Schrägobjektivwinkel und Modellierqualität

Der vorherige Inhalt erwähnte eine solche Ansicht: Je kürzer die Brennweite, desto größer der Bildwinkel, desto mehr Fassadeninformationen können gesammelt werden und desto besser ist die Modellierungsqualität.

Neben der Einstellung einer vernünftigen Brennweite können wir natürlich auch noch einen anderen Weg nutzen, um den Modellierungseffekt zu verbessern: erhöhen Sie direkt den Winkel der schrägen Linsen, die auch umfangreichere Fassadeninformationen sammeln können.

Aber obwohl die Einstellung eines größeren schiefen Winkels die Modellierungsqualität verbessern kann, gibt es auch zwei Nebenwirkungen:

1: Arbeitseffizienz wird reduziert. Mit der Zunahme des schrägen Winkels wird auch die Ausdehnung der Flugroute nach außen stark zunehmen. Wenn der schräge Winkel von 45 ° überschreitet, sinkt die Flugeffizienz stark.

Zum Beispiel die professionelle Luftbildkamera Leica RCD30, deren Schrägwinkel nur 30° beträgt, einer der Gründe für dieses Design ist die Steigerung der Arbeitseffizienz.

2: Wenn der schräge Winkel zu groß ist, dringt leicht Sonnenlicht in die Kamera ein und verursacht Blendung (besonders morgens und nachmittags an einem diesigen Tag). Rainpoo Schrägkamera ist die erste, die das interne Objektivdesign annimmt. Dieses Design entspricht dem Hinzufügen einer Blende zu den Linsen, um zu verhindern, dass sie durch schräges Sonnenlicht beeinträchtigt wird.

Insbesondere bei kleinen Drohnen sind ihre Flugeinstellungen im Allgemeinen relativ schlecht. Nachdem der Neigungswinkel des Objektivs und die Fluglage der Drohne überlagert sind, kann leicht Streulicht in die Kamera eindringen, was das Blendungsproblem weiter verstärkt.

7、Routenüberlappung und Modellierungsqualität

Um die Modellqualität für jedes Objekt im Weltraum sicherzustellen, ist es erfahrungsgemäß am besten, die Texturinformationen der fünf Linsengruppen während des Fluges abzudecken.

Dies ist leicht zu verstehen. Wenn wir beispielsweise ein 3D-Modell eines antiken Gebäudes bauen wollen, muss die Modellierungsqualität des Kreisfluges viel besser sein als die Qualität, nur wenige Bilder von vier Seiten aufzunehmen.

Je mehr bedeckte Fotos, desto mehr Raum- und Texturinformationen enthalten sie und desto besser ist die Modellierungsqualität. Dies ist die Bedeutung der Flugroutenüberlappung für die Schrägfotografie.

Der Überlappungsgrad ist einer der Schlüsselfaktoren, die die Qualität des 3D-Modells bestimmen. In der allgemeinen Szene der Schrägfotografie beträgt die Überlappungsrate meistens 80 % in Richtung und 70 % seitwärts (die tatsächlichen Daten sind redundant).

Tatsächlich ist es sicherlich am besten, den gleichen Überlappungsgrad für seitlich zu haben, aber eine zu hohe seitliche Überlappung wird die Flugeffizienz drastisch reduzieren (insbesondere bei Starrflügler-Drohnen). Überlappung der Überschrift.

Tipps: In Anbetracht der Arbeitseffizienz ist der Überlappungsgrad nicht so hoch wie möglich. Nach Überschreiten eines bestimmten „Standards“ wirkt sich die Verbesserung des Überlappungsgrades nur begrenzt auf das 3D-Modell aus. Laut unserem experimentellen Feedback verringert manchmal eine Erhöhung der Überlappung tatsächlich die Qualität des Modells. Beispielsweise ist bei einer Modellierungsszene mit einer Auflösung von 3 bis 5 cm die Modellierungsqualität des niedrigeren Überlappungsgrads manchmal besser als die des höheren Überlappungsgrads.

8、Der Unterschied zwischen theoretischer Überlappung und tatsächlicher Überlappung

Vor dem Flug haben wir 80 % Kurs- und 70 % seitliche Überlappung eingestellt, was nur die theoretische Überlappung ist. Im Flug wird die Drohne vom Luftstrom beeinflusst,und die Änderung der Lage bewirkt, dass die tatsächliche Überlappung geringer ist als die theoretische Überlappung.

Generell gilt, ob es sich um eine Multi-Rotor- oder Starrflügler-Drohne handelt, je schlechter die Fluglage, desto schlechter die Qualität des 3D-Modells. Da die kleineren Mehrrotor- oder Starrflügler-Drohnen leichter und kleiner sind, sind sie anfällig für Störungen durch den externen Luftstrom. Ihre Fluglage ist im Allgemeinen nicht so gut wie die von mittleren / großen Multirotor- oder Starrflügler-Drohnen, was dazu führt, dass der tatsächliche Überlappungsgrad in einem bestimmten Bodenbereich nicht ausreicht, was sich letztendlich auf die Modellierungsqualität auswirkt.

9、Schwierigkeiten bei der 3D-Modellierung von Hochhäusern

Mit zunehmender Höhe des Gebäudes nimmt die Schwierigkeit der 3D-Modellierung zu. Erstens erhöht das Hochhaus das Risiko des Drohnenflugs, und zweitens nimmt die Überlappung der Hochhausteile mit zunehmender Höhe des Gebäudes stark ab, was zu einer schlechten Qualität des 3D-Modells führt.

1 Der Einfluss zunehmender Überlappung auf 3D Modellierungsqualität von Hochhäusern

Für das obige Problem haben viele erfahrene Kunden eine Lösung gefunden: Erhöhen Sie den Überlappungsgrad. Tatsächlich wird der Modelleffekt mit zunehmendem Überlappungsgrad stark verbessert. Nachfolgend ein Vergleich der von uns durchgeführten Experimente:

Durch den obigen Vergleich werden wir feststellen, dass: die Erhöhung des Überlappungsgrads wenig Einfluss auf die Modellierungsqualität von Flachbauten hat; hat aber großen Einfluss auf die Modellierungsqualität von Hochhäusern.

Mit zunehmendem Überlappungsgrad steigt jedoch die Anzahl der Luftbilder und auch die Zeit für die Datenverarbeitung.

2 Der Einfluss von Brennweite An 3D Modellierungsqualität von Hochhäusern

Wir haben eine solche Schlussfolgerung in den vorherigen Inhalten gezogen:Zum Fassadengebäude 3D Modellierungsszenen, je länger die Brennweite, desto schlechter die Modellierung Qualität. Für die 3D-Modellierung von Hochhausbereichen ist jedoch eine längere Brennweite erforderlich, um die Modellierungsqualität zu gewährleisten. Wie nachfolgend dargestellt:

Unter den Bedingungen gleicher Auflösung und Überlappungsgrad kann das langbrennweitige Objektiv den tatsächlichen Überlappungsgrad des Daches und eine ausreichend sichere Flughöhe gewährleisten, um eine bessere Modellierqualität von Hochhäusern zu erreichen.

Wenn die Schrägkamera DG4pros beispielsweise für die 3D-Modellierung von Hochhäusern verwendet wird, kann nicht nur eine gute Modellierungsqualität erreicht werden, sondern die Genauigkeit kann immer noch die Anforderungen der Katastervermessung von 1:500 erreichen, was der Vorteil der langen Brennweite ist Länge Linsen.

Fall: Ein Erfolgsfall der Schrägfotografie

10、Schräge Kameras der RIY-Pros-Serie

Um eine bessere Modellierqualität zu erreichen, ist unter der Prämisse gleicher Auflösung auf ausreichende Überlappung und die großen Sichtfelder zu achten. Für Regionen mit großen Geländehöhenunterschieden oder Hochhäusern ist auch die Brennweite des Objektivs ein wichtiger Faktor, der die Modellierungsqualität beeinflusst. Basierend auf den oben genannten Prinzipien haben die Schrägkameras der Rainpoo RIY-Pros-Serie die folgenden drei Optimierungen am Objektiv vorgenommen:

1 Ändern Sie das Layout des Objektivsses

Bei Schrägkameras der Pros-Serie ist das intuitivste Gefühl, dass sich ihre Form von rund zu eckig ändert. Der direkteste Grund für diese Änderung ist, dass sich das Linsenlayout geändert hat.

Der Vorteil dieses Layouts besteht darin, dass die Kameragröße kleiner ausgelegt werden kann und das Gewicht relativ leichter sein kann. Diese Anordnung führt jedoch dazu, dass der Überlappungsgrad der linken und rechten Schräglinsen geringer ist als der der Vorder-, Mittel- und Rückperspektive: Das heißt, der Schattenbereich A ist kleiner als der Schattenbereich B.

Wie bereits erwähnt, ist die seitliche Überlappung zur Verbesserung der Flugeffizienz im Allgemeinen kleiner als die Kursüberlappung, und dieses „Surround-Layout“ wird die seitliche Überlappung weiter reduzieren, weshalb das seitliche 3D-Modell schlechter ist als das Kurs-3D Modell.

Für die RIY-Pros-Serie änderte Rainpoo das Linsenlayout in: paralleles Layout. Wie nachfolgend dargestellt:

Dieses Layout wird einen Teil der Form und des Gewichts opfern, aber der Vorteil besteht darin, dass es eine ausreichende seitliche Überlappung gewährleisten und eine bessere Modellierqualität erzielen kann. Bei der tatsächlichen Flugplanung können RIY-Pros sogar einige seitliche Überlappungen reduzieren, um die Flugeffizienz zu verbessern.

2 Passen Sie den Winkel des schräg lenses

Der Vorteil des „parallelen Layouts“ besteht darin, dass es nicht nur für ausreichende Überlappung sorgt, sondern auch das seitliche Sichtfeld erhöht und mehr Texturinformationen von Gebäuden sammeln kann.

Auf dieser Grundlage haben wir auch die Brennweite der Schräglinsen so erhöht, dass ihre Unterkante mit der Unterkante des vorherigen „Surround-Layout“-Layouts übereinstimmt, wodurch die Seitenansicht des Winkels weiter erhöht wird, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass der Winkel von Schräglinsen zwar geändert wird, die Flugeffizienz jedoch nicht beeinträchtigt wird. Und nachdem das Sichtfeld der Seitenlinsen stark verbessert wurde, können mehr Fassadeninformationsdaten gesammelt werden, und die Modellierungsqualität wird natürlich verbessert.

Kontrastexperimente zeigen auch, dass das Layout der Pros-Serie im Vergleich zum traditionellen Layout der Linsen die seitliche Qualität von 3D-Modellen wirklich verbessern kann.

Links ist das von der herkömmlichen Layout-Kamera erstellte 3D-Modell und rechts das von der Profi-Kamera erstellte 3D-Modell.

3 Erhöhen Sie die Brennweite des schräge Linsen

Die Objektive von RIY-Pros Schrägkameras werden vom traditionellen „Surround-Layout“ zu einem „Parallel-Layout“ geändert, und das Verhältnis der Nahpunktauflösung zur Fernpunktauflösung der mit Schrägobjektiven aufgenommenen Fotos wird ebenfalls erhöht.

Um sicherzustellen, dass das Verhältnis den kritischen Wert nicht überschreitet, wird die Brennweite von Pros Schräglinsen um 5% ~ 8% als zuvor erhöht.

Name	Riy-DG3 Profis
Gewicht	710g
Abmessungen	13014299,5mm
Sensorart	APS-C
CCD-Größe	23,5 mm × 15,6 mm
Physikalische Pixelgröße	3.9um
Gesamtpixel	120MP
Mindestbelichtungszeitintervall	0,8s
Kamera-Belichtungsmodus	Isochrone/isometrische Exposition
Brennweite	28mm/43mm
Energieversorgung	Gleichmäßige Versorgung (Strom durch Drohne)
Speicherkapazität	640G
Datendownload beschleunigt	≥80M/s
Arbeitstemperatur	-10°C~+40°C
Firmware-Updates	Kostenlos
IP-Rate	IP43