Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

Corporate News

Artikkel

Artikkel
FoU-serie i Rainpoos produktserie

Gjennom introduksjonen av Hvordan brennvidde påvirker 3D-modelleringsresultater, kan du ha en foreløpig forståelse av sammenhengen mellom brennvidden og FOV. Fra innstillingen av flyparametrene til 3D-modelleringsprosessen har disse to parametrene alltid sin plass. Så hvilken effekt har disse to parametrene på 3D-modelleringsresultatene? I denne artikkelen vil vi introdusere hvordan Rainpoo oppdaget sammenhengen i prosessen med produktutvikling, og hvordan man finner en balanse mellom motsetningen mellom flyhøyde og 3D-modellresultat.

1 、 Fra D2 til D3

RIY-D2 er et produkt spesielt utviklet for matrikkelundersøkelsesprosjekter. Det er også det tidligste skrå kameraet som vedtar en drop-down og intern linse design. D2 har høy modelleringsnøyaktighet og god modelleringskvalitet, som er egnet for scenemodellering med flatt terreng og ikke for høye gulv. Imidlertid vil flysikkerheten til dronen være et stort problem for store fall, komplekst terreng og topografi (inkludert høyspentlinjer, skorsteiner, basestasjoner og andre høyhus).

 

I faktiske operasjoner planla ikke noen kunder en god flyhøyde, noe som førte til at dronen hengte høyspentlinjer eller traff basestasjonen; Eller selv om noen droner var heldige nok til å passere gjennom de farlige stedene, fant de bare ut at dronene var veldig nær de farlige stedene da de sjekket flyfotoene. Disse farene og skjulte farene forårsaker ofte enorme tap av eiendom for kundene.

En basestasjon viser på bildet, du kan se at den er veldig nær dronen, sannsynligvis vil slå på Derfor har mange kunder gitt oss forslag: Kan et skrå kamera med lang brennvidde utformes for å gjøre flyhøyden på dronen høyere og gjøre flyet tryggere? Basert på kundebehov, basert på D2, har vi utviklet en lang brennviddeversjon kalt RIY-D3. Sammenlignet med D2, i samme oppløsning, kan D3 øke flyhøyden på dronen med ca 60%.

Under FoU på D3 har vi alltid trodd at en lengre brennvidde kan ha høyere flyhøyde, bedre modelleringskvalitet og høyere nøyaktighet. Men etter selve arbeidet fant vi ut at det ikke var som forventet, sammenlignet med D2, 3D-modellen bygget av D3 var relativt anstrengt, og arbeidseffektiviteten var relativt lav.

Navn Riy-D2 / D3
Vekt 850g
Dimensjon 190 * 180 * 88mm
Sensortype APS-C
CMOS en størrelse 23,5 mm × 15,6 mm
Fysisk størrelse på piksel 3.9um
Totalt antall piksler 120MP
Mininum eksponerings tidsintervall 1s
Kameraeksponeringsmodus Isokronisk / isometrisk eksponering
brennvidde 20mm / 35mm for D235mm / 50mm for D3
Strømforsyning Ensartet forsyning (strøm med drone)
minnekapasitet 320G
Data nedlasting spped ≥70M / s
Arbeidstemperatur -10 ° C ~ + 40 ° C
Fastvareoppdateringer Gratis
IP-rate IP 43

2 、 Forbindelsen mellom brennvidde og modelleringskvalitet

Forbindelsen mellom brennvidden og modelleringskvaliteten er ikke lett for de fleste kunder å forstå, og til og med mange skrå kameraprodusenter tror feilaktig at et objektiv med lang brennvidde er nyttig for modelleringskvalitet.

 Den faktiske situasjonen her er: med den forutsetning at andre parametere er like, for bygningsfasaden, jo lengre brennvidde, jo verre er modelljevnheten. Hva slags logisk forhold er involvert her?

I det siste kunstneriske Hvordan brennvidde påvirker 3D-modelleringsresultater vi har nevnt at:

Under forutsetningen om at andre parametere er de samme, vil brennvidden bare påvirke flyhøyden. Som vist i figuren ovenfor, er det to forskjellige brennlinser, rødt indikerer en lang brennvidde og blå indikerer en kort brennvidde. Den maksimale vinkelen som dannes av den lange fokallinsen og veggen er α, og den maksimale vinkelen dannet av den korte fokallinsen og veggen er β. Åpenbart:

Hva betyr denne "vinkelen"? Jo større vinkelen mellom kanten på FOV på linsen og veggen er, desto mer horisontal er linsen i forhold til veggen. Når du samler inn informasjon om fasader, kan korte brennlinser samle vegginformasjon mer horisontalt, og 3D-modellene basert på den kan gjenspeile fasadens struktur bedre. Derfor, for scener med fasader, jo kortere brennvidde på linsen, jo rikere er den innsamlede fasadeinformasjonen og jo bedre modelleringskvaliteten.

 

For bygninger med takfot, under forutsetning av samme bakkeoppløsning, jo lenger objektivets brennvidde er, jo høyere dronehøyde, jo flere blinde flekker under takfoten, desto dårligere vil modelleringskvaliteten være. Så i dette scenariet kan ikke D3 med en lengre brennvidde linse konkurrere med D2 med en kortere brennvidde.

3 、 Motsetningen mellom flyhøyden til dronen og kvaliteten på 3D-modellen

I henhold til den logiske forbindelsen til brennvidden og kvaliteten på modellen, er det ikke behov for noe flerlinsekamera i det hele tatt hvis brennvidden på linsen er kort nok og FOV-vinkelen er stor nok. En super vidvinkelobjektiv (fish-eye lens) kan samle informasjonen i alle retninger. Som vist under:

 

Er det ikke greit å utforme linsens brennvidde så kort som mulig?

For ikke å nevne problemet med stor forvrengning forårsaket av den ultrakorte brennvidden. Hvis brennvidden til ortosobjektivet til det skrå kameraet er designet til å være 10 mm, og dataene blir samlet inn med en oppløsning på 2 cm, er flyhøyden på dronen bare 51 meter.

 Åpenbart, hvis dronen er utstyrt med et skrått kamera designet på denne måten for å gjøre jobber, vil det definitivt være farlig.

PS: Selv om ultravidvinkellinsen har begrenset bruk av scener i skrå fotomodellering, har den praktisk betydning for Lidar-modellering. Tidligere hadde et kjent Lidar-selskap kommunisert med oss ​​og håpet oss å designe et vidvinkelobjektivkamera montert med Lidar for tolkning og teksturering av bakken.

4, Fra D3 til DG3

FoU av D3 fikk oss til å innse at for skrå fotografering kan brennvidden ikke være monotont lang eller kort. Lengden er nært knyttet til modellens kvalitet, effektiviteten i arbeidet og flyhøyden. Så i linsens FoU er det første spørsmålet å vurdere: hvordan sette brennvidden til linser?

Selv om kortfokal har god modelleringskvalitet, men flyhøyden er lav, er det ikke trygt for dronefly. For å sikre sikkerheten til droner, må brennvidden utformes lenger, men lengre brennvidde vil påvirke arbeidseffektiviteten og modelleringskvaliteten. Det er en viss motsetning mellom flyhøyden og 3D-modelleringskvaliteten. Vi må søke et kompromiss mellom disse motsetningene.

Så etter D3, basert på vår omfattende vurdering av disse motstridende faktorene, hadde vi utviklet DG3 skrått kamera. DG3 tar hensyn til både 3D-modelleringskvaliteten til D2 og flygehøyden til D3, samtidig som det tilfører et varmesprednings- og støvfjerningssystem, slik at det også kan brukes på fastvingede eller VTOL-droner. DG3 er det mest populære skrå kameraet for Rainpoo, det er også det mest brukte skrå kameraet på markedet.

Navn Riy-DG3
Vekt 650g
Dimensjon 170 * 160 * 80mm
Sensortype APS-C
CCD-størrelse 23,5 mm × 15,6 mm
Fysisk størrelse på piksel 3.9um
Totalt antall piksler 120MP
Mininum eksponerings tidsintervall 0,8 sek
Kameraeksponeringsmodus Isokronisk / isometrisk eksponering
brennvidde 28mm / 40mm
Strømforsyning Ensartet forsyning (strøm med drone)
minnekapasitet 320 / 640G
Data nedlasting spped ≥80M / s
Arbeidstemperatur -10 ° C ~ + 40 ° C
Fastvareoppdateringer Gratis
IP-rate IP 43

5, fra DG3 til DG3Pros

RIY-Pros-serien skrå kamera kan oppnå bedre modelleringskvalitet. Så hvilken spesiell design har Pros i linseoppsett og innstilling av brennvidde? I denne utgaven vil vi fortsette å introdusere design-logikken bak Pros-parametrene.

6 、 Skrå linsevinkel og modelleringskvalitet

Det forrige innholdet nevnte et slikt syn: jo kortere brennvidde, jo større synsvinkel, jo mer informasjon om bygningsfasade kan samles inn, og jo bedre modelleringskvalitet.

 I tillegg til å sette en rimelig brennvidde, kan vi selvfølgelig også bruke en annen måte å forbedre modelleringseffekten på: øker vinkelen på de skrå linsene direkte, som også kan samle mer rikelig informasjon om fasaden.

 

Men faktisk, selv om innstilling av en større skrå vinkel kan forbedre modelleringskvaliteten, er det også to bivirkninger:

 

1: Arbeidseffektivitet vil reduseres. Med økningen av den skrå vinkelen, vil den utvidede utvidelsen av flyruten også øke mye. Når den skrå vinkelen overstiger 45 °, vil flyeffektiviteten synke kraftig.

For eksempel er det profesjonelle luftkameraet Leica RCD30, den skrå vinkelen bare 30 °, en av grunnene til dette designet er å øke arbeidseffektiviteten.

2: Hvis den skrå vinkelen er for stor, kommer sollys lett inn i kameraet og forårsaker gjenskinn (spesielt om morgenen og ettermiddagen på en disig dag). Rainpoo skrått kamera er det tidligste å vedta den interne linsedesignen. Denne designen tilsvarer å legge til en hette til linsene for å forhindre at den blir påvirket av det skrå sollys.

Spesielt for små droner, generelt, er flyholdningene relativt dårlige. Etter at linsens skrå vinkel og dronens holdning er lagt over, kan svakt lys lett komme inn i kameraet, noe som ytterligere forsterker blendingproblemet.

7 、 Ruteoverlapping og modelleringskvalitet

Ifølge erfaring, for å sikre modellkvaliteten, for ethvert objekt i rommet, er det best å dekke teksturinformasjonen til de fem gruppene linser under flyturen.

 Dette er lett å forstå. For eksempel, hvis vi ønsker å bygge en 3D-modell av en gammel bygning, må modelleringskvaliteten til sirkelflygingen være mye bedre enn kvaliteten på å ta bare noen få bilder på fire sider.

Jo mer dekkede bilder, jo mer romlig og teksturinformasjon inneholder den, og jo bedre modelleringskvalitet. Dette er betydningen av flyruteoverlapping for skrå fotografering.

Graden av overlapping er en av nøkkelfaktorene som bestemmer kvaliteten på 3D-modellen. I den generelle scenen for skrå fotografering er overlappingsfrekvensen for det meste 80% på vei og 70% sidelengs (de faktiske dataene er overflødige).

Faktisk er det absolutt best å ha samme grad av overlapping for sidelengs, men for høy sideoverlapping vil drastisk redusere flyeffektiviteten (spesielt for fastvingede droner), så basert på effektivitet vil den generelle sideveisoverlappingen være lavere enn overskrift overskrift.

 

Tips: Med tanke på arbeidseffektiviteten er den overlappende graden ikke så høy som mulig. Etter å ha overskredet en viss "standard" har forbedring av den overlappende graden en begrenset effekt på 3D-modellen. I følge våre eksperimentelle tilbakemeldinger vil noen ganger å øke overlappingen faktisk redusere kvaliteten på modellen. For eksempel, for en modelleringsscene med en oppløsning på 3 ~ 5 cm, er modelleringskvaliteten med lavere overlappende grad noen ganger bedre enn den høyere overlappende graden.

8 、 Forskjellen mellom teoretisk overlapping og faktisk overlapping

Før flyturen setter vi 80% kurs og 70% sideveis overlapping, som bare er den teoretiske overlappingen. I flyturen vil dronen bli påvirket av luftstrømmen,og holdningsendringen vil føre til at den faktiske overlappingen blir mindre enn den teoretiske overlappingen.

Generelt, enten det er en multi-rotor eller fastvinget drone, jo dårligere flyholdning, jo dårligere er 3D-modellens kvalitet. Fordi de mindre dronene med flere rotorer eller fastfløyer er lettere i vekt og mindre i størrelse, er de utsatt for forstyrrelser fra ekstern luftstrøm. Flyinnstillingen deres er generelt ikke så god som for middels / store flerrotorer eller fastvingede droner, noe som resulterer i at den faktiske overlappende graden i et visst bestemt grunnområde ikke er nok, noe som til slutt påvirker modelleringskvaliteten.

9 、 Vanskeligheter med 3D-modellering av høyhus

Når høyden på bygningen øker, vil vanskeligheten med 3D-modellering øke. Det ene er at høyhuset vil øke risikoen for droneflukt, og det andre er at når høyden på bygningen øker, faller overlappingen av høyhusdelene kraftig, noe som resulterer i dårlig kvalitet på 3D-modellen.

1 Innflytelsen av økende overlapping på 3D Modellering av høyhus

For det ovennevnte problemet har mange erfarne kunder funnet en løsning: øke graden av overlapping. Faktisk, med økningen av graden av overlapping, vil modelleffekten bli betydelig forbedret. Følgende er en sammenligning av eksperimentene vi gjorde:

Gjennom ovenstående sammenligning vil vi finne at: økningen i graden av overlapping har liten innflytelse på modelleringskvaliteten til lave bygninger; men har stor innflytelse på modelleringskvaliteten til høyhus.

Men når graden av overlapping øker, vil antallet flybilder øke, og tiden for databehandling vil også øke.

2 Innflytelsen av brennvidde på 3D Modellering av høyhus

Vi har gjort en slik konklusjon i forrige innhold:Til fasadebygging 3D modelleringsscener, jo lenger brennvidde, jo verre modellering kvalitet. For 3D-modellering av høye områder kreves det imidlertid en lengre brennvidde for å sikre modelleringskvaliteten. Som vist under:

Under forhold med samme oppløsning og overlappende grad, kan objektivet med lang brennvidde sikre den faktiske overlappende graden av taket og tilstrekkelig sikker flyghøyde for å oppnå bedre modelleringskvalitet for høye bygninger.

For eksempel når DG4pros skrå kamera brukes til å gjøre 3D-modellering av høye bygninger, kan det ikke bare oppnå god modelleringskvalitet, men nøyaktigheten kan likevel nå 1: 500 kadastrale undersøkelseskrav, noe som er fordelen med lang fokus lengde linser.

Sak: En suksess tilfelle av skrå fotografering

10 、 RIY-Pros-serien skrå kameraer

For å oppnå en bedre modelleringskvalitet, under forutsetning av samme oppløsning, er det nødvendig å sikre tilstrekkelig overlapping og de store synsfeltene. For regioner med store terrenghøydeforskjeller eller høye bygninger er objektivets brennvidde også en viktig faktor som påvirker modelleringskvaliteten. Basert på de ovennevnte prinsippene, har Rainpoo RIY-Pros-serien skrå kameraer gjort følgende tre optimaliseringer på linsen:

1 Endre utformingen av lenkenses

For Pros-seriens skrå kameraer er den mest intuitive følelsen at formen endres fra rund til kvadrat. Den mest direkte årsaken til denne endringen er at linsene har blitt endret.

Fordelen med dette oppsettet er at kameraets størrelse kan utformes for å være mindre og vekten kan være relativt lettere. Imidlertid vil dette oppsettet resultere i at den overlappende graden av venstre og høyre skrå linser er lavere enn front-, midt- og bakperspektivet: det vil si at området for skyggen A er mindre enn området for skyggen B.

Som vi nevnte tidligere, for å forbedre flyeffektiviteten, er sidelengs overlapping generelt mindre enn kursoverlappingen, og dette "surroundoppsettet" vil ytterligere redusere sidelengs overlapping, og derfor vil den laterale 3D-modellen være dårligere enn overskriften 3D modell.

Så for RIY-Pros-serien endret Rainpoo linsenes layout til: parallell layout. Som vist under:

Dette oppsettet vil ofre deler av formen og vekten, men fordelen er at den kan sikre tilstrekkelig sidelengs overlapping og oppnå bedre modelleringskvalitet. I den faktiske flyplanleggingen kan RIY-proffer til og med redusere noen sidelengs overlapp for å forbedre flyeffektiviteten.

2 Juster vinkelen på skrå lenses

Fordelen med det "parallelle oppsettet" er at det ikke bare sørger for tilstrekkelig overlapping, men også øker siden FOV og kan samle mer teksturinformasjon til bygninger.

På dette grunnlaget økte vi også brennvidden til de skrå linsene, slik at den nederste kanten falt sammen med bunnkanten av det forrige "surroundlayout" -oppsettet, og ytterligere økte sidevisningen av vinkelen, som vist i følgende figur:

Fordelen med dette oppsettet er at selv om vinkelen på skrå linser endres, påvirker det ikke flyeffektiviteten. Og etter at FOV for sidelinser er betydelig forbedret, kan mer data om fasadeinformasjon samles inn, og modelleringskvaliteten forbedres selvfølgelig.

Kontrasteksperimenter viser også at sammenlignet med den tradisjonelle utformingen av linsene, kan Pro-seriens layout virkelig forbedre sidekvaliteten til 3D-modeller.

Til venstre er 3D-modellen bygget av det tradisjonelle layoutkameraet, og til høyre er 3D-modellen bygget av Pros-kameraet.

3 Øk brennvidden til skrå linser

 

RIY-Pros skrå kameraobjektiv blir endret fra det tradisjonelle “surround-oppsettet” til et “parallelt oppsett”, og forholdet mellom oppløsningen til nær-punktet og opp-punkt-oppløsningen til bildene tatt av skrå linser vil også øke.

 

For å sikre at forholdet ikke overstiger den kritiske verdien, øker brennvidden for skrå linser med 5% ~ 8% enn før.

Navn Riy-DG3 Fordeler
Vekt 710g
Dimensjon 130 * 142 * 99,5 mm
Sensortype APS-C
CCD-størrelse 23,5 mm × 15,6 mm
Fysisk størrelse på piksel 3.9um
Totalt antall piksler 120MP
Mininum eksponerings tidsintervall 0,8 sek
Kameraeksponeringsmodus Isokronisk / isometrisk eksponering
brennvidde 28mm / 43mm
Strømforsyning Ensartet forsyning (strøm med drone)
minnekapasitet 640G
Data nedlasting spped ≥80M / s
Arbeidstemperatur -10 ° C ~ + 40 ° C
Fastvareoppdateringer Gratis
IP-rate IP 43