R&D linija Rainpooove serije proizvoda

Kroz uvođenje Kako žižna daljina utiče na rezultate 3D modeliranja, možete imati preliminarno razumijevanje veze između žižne daljine i FOV. Od podešavanja parametara leta do procesa 3D modeliranja, ova dva parametra uvijek imaju svoje mjesto. Dakle, kakav uticaj ova dva parametra imaju na rezultate 3D modeliranja? U ovom članku ćemo predstaviti kako je Rainpoo otkrio vezu u procesu istraživanja i razvoja proizvoda i kako pronaći ravnotežu između kontradikcije između visine leta i rezultata 3D modela.

1、Od D2 do D3

RIY-D2 je proizvod posebno razvijen za projekte katastarskih premjera. To je ujedno i najraniji kosi fotoaparat koji ima dizajn padajućeg i unutrašnjeg sočiva. D2 ima visoku preciznost modeliranja i dobar kvalitet modeliranja, što je pogodno za modeliranje scene sa ravnim terenom i ne previsokim podovima. Međutim, za velike padove, složen teren i topografiju (uključujući visokonaponske vodove, dimnjake, bazne stanice i druge visoke zgrade), sigurnost letenja drona bit će veliki problem.

U stvarnim operacijama, neki kupci nisu planirali dobru visinu leta, što je dovelo do toga da je dron objesio visokonaponske vodove ili udario u baznu stanicu; Ili iako su neki dronovi imali sreće da prođu kroz opasna mjesta, tek su provjerili fotografije iz zraka otkrili da su dronovi vrlo blizu opasnih mjesta. Ove opasnosti i skrivene opasnosti često uzrokuju ogromne imovinske gubitke kupcima.

Bazna stanica je prikazana na fotografiji, možete vidjeti da je vrlo blizu drona, vrlo vjerovatno da će ga udariti Stoga su nam mnogi kupci dali prijedloge: Može li se koso kamera velike žižne daljine dizajnirati tako da visina leta drona bude veća i da let bude sigurniji? Na osnovu potreba kupaca, na osnovu D2, razvili smo verziju duge žižne daljine pod nazivom RIY-D3. U poređenju sa D2, pri istoj rezoluciji, D3 može povećati visinu leta drona za oko 60%.

Tokom istraživanja i razvoja D3, uvijek smo vjerovali da veća žižna daljina može imati veću visinu leta, bolji kvalitet modeliranja i veću preciznost. Ali nakon stvarnog rada, ustanovili smo da nije bilo kako se očekivalo, u poređenju sa D2, 3D model koji je napravio D3 bio je relativno napregnut, a radna efikasnost je bila relativno niska.

Ime	Riy-D2/D3
Težina	850g
Dimenzija	19018088 mm
Tip senzora	APS-C
CMOS veličine	23,5 mm×15,6 mm
Fizička veličina piksela	3.9um
Ukupno piksela	120MP
Minimalni vremenski interval ekspozicije	1s
Način ekspozicije kamere	Izohronična/izometrijska ekspozicija
žižna daljina	20mm/35mm za D235mm/50mm za D3
Napajanje	Ujednačeno napajanje (napajanje dronom)
memorijski kapacitet	320G
Preuzimanje podataka je ubrzano	≥70M/s
Radna temperatura	-10°C~+40°C
Ažuriranja firmvera	Besplatno
IP stopa	IP 43

2、Veza između žižne daljine i kvaliteta modeliranja

Vezu između žižne daljine i kvaliteta modeliranja većini kupaca nije lako razumjeti, a čak i mnogi proizvođači kosih kamera pogrešno vjeruju da je objektiv velike žižne daljine od pomoći za kvalitetu modeliranja.

Stvarna situacija ovdje je: uz pretpostavku da su ostali parametri isti, za fasadu zgrade, što je veća žižna daljina, to je lošija jednakost modeliranja. O kakvoj se logici ovde radi?

U posljednjem članku Kako žižna daljina utiče na rezultate 3D modeliranja spomenuli smo da:

Pod pretpostavkom da su ostali parametri isti, žižna daljina će uticati samo na visinu leta. Kao što je prikazano na gornjoj slici, postoje dva različita fokalna sočiva, crvena označava dugo žarišno sočivo, a plava kratka žižna sočiva. Maksimalni ugao koji formiraju dugačko žižno sočivo i zid je α, a maksimalni ugao koji formiraju kratko žižno sočivo i zid je β. Očigledno:

Šta znači ovaj "ugao"? Što je veći ugao između ivice FOV objektiva i zida, to je sočivo horizontalnije u odnosu na zid. Prilikom prikupljanja informacija o fasadama zgrada, kratka fokalna sočiva mogu prikupiti informacije o zidu više horizontalno, a 3D modeli koji se temelje na njima mogu bolje odražavati teksturu fasade. Stoga, za scene sa fasadama, što je kraća žižna daljina objektiva, to su bogatije prikupljene informacije o fasadi i bolji je kvalitet modeliranja.

Za zgrade sa nadstrešnima, pod uslovom iste rezolucije terena, što je veća žižna daljina objektiva, što je veća visina leta drona, što je više mrtvih tačaka ispod nadstrešnice, onda će kvalitet modeliranja biti lošiji. Dakle, u ovom scenariju, D3 sa objektivom sa većom žižnom daljinom ne može se takmičiti sa D2 sa sočivom sa kraćom žižnom daljinom.

3. Kontradikcija između visine leta drona i kvaliteta 3D modela

Prema logičkoj povezanosti žižne daljine i kvaliteta modela, ako je žižna daljina objektiva dovoljno kratka, a FOV ugao dovoljno veliki, kamera sa više sočiva uopšte nije potrebna. Super širokokutni objektiv (riblje oko) može prikupiti informacije u svim smjerovima. Kao što je prikazano u nastavku:

Nije li u redu dizajnirati žižnu daljinu sočiva što je kraću?

Da ne spominjemo problem velikog izobličenja uzrokovanog ultra-kratkom žižnom daljinom. Ako je žižna daljina orto sočiva kosog fotoaparata projektovana na 10 mm i podaci se prikupljaju u rezoluciji od 2 cm, visina leta drona je samo 51 metar.

Očigledno, ako je dron opremljen kosom kamerom dizajniranom na ovaj način da obavlja poslove, to će svakako biti opasno.

PS: Iako ultraširokokutni objektiv ima ograničenu upotrebu scena u modeliranju kosih fotografija, on ima praktičan značaj za Lidar modeliranje. Prethodno je jedna poznata kompanija Lidar komunicirala s nama, nadajući se da ćemo dizajnirati zračnu kameru sa širokim uglom objektiva, montiranu uz Lidar, za interpretaciju zemaljskih objekata i prikupljanje tekstura.

4、Od D3 do DG3

Istraživanje i razvoj D3 naveli su nas da shvatimo da za koso fotografisanje žižna daljina ne može biti monotono duga ili kratka. Dužina je usko povezana sa kvalitetom modela, efikasnošću rada i visinom leta. Dakle, u istraživanju i razvoju sočiva, prvo pitanje koje treba razmotriti je: kako podesiti žižne daljine sočiva?

Iako kratko žarište ima dobar kvalitet modeliranja, ali je visina leta mala, nije sigurno za let drona. Da bi se osigurala sigurnost dronova, žižna daljina mora biti projektovana duža, ali veća žižna daljina će uticati na efikasnost rada i kvalitet modeliranja. Postoji određena kontradikcija između visine leta i kvaliteta 3D modeliranja. Moramo tražiti kompromis između ovih kontradikcija.

Dakle, nakon D3, na osnovu našeg sveobuhvatnog razmatranja ovih kontradiktornih faktora, razvili smo DG3 koso kameru. DG3 uzima u obzir i kvalitet 3D modeliranja D2 i visinu leta D3, a dodaje i sistem odvođenja toplote i uklanjanja prašine, tako da se može koristiti i na bespilotnim letjelicama s fiksnim krilima ili VTOL. DG3 je najpopularnija koso kamera za Rainpoo, ujedno je i najrasprostranjenija kosa kamera na tržištu.

Ime	Riy-DG3
Težina	650g
Dimenzija	17016080 mm
Tip senzora	APS-C
CCD veličina	23,5 mm×15,6 mm
Fizička veličina piksela	3.9um
Ukupno piksela	120MP
Minimalni vremenski interval ekspozicije	0.8s
Način ekspozicije kamere	Izohronična/izometrijska ekspozicija
žižna daljina	28mm/40mm
Napajanje	Ujednačeno napajanje (napajanje dronom)
memorijski kapacitet	320/640G
Preuzimanje podataka je ubrzano	≥80M/s
Radna temperatura	-10°C~+40°C
Ažuriranja firmvera	Besplatno
IP stopa	IP 43

5、Od DG3 do DG3Pros

Kosa kamera serije RIY-Pros može postići bolji kvalitet modeliranja. Dakle, kakav poseban dizajn imaju profesionalci u pogledu rasporeda objektiva i podešavanja žižne daljine? U ovom broju ćemo nastaviti da predstavljamo logiku dizajna iza parametara Pro.

6、Kosi kut sočiva i kvalitet modeliranja

Prethodni sadržaj je pominjao ovakav pogled: što je žižna daljina kraća, veći je ugao gledanja, više informacija o fasadi zgrade se može prikupiti i bolji je kvalitet modeliranja.

Osim postavljanja razumne žižne daljine, naravno, možemo koristiti i drugi način za poboljšanje efekta modeliranja: direktno povećavaju ugao kosih sočiva, što takođe može prikupiti više informacija o fasadi.

Ali u stvari, iako postavljanje većeg kosog ugla može poboljšati kvalitetu modeliranja, postoje i dvije nuspojave:

1: Radna efikasnost će se smanjiti. Sa povećanjem kosog ugla, ekspanzija rute leta će se takođe znatno povećati. Kada kosi ugao pređe 45 °, efikasnost leta će naglo pasti.

Na primjer, profesionalna zračna kamera Leica RCD30, njen kosi ugao je samo 30°, jedan od razloga za ovaj dizajn je povećanje radne efikasnosti.

2: Ako je kosi ugao prevelik, sunčeva svjetlost će lako ući u kameru, uzrokujući odsjaj (posebno u jutarnjim i popodnevnim satima po maglovitom danu). Rainpoo kosi fotoaparat je prvi koji je usvojio dizajn unutrašnjeg sočiva. Ovaj dizajn je ekvivalentan dodavanju poklopca na sočiva kako bi se spriječilo da na njih utječe kosa sunčeva svjetlost.

Posebno za male bespilotne letelice, generalno, njihov stav prema letu je relativno loš. Nakon što se kosi ugao sočiva i položaj drona superponiraju, zalutala svjetlost može lako ući u kameru, dodatno pojačavajući problem odsjaja.

7、Preklapanje ruta i kvalitet modeliranja

Prema iskustvu, kako bi se osigurao kvalitet modela, za bilo koji objekt u svemiru, najbolje je pokriti informacije o teksturi pet grupa sočiva tokom leta.

Ovo je lako razumjeti. Na primjer, ako želimo da napravimo 3D model drevne građevine, kvalitet modeliranja kružnog leta mora biti mnogo bolji od kvaliteta snimanja samo nekoliko slika na četiri strane.

Što je više pokrivenih fotografija, sadrži više informacija o prostoru i teksturi, a kvalitet modeliranja je bolji. Ovo je značenje preklapanja ruta leta za koso fotografisanje.

Stepen preklapanja je jedan od ključnih faktora koji određuju kvalitet 3D modela. U općoj sceni kosih fotografija, stopa preklapanja je uglavnom 80% u smjeru i 70% u stranu (stvarni podaci su suvišni).

Zapravo, svakako je najbolje imati isti stepen preklapanja za bočno, ali previsoko bočno preklapanje će drastično smanjiti efikasnost leta (posebno za dronove s fiksnim krilima), tako da će na osnovu efikasnosti generalno bočno preklapanje biti niže od preklapanje naslova.

Savjeti: S obzirom na radnu efikasnost, stepen preklapanja nije što je moguće veći. Nakon prekoračenja određenog "standarda", poboljšanje stepena preklapanja ima ograničen učinak na 3D model. Prema našim eksperimentalnim povratnim informacijama, ponekad povećanje preklapanja će zapravo smanjiti kvalitetu modela. Na primjer, za scenu modeliranja rezolucije 3 ~ 5 cm, kvalitet modeliranja nižeg stepena preklapanja ponekad je bolji od većeg stepena preklapanja.

8、Razlika između teoretskog i stvarnog preklapanja

Prije leta, postavili smo 80% smjera i 70% bočnog preklapanja, što je samo teorijsko preklapanje. Tokom leta na dron će uticati protok vazduha,a promjena stava će uzrokovati da stvarno preklapanje bude manje od teoretskog.

Općenito, bilo da se radi o dronu s više rotora ili dronu s fiksnim krilima, što je lošiji stav u letu, lošiji je kvalitet 3D modela. Budući da su manji dronovi s više rotora ili s fiksnim krilima lakši po težini i manje veličine, podložni su smetnjama od vanjskog protoka zraka. Njihov stav u letu općenito nije tako dobar kao kod srednjih/velikih dronova s više rotora ili dronova s fiksnim krilima, što rezultira stvarnim stepenom preklapanja u nekom određenom području tla, što u konačnici utječe na kvalitetu modeliranja.

9、Poteškoće u 3D modeliranju visokih zgrada

Kako se visina zgrade povećava, poteškoće 3D modeliranja će se povećati. Jedna je da će visoka zgrada povećati rizik od leta drona, a druga je da kako se visina zgrade povećava, preklapanje višespratnica naglo opada, što rezultira lošim kvalitetom 3D modela.

1 Utjecaj sve većeg preklapanja na 3D Modeliranje kvaliteta visokogradnje

Za gornji problem, mnogi iskusni kupci su pronašli rješenje: povećati stepen preklapanja. Zaista, sa povećanjem stepena preklapanja, efekat modela će biti znatno poboljšan. Slijedi poređenje eksperimenata koje smo radili:

Kroz gornju usporedbu, otkrit ćemo da: povećanje stepena preklapanja ima mali utjecaj na kvalitetu modeliranja niskih zgrada; ali ima veliki utjecaj na kvalitetu modeliranja visokih zgrada.

Međutim, kako se stepen preklapanja povećava, povećava se i broj fotografija iz zraka, a povećava se i vrijeme obrade podataka.

2 The Influence of žižna daljina on 3D Modeliranje kvaliteta visokogradnje

Takav zaključak smo donijeli u prethodnom sadržaju:Za fasadna zgrada 3D modeliranje scena, što je veća žižna daljina, to je modeliranje lošije kvaliteta. Međutim, za 3D modeliranje nebodera potrebna je veća žižna daljina kako bi se osigurao kvalitet modeliranja. Kao što je prikazano u nastavku:

U uslovima iste rezolucije i stepena preklapanja, sočivo velike žižne daljine može osigurati stvarni stepen preklapanja krova i dovoljno sigurnu visinu leta za postizanje boljeg kvaliteta modeliranja visokih zgrada.

Na primjer, kada se DG4pros kosa kamera koristi za 3D modeliranje visokih zgrada, ne samo da može postići dobar kvalitet modeliranja, već i tačnost može doseći zahtjeve katastarskog premjera 1:500, što je prednost dugog fokusa. dužina sočiva.

Slučaj: Uspješan slučaj kosih fotografija

10、RIY-Pros serija kosih kamera

Da bi se postigao bolji kvalitet modeliranja, pod pretpostavkom iste rezolucije, potrebno je osigurati dovoljno preklapanja i velika vidna polja. Za regije sa velikim razlikama u visini terena ili visokim zgradama, žižna daljina sočiva je također važan faktor koji utječe na kvalitetu modeliranja. Na osnovu gore navedenih principa, kosi fotoaparati serije Rainpoo RIY-Pros napravili su sljedeće tri optimizacije na objektivu:

1 Promijenite izgled objektivases

Kod kosih kamera iz serije Pros, najintuitivniji je osjećaj da se njihov oblik mijenja iz okruglog u kvadratni. Najdirektniji razlog za ovu promjenu je što se promijenio raspored sočiva.

Prednost ovog rasporeda je što se veličina kamere može dizajnirati tako da bude manja, a težina može biti relativno manja. Međutim, ovaj raspored će dovesti do toga da će stepen preklapanja lijevog i desnog kosog sočiva biti niži od stepena prednje, srednje i stražnje perspektive: to jest, površina sjene A je manja od površine sjene B.

Kao što smo ranije spomenuli, kako bi se poboljšala efikasnost leta, bočno preklapanje je općenito manje od preklapanja smjera, a ovaj "surround raspored" će dodatno smanjiti bočno preklapanje, zbog čega će bočni 3D model biti lošiji od 3D smjera. model.

Dakle, za seriju RIY-Pros, Rainpoo je promijenio raspored sočiva u: paralelni raspored. Kao što je prikazano u nastavku:

Ovakav raspored će žrtvovati dio oblika i težine, ali prednost je što može osigurati dovoljno bočnog preklapanja i postići bolju kvalitetu modeliranja. U stvarnom planiranju leta, RIY-Pros može čak smanjiti neka bočna preklapanja kako bi poboljšala efikasnost leta.

2 Podesite ugao koso lenses

Prednost “paralelnog rasporeda” je u tome što ne samo da osigurava dovoljno preklapanja, već i povećava bočni FOV i može prikupiti više informacija o teksturi zgrada.

Na osnovu toga smo povećali i žižnu daljinu kosih sočiva tako da se njihova donja ivica poklapa sa donjom ivicom prethodnog "surround layout" rasporeda, dodatno povećavajući bočni ugao, kao što je prikazano na sljedećoj slici:

Prednost ovakvog rasporeda je da iako je ugao kosih sočiva promenjen, to ne utiče na efikasnost leta. A nakon što je vidno polje bočnih sočiva značajno poboljšano, može se prikupiti više podataka o fasadama, a kvalitet modeliranja je naravno poboljšan.

Eksperimenti sa kontrastom takođe pokazuju da, u poređenju sa tradicionalnim rasporedom sočiva, raspored Pros serije zaista može da poboljša bočni kvalitet 3D modela.

Lijevo je 3D model napravljen od strane kamere tradicionalnog rasporeda, a desno je 3D model napravljen od strane Pros kamere.

3 Povećajte žižnu daljinu kosa sočiva

RIY-Pros kosi objektivi fotoaparata su promijenjeni sa tradicionalnog "surround rasporeda" na "paralelni raspored", a omjer rezolucije bliske tačke i rezolucije udaljene tačke fotografija snimljenih kosim objektivima će se također povećati.

Kako bi se osiguralo da omjer ne prelazi kritičnu vrijednost, žižna daljina Pros kosih sočiva je povećana za 5% ~ 8% nego prije.

Ime	Riy-DG3 Pros
Težina	710g
Dimenzija	13014299,5 mm
Tip senzora	APS-C
CCD veličina	23,5 mm×15,6 mm
Fizička veličina piksela	3.9um
Ukupno piksela	120MP
Minimalni vremenski interval ekspozicije	0.8s
Način ekspozicije kamere	Izohronična/izometrijska ekspozicija
žižna daljina	28mm/43mm
Napajanje	Ujednačeno napajanje (napajanje dronom)
memorijski kapacitet	640G
Preuzimanje podataka je ubrzano	≥80M/s
Radna temperatura	-10°C~+40°C
Ažuriranja firmvera	Besplatno
IP stopa	IP 43