Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Corporate News

Artikel

Artikel
FoU-serie i Rainpoos produktserie

Gennem introduktionen af ​​Hvordan brændvidde påvirker 3D-modelleringsresultater, kan du have en foreløbig forståelse af forbindelsen mellem brændvidden og FOV. Fra indstilling af flyparametre til 3D-modelleringsproces har disse to parametre altid deres plads. Så hvilken effekt har disse to parametre på 3D-modelleringsresultaterne? I denne artikel introducerer vi, hvordan Rainpoo opdagede forbindelsen i processen med produktudvikling, og hvordan man finder en balance mellem modsætningen mellem flyvehøjde og 3D-modelresultat.

1 、 Fra D2 til D3

RIY-D2 er et produkt, der er specielt udviklet til matrikulære undersøgelsesprojekter. Det er også det tidligste skrå kamera, der anvender et drop-down og internt objektivdesign. D2 har høj modelleringsnøjagtighed og god modelleringskvalitet, som er velegnet til scenemodellering med fladt terræn og ikke for høje gulve. For store fald, komplekst terræn og topografi (inklusive højspændingsledninger, skorstene, basestationer og andre højhuse) vil drones flysikkerhed være et stort problem.

 

I faktiske operationer planlagde nogle kunder ikke en god flyvehøjde, hvilket fik dronen til at hænge højspændingsledninger eller ramte basestationen; Eller selvom nogle droner var heldige nok til at passere gennem de farlige steder, fandt de kun ud af, at dronerne var meget tæt på de farlige steder, da de tjekkede luftfotos. Disse farer og skjulte farer forårsager ofte enorme ejendomstab for kunderne.

En basestation viser på billedet, du kan se, at den er meget tæt på dronen, meget sandsynligt at ramme den Derfor har mange kunder givet os forslag: Kan et skråt kamera med lang brændvidde designes til at gøre dronens flyvehøjde højere og gøre flyvningen sikrere? Baseret på kundernes behov, baseret på D2, har vi udviklet en lang brændviddeversion med navnet RIY-D3. Sammenlignet med D2 kan D3 i samme opløsning øge dronens flyvehøjde med ca. 60%.

Under D3's F&U har vi altid troet, at en længere brændvidde kan have en højere flyvehøjde, bedre modelleringskvalitet og højere nøjagtighed. Men efter selve arbejdet fandt vi, at det ikke var som forventet, sammenlignet med D2, 3D-modellen bygget af D3 var relativt anstrengt, og arbejdseffektiviteten var relativt lav.

Navn Riy-D2 / D3
Vægt 850 g
Dimension 190 * 180 * 88 mm
Sensortype APS-C
CMOS en størrelse 23,5 mm × 15,6 mm
Fysisk størrelse på pixel 3.9um
Samlede pixels 120MP
Mininum eksponeringstid interval 1s
Kameraeksponeringstilstand Isokronisk / isometrisk eksponering
brændvidde 20mm / 35mm til D235mm / 50mm til D3
Strømforsyning Ensartet forsyning (strøm med drone)
hukommelseskapacitet 320G
Data download spped ≥70M / s
Arbejdstemperatur -10 ° C ~ + 40 ° C
Firmwareopdateringer Gratis
IP-sats IP 43

2 、 Forbindelsen mellem brændvidde og modelleringskvalitet

Forbindelsen mellem brændvidden og modelleringskvaliteten er ikke let for de fleste kunder at forstå, og selv mange skrå kameraproducenter tror fejlagtigt, at et objektiv med lang brændvidde er nyttigt for modelleringskvaliteten.

 Den aktuelle situation her er: forudsat at andre parametre er de samme, for bygningens facade, jo længere brændvidde, jo værre er modelleringsligheden. Hvilken slags logisk forhold er der involveret her?

I den sidste kunstneriske Hvordan brændvidde påvirker 3D-modelleringsresultater vi har nævnt det:

Under forudsætning af at andre parametre er ens, vil brændvidden kun påvirke flyhøjden. Som vist i ovenstående figur er der to forskellige brændviddeobjektiver, rødt angiver en lang brændvidde og blå angiver en kort brændvidde. Den maksimale vinkel dannet af den lange brændvidde og væggen er α, og den maksimale vinkel dannet af den korte brændvidde og væggen er β. Naturligvis:

Hvad betyder denne "vinkel"? Jo større vinklen mellem kanten af ​​objektivets FOV og væggen er, desto mere vandret er linsen i forhold til væggen. Når der indsamles information om bygningsfacader, kan korte brændlinser indsamle vægoplysninger mere vandret, og 3D-modellerne, der er baseret på det, kan bedre reflektere facadens struktur. Derfor, for scener med facader, jo kortere objektivets brændvidde, jo rigere er de indsamlede facadeoplysninger og jo bedre modelleringskvalitet.

 

For bygninger med udhæng, under betingelse af den samme grundopløsning, jo længere objektivets brændvidde er, desto højere er flyvehøjden for drone, jo flere blinde pletter under udhænget, jo dårligere vil modelleringskvaliteten være. Så i dette scenarie kan D3 med et objektiv med længere brændvidde ikke konkurrere med D2 med et kortere brændviddeobjektiv.

3 、 Modsigelsen mellem droneens flyvehøjde og kvaliteten af ​​3D-modellen

I henhold til den logiske forbindelse af brændvidde og modelkvalitet, hvis objektivets brændvidde er kort nok, og FOV-vinklen er stor nok, er der slet ikke behov for et multilinsekamera. En super vidvinkellins (fish-eye lens) kan indsamle oplysningerne i alle retninger. Som vist nedenfor:

 

Er det ikke fint at designe objektivets brændvidde så kort som muligt?

For ikke at nævne problemet med stor forvrængning forårsaget af den ultrakorte brændvidde. Hvis brændvidden for det skrå kameras orthobjektiv er designet til at være 10 mm, og dataene indsamles med en opløsning på 2 cm, er dronens flyvehøjde kun 51 meter.

 Selvfølgelig, hvis dronen er udstyret med et skråt kamera designet på denne måde til at udføre job, vil det helt sikkert være farligt.

PS: Selvom ultravidvinkellinsen har begrænset brug af scener i skrå fotograferingsmodellering, har den praktisk betydning for Lidar-modellering. Tidligere havde et berømt Lidar-firma kommunikeret med os i håb om, at vi kunne designe et vidvinkelobjektivkamera monteret med Lidar til fortolkning af jorden og teksturopsamling.

4 、 Fra D3 til DG3

D3's F&U fik os til at indse, at for skrå fotografering kan brændvidden ikke være monotont lang eller kort. Længden er tæt forbundet med kvaliteten af ​​modellen, effektiviteten af ​​arbejdet og højden af ​​flyvningen. Så i objektivets FoU er det første spørgsmål, der skal overvejes, hvordan man indstiller brændvidderne på linser?

Selvom den korte brændvidde har god modelleringskvalitet, men flyvehøjden er lav, er den ikke sikker for droneflyvning. For at sikre dronernes sikkerhed skal brændvidden designes længere, men længere brændvidde vil påvirke arbejdseffektiviteten og modelleringskvaliteten. Der er en vis modsætning mellem flyvehøjden og 3D-modelleringskvaliteten. Vi må søge et kompromis mellem disse modsætninger.

Så efter D3, baseret på vores omfattende overvejelse af disse modstridende faktorer, havde vi udviklet DG3 skråt kamera. DG3 tager højde for både 3D-modelleringskvaliteten for D2 og flyvehøjden for D3, samtidig med at der tilføjes et varmeaflednings- og støvfjernelsessystem, så det også kan bruges på fastfløjede eller VTOL-droner. DG3 er det mest populære skrå kamera til Rainpoo, det er også det mest anvendte skrå kamera på markedet.

Navn Riy-DG3
Vægt 650 g
Dimension 170 * 160 * 80mm
Sensortype APS-C
CCD-størrelse 23,5 mm × 15,6 mm
Fysisk størrelse på pixel 3.9um
Samlede pixels 120MP
Mininum eksponeringstid interval 0,8 sek
Kameraeksponeringstilstand Isokronisk / isometrisk eksponering
brændvidde 28mm / 40mm
Strømforsyning Ensartet forsyning (strøm med drone)
hukommelseskapacitet 320 / 640G
Data download spped ≥80M / s
Arbejdstemperatur -10 ° C ~ + 40 ° C
Firmwareopdateringer Gratis
IP-sats IP 43

5 、 Fra DG3 til DG3Pros

RIY-Pros-serien skråt kamera kan opnå bedre modelleringskvalitet. Så hvilket specielt design har professionelle inden for objektivlayout og indstilling af brændvidde? I dette nummer vil vi fortsætte med at introducere designlogikken bag Pros-parametrene.

6, skrå linsevinkel og modelleringskvalitet

Det tidligere indhold nævnte en sådan opfattelse: jo kortere brændvidde, jo større synsvinkel, jo flere bygningsfacadeoplysninger kan indsamles, og jo bedre modelleringskvalitet.

 Ud over at indstille en rimelig brændvidde kan vi selvfølgelig også bruge en anden måde at forbedre modelleringseffekten på: direkte øge vinklen på de skrå linser, som også kan indsamle mere rigelige facadeoplysninger.

 

Men faktisk, selvom indstilling af en større skrå vinkel kan forbedre modelleringskvaliteten, er der også to bivirkninger:

 

1: Arbejdseffektivitet reduceres. Med stigningen i den skrå vinkel øges den udadgående udvidelse af flyruten også meget. Når den skrå vinkel overstiger 45 °, vil flyeffektiviteten falde kraftigt.

For eksempel er det professionelle luftkamera Leica RCD30, dets skrå vinkel kun 30 °, en af ​​grundene til dette design er at øge arbejdseffektiviteten.

2: Hvis den skrå vinkel er for stor, kommer sollys let ind i kameraet og forårsager blænding (især om morgenen og eftermiddagen på en uklar dag). Rainpoo skråt kamera er det tidligste, der vedtager det interne objektivdesign. Dette design svarer til at tilføje en hætte til linserne for at forhindre, at den påvirkes af det skrå sollys.

Især for små droner generelt er deres flygholdning relativt dårlig. Efter at objektivets skrå vinkel og dronens holdning er overlejret, kan let lys let komme ind i kameraet og yderligere forstærke blændingsproblemet.

7 、 Ruteoverlappning og modelleringskvalitet

Ifølge erfaring er det bedst at dække strukturoplysningerne for de fem linsegrupper under flyvning for at sikre modelkvaliteten for ethvert objekt i rummet.

 Dette er let at forstå. For eksempel, hvis vi ønsker at bygge en 3D-model af en gammel bygning, skal modelleringskvaliteten af ​​cirkelflyvningen være meget bedre end kvaliteten af ​​kun at tage et par billeder på fire sider.

Jo mere dækkede fotos, jo mere rumlige og teksturelle oplysninger indeholder den, og jo bedre modelleringskvalitet. Dette er betydningen af ​​flyruteoverlapping for skrå fotografering.

Graden af ​​overlapning er en af ​​de nøglefaktorer, der bestemmer kvaliteten af ​​3D-modellen. I den generelle scene for skrå fotografering er overlapningshastigheden for det meste 80% på vej og 70% sidelæns (de faktiske data er overflødige).

Faktisk er det bestemt bedst at have samme grad af overlapning til sidelæns, men for høj sidelæns overlapning vil drastisk reducere flyeffektiviteten (især for fastfløjede droner), så baseret på effektivitet vil den generelle sidelæns overlapning være lavere end den overskrift overskrift.

 

Tip: I betragtning af arbejdseffektiviteten er den overlappende grad ikke så høj som muligt. Efter at have overskredet en bestemt "standard" har forbedring af den overlappende grad en begrænset effekt på 3D-modellen. I henhold til vores eksperimentelle feedback vil en undertiden øge overlapningen faktisk reducere kvaliteten af ​​modellen. For eksempel for en modelleringsscene med en opløsning på 3 ~ 5 cm er modelleringskvaliteten af ​​lavere overlappende grad undertiden bedre end den højere overlappende grad.

8 、 Forskellen mellem teoretisk overlapning og faktisk overlapning

Før flyvning indstiller vi 80% kurs og 70% sidelæns overlapning, hvilket kun er den teoretiske overlapning. Under flyvningen vil dronen blive påvirket af luftstrømmen,og holdningsændringen vil medføre, at den faktiske overlapning er mindre end den teoretiske overlapning.

Generelt, uanset om det er en multi-rotor eller fastvinget drone, jo dårligere flyveindstilling, jo dårligere er 3D-modelens kvalitet. Fordi de mindre droner med flere rotorer eller fastfløj er lettere i vægt og mindre i størrelse, er de modtagelige for interferens fra ekstern luftstrøm. Deres flyveindstilling er generelt ikke så god som mellemstore / store multi-rotorer eller fastvingede droner, hvilket resulterer i, at den faktiske overlappende grad i noget bestemt grundareal ikke er nok, hvilket i sidste ende påvirker modelleringskvaliteten.

9 、 Vanskeligheder med 3D-modellering af højhuse

Når bygningens højde øges, vil vanskeligheden ved 3D-modellering øges. Den ene er, at den høje bygning øger risikoen for droneflyvning, og den anden er, at når bygningens højde øges, falder overlapningen af ​​de høje dele kraftigt, hvilket resulterer i dårlig kvalitet af 3D-modellen.

1 Indflydelsen af ​​stigende overlapning på 3D Modellering af højhus

For ovenstående problem har mange erfarne kunder fundet en løsning: øg graden af ​​overlapning. Med stigningen i graden af ​​overlapning forbedres modeleffekten i høj grad. Følgende er en sammenligning af de eksperimenter, vi gjorde:

Gennem ovenstående sammenligning finder vi, at: stigningen i graden af ​​overlapning har ringe indflydelse på modelleringskvaliteten for lave bygninger; men har stor indflydelse på modelleringskvaliteten i højhuse.

Når graden af ​​overlapning stiger, øges antallet af luftfotos imidlertid, og tiden til databehandling øges også.

2 Indflydelsen af brændvidde på 3D Modellering af højhus

Vi har draget en sådan konklusion i det foregående indhold:Til facadebygning 3D modelleringsscener, jo længere brændvidde, jo værre modellering kvalitet. For 3D-modellering af høje områder kræves der imidlertid en længere brændvidde for at sikre modelleringskvaliteten. Som vist nedenfor:

Under forhold med samme opløsning og overlappende grad kan det lange brændviddeobjektiv sikre den faktiske overlappende grad af taget og en tilstrækkelig sikker flyvehøjde til at opnå en bedre modelleringskvalitet for højhuse.

For eksempel når DG4pros skrå kamera bruges til at lave 3D-modellering af højhuse, kan det ikke kun opnå god modelleringskvalitet, men nøjagtigheden kan stadig nå 1: 500 matrikulære undersøgelseskrav, hvilket er fordelen ved den lange brændvidde længde linser.

Sag: Et succes tilfælde af skrå fotografering

10, skrå kameraer i RIY-Pros-serien

For at opnå en bedre modelleringskvalitet under forudsætning af den samme opløsning er det nødvendigt at sikre tilstrækkelig overlapning og de store synsfelter. For regioner med store terrænhøjdeforskelle eller høje bygninger er objektivets brændvidde også en vigtig faktor, der påvirker modelleringskvaliteten. Baseret på ovenstående principper har Rainpoo RIY-Pros-skrå kameraer foretaget følgende tre optimeringer på linsen:

1 Skift layout på lenses

For skrå kameraer i Pro-serien er den mest intuitive følelse af, at dens form skifter fra runde til firkantede. Den mest direkte årsag til denne ændring er, at linsernes layout er ændret.

Fordelen ved dette layout er, at kameraets størrelse kan designes til at være mindre, og vægten kan være relativt lettere. Dette layout vil dog resultere i, at den overlappende grad af venstre og højre skrå linser er lavere end front-, midter- og bagperspektivet: det vil sige, området for skygge A er mindre end området for skygge B.

Som vi nævnte før, for at forbedre flyveeffektiviteten er sidelæns overlapning generelt mindre end kursoverlappingen, og dette "surroundlayout" vil yderligere reducere sidelæns overlapning, hvorfor den laterale 3D-model vil være dårligere end overskriften 3D model.

Så for RIY-Pros-serien ændrede Rainpoo linsernes layout til: parallel layout. Som vist nedenfor:

Dette layout ofrer en del af formen og vægten, men fordelen er, at det kan sikre tilstrækkelig sidelæns overlapning og opnå en bedre modelleringskvalitet. I den faktiske flyveplanlægning kan RIY-professionelle endda reducere nogle sidelæns overlapninger for at forbedre flyeffektiviteten.

2 Juster vinklen på skråt lenses

Fordelen ved det "parallelle layout" er, at det ikke kun sikrer tilstrækkelig overlapning, men også øger siden FOV og kan indsamle mere strukturinformation af bygninger.

På dette grundlag øgede vi også brændvidden for de skrå linser, så dens nederste kant faldt sammen med den nederste kant af det tidligere "surroundlayout" -layout, hvilket yderligere øger sidevisningen af ​​vinklen, som vist i følgende figur:

Fordelen ved dette layout er, at selvom vinklen på skrå linser ændres, påvirker det ikke flyeffektiviteten. Og efter at sidelinsens FOV er forbedret kraftigt, kan der indsamles flere facadeoplysninger, og modelleringskvaliteten forbedres naturligvis.

Kontrasteksperimenter viser også, at i forhold til det traditionelle layout af linserne, kan Pro-seriens layout virkelig forbedre sidekvaliteten af ​​3D-modeller.

Til venstre er 3D-modellen bygget af det traditionelle layoutkamera, og den højre er 3D-modellen bygget af Pros-kameraet.

3 Forøg brændvidden på skrå linser

 

RIY-Pros skrå kameraobjektiver skiftes fra det traditionelle "surroundlayout" til et "parallelt layout", og forholdet mellem opløsning i nærheden af ​​punktet og fjernpunktopløsningen på de fotos, der er taget med skrå linser, øges også.

 

For at sikre, at forholdet ikke overstiger den kritiske værdi, øges Pros skrå linse brændvidde med 5% ~ 8% end før.

Navn Riy-DG3 Fordele
Vægt 710 g
Dimension 130 * 142 * 99,5 mm
Sensortype APS-C
CCD-størrelse 23,5 mm × 15,6 mm
Fysisk størrelse på pixel 3.9um
Samlede pixels 120MP
Mininum eksponeringstid interval 0,8 sek
Kameraeksponeringstilstand Isokronisk / isometrisk eksponering
brændvidde 28mm / 43mm
Strømforsyning Ensartet forsyning (strøm med drone)
hukommelseskapacitet 640G
Data download spped ≥80M / s
Arbejdstemperatur -10 ° C ~ + 40 ° C
Firmwareopdateringer Gratis
IP-sats IP 43