Rainpoo өнім сериясының R&D желісі

Фокустық ұзындығы 3D модельдеу нәтижелеріне қалай әсер ететінін енгізу арқылы сіз фокустық қашықтық пен FOV арасындағы байланыс туралы алдын ала түсінікке ие бола аласыз. Ұшу параметрлерін орнатудан бастап 3D модельдеу процесіне дейін бұл екі параметр әрқашан өз орнын алады. Сонымен, бұл екі параметр 3D модельдеу нәтижелеріне қандай әсер етеді? Бұл мақалада біз Rainpoo өнімнің R&D процесіндегі байланысты қалай ашқанын және ұшу биіктігі мен 3D үлгісінің нәтижесі арасындағы қайшылықты қалай табуға болатынын таныстырамыз.

1、D2-ден D3-ке дейін

RIY-D2 - кадастрлық зерттеу жобалары үшін арнайы әзірленген өнім. Бұл сонымен қатар ашылмалы және ішкі объектив дизайнын қабылдайтын ең алғашқы қиғаш камера. D2 жоғары үлгілеу дәлдігіне және жақсы үлгілеу сапасына ие, ол тегіс рельефті және тым биік емес едендерді сахналық модельдеуге жарамды. Дегенмен, үлкен құлау, күрделі рельеф және жер бедері (соның ішінде жоғары вольтты желілер, мұржалар, базалық станциялар және басқа да биік ғимараттар) үшін ұшқышсыз ұшақтың ұшу қауіпсіздігі үлкен проблема болады.

Нақты операцияларда кейбір тұтынушылар ұшудың жақсы биіктігін жоспарламады, бұл дронның жоғары вольтты желілерді ілуіне немесе базалық станцияға соқтығысуына әкелді; Немесе кейбір дрондар қауіпті жерлерден өту бақытына ие болса да, олар аэрофотосуреттерді тексергенде ұшқышсыз ұшақтардың қауіпті жерлерге өте жақын екенін білді.. Бұл қауіптер мен жасырын қауіптер көбінесе тұтынушыларға үлкен материалдық шығын әкеледі.

Фотосуретте базалық станция көрсетілген, сіз оның дронға өте жақын екенін көре аласыз, соғуы мүмкін Сондықтан көптеген тұтынушылар бізге ұсыныстар берді: Ұзын фокустық ұзындықтағы қиғаш камераны дронның ұшу биіктігін жоғарылату және ұшуды қауіпсіз ету үшін жасауға болады ма? Тұтынушының қажеттіліктеріне негізделе отырып, D2 негізінде біз RIY-D3 деп аталатын ұзын фокус қашықтығы нұсқасын жасадық. D2-мен салыстырғанда, дәл осындай рұқсатта D3 ұшқышсыз ұшақтың ұшу биіктігін шамамен 60%-ға арттыра алады.

D3 ҒЗТКЖ барысында біз әрқашан ұзағырақ фокустық қашықтық жоғары ұшу биіктігіне, жақсы модельдеу сапасына және жоғары дәлдікке ие болады деп сендік. Бірақ нақты жұмыстан кейін біз оның күткендей емес екенін анықтадық, D2-мен салыстыру, D3 құрастырған 3D үлгісі салыстырмалы түрде шиеленісті және жұмыс тиімділігі салыстырмалы түрде төмен болды.

Аты	Riy-D2/D3
Салмағы	850 г
Өлшем	19018088мм
Сенсор түрі	APS-C
CMOS өлшемі	23,5мм×15,6мм
Пиксельдің физикалық өлшемі	3,9 мм
Жалпы пикселдер	120 МП
Минималды экспозиция уақыт аралығы	1с
Камера экспозициясы режимі	Изохрондық/изометриялық экспозиция
фокус ұзындығы	D2 үшін 20мм/35ммD3 үшін 35мм/50мм
Нәр беруші	Бірыңғай жабдықтау (дрон арқылы қуат)
жады сыйымдылығы	320Г
Деректерді жүктеу жылдамдығы	≥70М/с
Жұмыс температурасы	-10°C~+40°C
Микробағдарлама жаңартулары	Тегін
IP жылдамдығы	IP 43

2、Фокус ұзындығы мен модельдеу сапасы арасындағы байланыс

Фокус қашықтығы мен модельдеу сапасы арасындағы байланысты тұтынушылардың көпшілігі түсіну оңай емес, тіпті көптеген қиғаш камера өндірушілері ұзын фокустық қашықтық объективі сапаны модельдеу үшін пайдалы деп қателеседі.

Мұндағы нақты жағдай: ғимараттың қасбеті үшін басқа параметрлер бірдей болған жағдайда, фокустық қашықтық неғұрлым ұзағырақ болса, модельдеу теңдігі соғұрлым нашар болады. Мұнда қандай логикалық қатынас бар?

Соңғы өнерде Фокус ұзындығы 3D модельдеу нәтижелеріне қалай әсер етеді біз мынаны атап өттік:

Басқа параметрлер бірдей болған жағдайда, фокустық қашықтық тек ұшу биіктігіне әсер етеді. Жоғарыдағы суретте көрсетілгендей, екі түрлі фокустық линзалар бар, қызыл - ұзын фокустық линзаны, ал көк - қысқа фокустық линзаны білдіреді. Ұзын фокустық линза мен қабырға түзетін ең үлкен бұрыш α, ал қысқа фокустық линза мен қабырға түзетін ең үлкен бұрыш β. Әлбетте:

Бұл «бұрыш» нені білдіреді? Линзаның FOV жиегі мен қабырға арасындағы бұрыш неғұрлым үлкен болса, қабырғаға қатысты линза соғұрлым көлденең болады. Ғимараттың қасбеттері туралы ақпаратты жинаған кезде, қысқа фокустық линзалар қабырға туралы ақпаратты көлденеңінен жинай алады, ал оған негізделген 3D модельдер қасбеттің құрылымын жақсы көрсете алады. Сондықтан қасбеттері бар көріністер үшін линзаның фокустық қашықтығы неғұрлым қысқа болса, соғұрлым жиналған қасбеттік ақпарат бай болады және модельдеу сапасы соғұрлым жақсы болады.

Карнизі бар ғимараттар үшін, жердегі бірдей рұқсат жағдайында, линзаның фокустық аралығы неғұрлым ұзағырақ болса, ұшқышсыз ұшу биіктігі неғұрлым жоғары болса, карниздің астындағы соқыр дақтар соғұрлым көп болса, модельдеу сапасы соғұрлым нашар болады. Осылайша, бұл сценарийде фокустық қашықтығы ұзағырақ линзасы бар D3 фокустық қашықтығы қысқарақ линзасы бар D2-мен бәсекелесе алмайды.

3、Дронның ұшу биіктігі мен 3D моделінің сапасы арасындағы қайшылық

Фокустық қашықтықтың логикалық байланысы мен модельдің сапасына сәйкес, егер линзаның фокустық арақашықтығы жеткілікті қысқа болса және FOV бұрышы жеткілікті үлкен болса, көп объективті камера мүлдем қажет емес. Өте кең бұрышты линза (балық көзінің линзасы) барлық бағыттар туралы ақпаратты жинай алады. Төменде көрсетілгендей:

Линзаның фокустық аралығын мүмкіндігінше қысқа етіп жасау жақсы емес пе?

Ультра қысқа фокустық қашықтыққа байланысты үлкен бұрмалану мәселесін айтпағанның өзінде. Егер қиғаш камераның орто линзасының фокустық қашықтығы 10 мм етіп есептелсе және деректер 2 см рұқсатта жиналса, дронның ұшу биіктігі небәрі 51 метрді құрайды.

Дрон жұмыстарды орындау үшін осылай жасалған қиғаш камерамен жабдықталған болса, оның қауіпті болары анық.

PS: ультра кең бұрышты объектив қиғаш фотосуретті модельдеуде көріністерді шектеулі пайдалануына қарамастан, оның Lidar модельдеу үшін практикалық маңызы бар. Бұрын бір атақты Lidar компаниясы бізбен байланысып, жердегі нысандарды түсіндіру және текстураны жинау үшін Lidar-мен орнатылған кең бұрышты объективті аэрокамераны құрастырамыз деп үміттенген болатын.

4、D3-тен DG3-ке дейін

D3 ғылыми-зерттеу жұмыстары қиғаш суретке түсіру үшін фокустық қашықтық монотонды түрде ұзақ немесе қысқа болуы мүмкін емес екенін түсінуге мүмкіндік берді. Ұзындығы модельдің сапасына, жұмыс тиімділігіне және ұшу биіктігіне тығыз байланысты. Сонымен, объективті R&D-де қарастырылатын бірінші сұрақ: линзалардың фокустық қашықтықтарын қалай орнатуға болады?

Қысқа фокуста жақсы модельдеу сапасы бар, бірақ ұшу биіктігі төмен болғанымен, ол дронның ұшуы үшін қауіпсіз емес. Дрондардың қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін фокус аралығы ұзағырақ жобалануы керек, бірақ ұзағырақ фокус аралығы жұмыс тиімділігі мен модельдеу сапасына әсер етеді. Ұшу биіктігі мен 3D модельдеу сапасы арасында белгілі бір қайшылық бар. Біз осы қайшылықтардың арасында ымыраға келуге тиіспіз.

Осылайша, D3-тен кейін осы қарама-қайшы факторларды жан-жақты қарастыра отырып, біз DG3 көлбеу камерасын жасадық. DG3 D2 моделінің 3D модельдеу сапасын да, D3 ұшу биіктігін де ескереді, сонымен қатар оны тұрақты қанатты немесе VTOL ұшқышсыз ұшақтарында да қолдануға болатын жылуды тарату және шаңды кетіру жүйесін қосады. DG3 - Rainpoo үшін ең танымал қиғаш камера, ол сонымен қатар нарықтағы ең көп қолданылатын қиғаш камера.

Аты	Riy-DG3
Салмағы	650 г
Өлшем	17016080мм
Сенсор түрі	APS-C
CCD өлшемі	23,5мм×15,6мм
Пиксельдің физикалық өлшемі	3,9 мм
Жалпы пикселдер	120 МП
Минималды экспозиция уақыт аралығы	0,8 с
Камера экспозициясы режимі	Изохрондық/изометриялық экспозиция
фокус ұзындығы	28мм/40мм
Нәр беруші	Бірыңғай жабдықтау (дрон арқылы қуат)
жады сыйымдылығы	320/640G
Деректерді жүктеу жылдамдығы	≥80М/с
Жұмыс температурасы	-10°C~+40°C
Микробағдарлама жаңартулары	Тегін
IP жылдамдығы	IP 43

5、DG3 бастап DG3Pros дейін

RIY-Pros сериясының қиғаш камерасы жақсырақ модельдеу сапасына қол жеткізе алады. Сонымен, объектив орналасуы мен фокус қашықтығы параметрінде Pros қандай ерекше дизайнға ие? Бұл шығарылымда біз Pros параметрлерінің артындағы дизайн логикасын енгізуді жалғастырамыз.

6、Қиғаш линза бұрышы және модельдеу сапасы

Алдыңғы мазмұнда мұндай көрініс айтылған: фокус аралығы неғұрлым қысқа болса, көру бұрышы соғұрлым үлкен болады, соғұрлым ғимарат қасбеті туралы ақпаратты жинауға болады және модельдеу сапасы соғұрлым жақсы болады.

Тиімді фокустық қашықтықты орнатудан басқа, әрине, біз модельдеу әсерін жақсартудың басқа әдісін де пайдалана аламыз: қиғаш линзалардың бұрышын тікелей ұлғайтады, бұл сонымен қатар қасбет туралы көбірек ақпаратты жинай алады.

Бірақ шын мәнінде, үлкен көлбеу бұрыш орнату модельдеу сапасын жақсартуға мүмкіндік берсе де, екі жанама әсер де бар:

1: Жұмыс тиімділігі төмендейді. Қиғаш бұрыштың ұлғаюымен ұшу бағытының сыртқы кеңеюі де айтарлықтай артады. Көлбеу бұрышы 45 ° асқанда ұшу тиімділігі күрт төмендейді.

Мысалы, кәсіби әуе камерасы Leica RCD30, оның қиғаш бұрышы бар болғаны 30 °, бұл дизайнның себептерінің бірі жұмыс тиімділігін арттыру болып табылады.

2:Егер қиғаш бұрыш тым үлкен болса, күн сәулесі камераға оңай еніп, жарқырауды тудырады (әсіресе бұлыңғыр күннің таңертең және түстен кейін). Rainpoo көлбеу камерасы ішкі объектив дизайнын ең ерте қабылдаған. Бұл дизайн линзаларға күн сәулесінің қиғаш түсуіне жол бермеу үшін сорғышты қосумен бірдей.

Әсіресе шағын дрондар үшін, жалпы алғанда, олардың ұшуға деген көзқарасы салыстырмалы түрде нашар. Объективтің қиғаш бұрышы мен ұшқышсыз ұшқыштың қатынасы салынғаннан кейін, адасқан жарық камераға оңай еніп, жарқырау мәселесін одан әрі күшейтеді.

7、Маршруттың қабаттасуы және модельдеу сапасы

Тәжірибе бойынша, модельдің сапасын қамтамасыз ету үшін ғарыштағы кез келген объект үшін ұшу кезінде линзаның бес тобының текстуралық ақпаратын жабу жақсы.

Мұны түсіну оңай. Мысалы, көне ғимараттың 3D моделін құрастырғымыз келсе, төрт жағынан аз ғана суретке түсіру сапасынан шеңбер бойымен ұшудың модельдеу сапасы әлдеқайда жоғары болуы керек.

Неғұрлым жабық фотосуреттер болса, соғұрлым кеңістіктік және текстуралық ақпарат қамтылады және модельдеу сапасы соғұрлым жоғары болады. Бұл қиғаш суретке түсіру үшін ұшу маршрутының қабаттасуының мағынасы.

Үш өлшемді модельдің сапасын анықтайтын негізгі факторлардың бірі қабаттасу дәрежесі болып табылады. Көлбеу суретке түсірудің жалпы сахнасында қабаттасу жиілігі негізінен 80% тақырыпты және 70% бүйірді құрайды (нақты деректер артық).

Шындығында, бүйірлер үшін бірдей қабаттасу дәрежесіне ие болғаны дұрыс, бірақ тым жоғары бүйірлік қабаттасу ұшу тиімділігін күрт төмендетеді (әсіресе тұрақты қанатты дрондар үшін), сондықтан тиімділікке негізделген жалпы бүйірлік қабаттасу төменірек болады. тақырыптың қабаттасуы.

Кеңестер: Жұмыс тиімділігін ескере отырып, қабаттасу дәрежесі мүмкіндігінше жоғары емес. Белгілі бір «стандартты» асырғаннан кейін қабаттасу дәрежесін жақсарту 3D үлгісіне шектеулі әсер етеді. Біздің эксперименттік кері байланысымызға сәйкес, кейде қабаттасуды арттыру модельдің сапасын шынымен төмендетеді. Мысалы, 3 ~ 5 см ажыратымдылықтағы модельдеу сахнасы үшін төменгі қабаттасу дәрежесінің үлгілеу сапасы кейде жоғары қабаттасу дәрежесінен жақсырақ болады.

8、Теориялық қабаттасу мен нақты қабаттасу арасындағы айырмашылық

Ұшу алдында біз 80% бағыт пен 70% бүйірлік қабаттасуды орнаттық, бұл жай ғана теориялық қабаттасу. Ұшу кезінде дронға ауа ағыны әсер етеді,және көзқарастың өзгеруі нақты қабаттасудың теориялық қабаттасудан аз болуына әкеледі.

Тұтастай алғанда, ол көп роторлы немесе тұрақты қанатты ұшқышсыз ұшқышсыз болсын, ұшуға деген көзқарасы неғұрлым нашар болса, 3D моделінің сапасы соғұрлым нашар болады. Кішірек көп роторлы немесе бекітілген қанатты ұшқышсыз ұшақтардың салмағы жеңіл және өлшемі кішірек болғандықтан, олар сыртқы ауа ағынының кедергілеріне сезімтал. Олардың ұшу қатынасы әдетте орташа/үлкен көп роторлы немесе бекітілген қанатты ұшқышсыз ұшақтар сияқты жақсы емес, нәтижесінде жердің белгілі бір аймағында нақты қабаттасу дәрежесі жеткіліксіз, бұл модельдеу сапасына әсер етеді.

9、Көп қабатты үйлерді 3D модельдеудегі қиындықтар

Ғимараттың биіктігі ұлғайған сайын 3D модельдеу қиындығы артады. Бірі – көпқабатты ғимарат дронның ұшу қаупін арттырады, екіншісі – ғимарат биіктігі ұлғайған сайын биік бөліктердің қабаттасуы күрт төмендейді, соның салдарынан 3D моделінің сапасы нашар болады.

1 Үстінде қабаттасулардың әсері 3D Көпқабатты үйлердің сапасын модельдеу

Жоғарыда аталған мәселе бойынша көптеген тәжірибелі тұтынушылар шешім тапты: қабаттасу дәрежесін арттыру. Шынында да, қабаттасу дәрежесінің жоғарылауымен модель әсері айтарлықтай жақсарады. Төменде біз жасаған эксперименттердің салыстырылуы берілген:

Жоғарыда келтірілген салыстыру арқылы біз мынаны көреміз: қабаттасу дәрежесінің жоғарылауы аз қабатты ғимараттарды модельдеу сапасына аз әсер етеді; бірақ көп қабатты үйлердің модельдеу сапасына үлкен әсер етеді.

Дегенмен, қабаттасу дәрежесі артқан сайын аэрофотосуреттер саны артады және деректерді өңдеу уақыты да артады.

2 әсері фокус ұзындығы қосулы 3D Көпқабатты үйлердің сапасын модельдеу

Біз алдыңғы мазмұнда осындай қорытынды жасадық:Үшін қасбеттік құрылыс 3D модельдеу көріністері, фокус аралығы неғұрлым ұзағырақ болса, модельдеу соғұрлым нашар болады сапасы. Дегенмен, биік аймақтарды 3D модельдеу үшін модельдеу сапасын қамтамасыз ету үшін ұзағырақ фокус аралығы қажет. Төменде көрсетілгендей:

Бірдей ажыратымдылық пен қабаттасу дәрежесі жағдайында ұзын фокустық қашықтық объективі шатырдың нақты қабаттасу дәрежесін және көпқабатты ғимараттарды модельдеу сапасын жақсарту үшін жеткілікті қауіпсіз ұшу биіктігін қамтамасыз ете алады.

Мысалы, DG4pros қиғаш камерасы көпқабатты үйлерді 3D модельдеу үшін пайдаланылғанда, ол жақсы үлгілеу сапасына қол жеткізіп қана қоймай, дәлдік әлі де 1: 500 кадастрлық зерттеу талаптарына жетуі мүмкін, бұл ұзақ фокустың артықшылығы болып табылады. ұзындығы линзалар.

Іс: Қиғаш суретке түсірудің сәтті оқиғасы

10、RIY-Pros сериясының қиғаш камералары

Жақсырақ модельдеу сапасына қол жеткізу үшін бірдей ажыратымдылық жағдайында жеткілікті қабаттасуды және үлкен көру өрістерін қамтамасыз ету қажет. Жер бедерінің биіктіктері үлкен айырмашылықтары бар аймақтар немесе биік ғимараттар үшін линзаның фокустық қашықтығы да модельдеу сапасына әсер ететін маңызды фактор. Жоғарыда көрсетілген принциптерге сүйене отырып, Rainpoo RIY-Pros сериясының қиғаш камералары объективте келесі үш оңтайландыруды жасады:

1 Линзаның орналасуын өзгертіңізses

Pros сериясының қиғаш камералары үшін оның пішінінің дөңгелектен шаршыға өзгеруі ең интуитивті сезім болып табылады. Бұл өзгерістің ең тікелей себебі - линзалардың орналасуының өзгеруі.

Бұл орналасудың артықшылығы камера өлшемін кішірек етіп жасауға болады және салмағы салыстырмалы түрде жеңілірек болуы мүмкін. Дегенмен, бұл орналасу сол және оң жақ қиғаш линзалардың қабаттасу дәрежесінің алдыңғы, ортаңғы және артқы перспективалардан төмен болуына әкеледі: яғни А көлеңкесінің ауданы В көлеңкесінің ауданынан кішірек.

Жоғарыда айтқанымыздай, ұшу тиімділігін арттыру үшін, бүйірлік қабаттасу әдетте тақырыптың қабаттасуынан кішірек болады және бұл «көлемді орналасу» бүйірлік қабаттасуды одан әрі азайтады, сондықтан бүйірлік 3D үлгісі 3D тақырыбына қарағанда нашаррақ болады. үлгі.

Сонымен, RIY-Pros сериясы үшін Rainpoo линзалардың орналасуын келесіге өзгертті: параллель орналасу. Төменде көрсетілгендей:

Бұл орналасу пішіні мен салмағының бір бөлігін құрбан етеді, бірақ артықшылығы - ол жеткілікті бүйірлік қабаттасуды қамтамасыз ете алады және жақсы үлгілеу сапасына қол жеткізе алады. Нақты ұшуды жоспарлау кезінде RIY-Pros ұшу тиімділігін арттыру үшін кейбір бүйірлік қабаттасуды азайта алады.

2 бұрышын реттеңіз қиғаш ленсеs

«Параллельді орналасудың» артықшылығы, ол жеткілікті қабаттасуды қамтамасыз етіп қана қоймайды, сонымен қатар бүйірлік FOV-ді арттырады және ғимараттардың көбірек текстуралық ақпаратын жинай алады.

Осының негізінде біз сондай-ақ қиғаш линзалардың фокустық аралығын оның төменгі жиегі алдыңғы «көлемді орналасу» орналасуының төменгі жиегімен сәйкес келетіндей етіп, келесі суретте көрсетілгендей бұрыштың бүйірлік көрінісін одан әрі ұлғайттық:

Бұл орналасудың артықшылығы - қиғаш линзалардың бұрышы өзгергенімен, ұшу тиімділігіне әсер етпейді. Бүйірлік линзалардың FOV көрсеткіші айтарлықтай жақсарғаннан кейін қасбет туралы көбірек мәліметтерді жинауға болады және модельдеу сапасы, әрине, жақсарады.

Контраст эксперименттері сонымен қатар линзалардың дәстүрлі орналасуымен салыстырғанда Pros сериясының орналасуы 3D модельдерінің бүйірлік сапасын шынымен жақсарта алатынын көрсетеді.

Сол жақта - дәстүрлі орналасу камерасымен жасалған 3D үлгісі, ал оң жақта - Pros камерасымен жасалған 3D үлгісі.

3 Фокус ұзындығын арттырыңыз қиғаш линзалар

RIY-Pros қиғаш камераларының объективтері дәстүрлі «көлемді орналасудан» «параллель орналасуға» өзгертілді және қиғаш линзалар түсірген фотосуреттердің жақын нүктенің алыс нүктелік ажыратымдылығына қатынасы да артады.

Пропорцияның сыни мәннен аспауын қамтамасыз ету үшін Pros қиғаш линзаларының фокустық қашықтығы бұрынғыға қарағанда 5% ~ 8% ұлғайтылды.

Аты	Riy-DG3 Pros
Салмағы	710 г
Өлшем	13014299,5мм
Сенсор түрі	APS-C
CCD өлшемі	23,5мм×15,6мм
Пиксельдің физикалық өлшемі	3,9 мм
Жалпы пикселдер	120 МП
Минималды экспозиция уақыт аралығы	0,8 с
Камера экспозициясы режимі	Изохрондық/изометриялық экспозиция
фокус ұзындығы	28мм/43мм
Нәр беруші	Бірыңғай жабдықтау (дрон арқылы қуат)
жады сыйымдылығы	640Г
Деректерді жүктеу жылдамдығы	≥80М/с
Жұмыс температурасы	-10°C~+40°C
Микробағдарлама жаңартулары	Тегін
IP жылдамдығы	IP 43