R&D linija Rainpooove serije proizvoda

Kroz uvođenje Kako žarišna duljina utječe na rezultate 3D modeliranja, možete imati preliminarno razumijevanje veze između žarišne duljine i FOV-a. Od postavljanja parametara leta do procesa 3D modeliranja, ova dva parametra uvijek imaju svoje mjesto. Dakle, kakav učinak ova dva parametra imaju na rezultate 3D modeliranja? U ovom ćemo članku predstaviti kako je Rainpoo otkrio vezu u procesu istraživanja i razvoja proizvoda te kako pronaći ravnotežu između proturječnosti između visine leta i rezultata 3D modela.

1、Od D2 do D3

RIY-D2 je proizvod posebno razvijen za projekte katastarske izmjere. To je ujedno i najraniji kosi fotoaparat koji ima dizajn padajućeg izbornika i unutarnje leće. D2 ima visoku točnost modeliranja i dobru kvalitetu modeliranja, što je pogodno za modeliranje scene s 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 leta drona bit će veliki problem.

U stvarnim operacijama, neki kupci nisu planirali dobru visinu leta, zbog čega je dron objesio visokonaponske vodove ili udario u baznu stanicu; Ili iako su neki dronovi imali sreću proći kroz opasna mjesta, tek su provjerili zračne fotografije otkrili da su dronovi vrlo blizu opasnih mjesta. Ove opasnosti i skrivene opasnosti često uzrokuju ogromne imovinske gubitke kupcima.

Na fotografiji se vidi bazna stanica, možete vidjeti da je vrlo blizu drona, vrlo je vjerojatno da će ga udariti Stoga su nam mnogi kupci dali prijedloge: Može li se koso kamera velike žarišne duljine dizajnirati tako da visina leta drona bude veća i da let bude sigurniji? Na temelju potreba kupaca, na temelju D2, razvili smo verziju duge žarišne duljine pod nazivom RIY-D3. U usporedbi s D2, pri istoj rezoluciji, D3 može povećati visinu leta drona za oko 60%.

Tijekom istraživanja i razvoja D3, uvijek smo vjerovali da veća žarišna duljina može imati veću visinu leta, bolju kvalitetu modeliranja i veću točnost. No nakon stvarnog rada ustanovili smo da nije bilo kako se očekivalo, u usporedbi s D2, 3D model koji je izradio D3 bio je relativno napet, a radna učinkovitost je bila relativno niska.

Ime	Riy-D2/D3
Težina	850 g
Dimenzija	19018088 mm
Tip senzora	APS-C
CMOS veličine	23,5 mm × 15,6 mm
Fizička veličina piksela	3,9 um
Ukupno piksela	120 MP
Minimalni vremenski interval ekspozicije	1s
Način ekspozicije kamere	Izokronična/izometrijska ekspozicija
žarišna duljina	20 mm/35 mm za D235 mm/50 mm za D3
Napajanje	Jedinstvena opskrba (napajanje dronom)
kapacitet memorije	320G
Preuzimanje podataka je ubrzano	≥70M/s
Radna temperatura	-10°C~+40°C
Ažuriranja firmvera	Besplatno
IP stopa	IP 43

2、Veza između žarišne duljine i kvalitete modeliranja

Vezu između žarišne duljine i kvalitete modeliranja većini kupaca nije lako razumjeti, a čak i mnogi proizvođači kosih fotoaparata pogrešno vjeruju da je objektiv velike žarišne duljine od pomoći za kvalitetu modeliranja.

Stvarna situacija je ovdje: uz pretpostavku da su ostali parametri isti, za fasadu zgrade, što je veća žarišna duljina, to je lošija jednakost modeliranja. O kakvom se logičnom odnosu ovdje radi?

U posljednjem čl Kako žarišna duljina utječe na rezultate 3D modeliranja spomenuli smo da:

Pod pretpostavkom da su ostali parametri isti, žarišna duljina će utjecati samo na visinu leta. Kao što je prikazano na gornjoj slici, postoje dvije različite žarišne leće, crvena označava dugu žarišnu leću, a plava kratku žarišnu leću. Maksimalni kut koji čine duga žarišna leća i stijenka je α, a maksimalni kut koji čine kratka žarišna leća i stijenka je β. Očito:

Što znači ovaj "kut"? Što je veći kut između ruba vidnog polja objektiva i stijenke, to je leća horizontalnija u odnosu na zid. Prilikom prikupljanja informacija o fasadama zgrada, kratke žarišne leće mogu prikupljati informacije o zidu više horizontalno, a 3D modeli koji se temelje na njima mogu bolje odražavati teksturu fasade. Stoga, za scene s fasadama, što je kraća žarišna duljina objektiva, to su prikupljene informacije o fasadi bogatije i kvaliteta modeliranja je bolja.

Za zgrade sa nadstrešnima, pod uvjetom iste razlučivosti tla, što je veća žarišna duljina objektiva, što je veća visina leta drona, što je više slijepih točaka ispod strehe, onda će kvaliteta modeliranja biti lošija. Dakle, u ovom scenariju, D3 s objektivom duže žarišne duljine ne može se natjecati s D2 s lećom kraće žarišne duljine.

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

Prema logičkoj povezanosti žarišne duljine i kvalitete modela, ako je žarišna duljina objektiva dovoljno kratka, a FOV kut dovoljno velik, kamera s više leća uopće nije potrebna. Super širokokutna leća (leća ribljeg oka) može prikupljati informacije u svim smjerovima. Kao što je prikazano niže:

Nije li u redu dizajnirati žarišnu duljinu objektiva što kraću?

Da ne spominjemo problem velikog izobličenja uzrokovanog ultrakratkom žarišnom duljinom. Ako je žarišna duljina orto leće kosog fotoaparata dizajnirana na 10 mm, a podaci se prikupljaju u razlučivosti od 2 cm, visina leta drona je samo 51 metar.

Očito, ako je dron opremljen kosom kamerom dizajniranom na ovaj način za obavljanje poslova, to će svakako biti opasno.

PS: Iako ultraširokokutni objektiv ima ograničenu upotrebu scena u modeliranju kosih fotografija, on ima praktičan značaj za Lidar modeliranje. Prije toga, jedna poznata tvrtka Lidar komunicirala je s nama, nadajući se da ćemo dizajnirati zračnu kameru sa širokokutnim objektivom, montiranu s Lidarom, za interpretaciju zemaljskih objekata i prikupljanje tekstura.

4、Od D3 do DG3

Istraživanje i razvoj D3 naveli su nas da shvatimo da za koso fotografiranje žarišna duljina ne može biti monotono duga ili kratka. Duljina je usko povezana s kvalitetom modela, učinkovitošću rada i visinom leta. Dakle, u istraživanju i razvoju objektiva, prvo pitanje koje treba razmotriti je: kako postaviti žarišne duljine objektiva?

Iako kratko žarište ima dobru kvalitetu modeliranja, ali je visina leta mala, nije sigurno za let drona. Kako bi se osigurala sigurnost dronova, žarišna duljina mora biti dizajnirana duža, ali veća žarišna duljina će utjecati na učinkovitost rada i kvalitetu modeliranja. Postoji određena kontradikcija između visine leta i kvalitete 3D modeliranja. Moramo tražiti kompromis između ovih proturječnosti.

Dakle, nakon D3, na temelju našeg sveobuhvatnog razmatranja ovih kontradiktornih čimbenika, razvili smo DG3 kosi fotoaparat. DG3 uzima u obzir i kvalitetu 3D modeliranja D2 i visinu leta D3, dok također dodaje sustav odvođenja topline i uklanjanja prašine, tako da se može koristiti i na bespilotnim letjelicama s fiksnim krilima ili VTOL. DG3 je najpopularnija kosa kamera za Rainpoo, ujedno je i najraširenija kosa kamera na tržištu.

Ime	Riy-DG3
Težina	650 g
Dimenzija	17016080 mm
Tip senzora	APS-C
Veličina CCD-a	23,5 mm × 15,6 mm
Fizička veličina piksela	3,9 um
Ukupno piksela	120 MP
Minimalni vremenski interval ekspozicije	0,8 s
Način ekspozicije kamere	Izokronična/izometrijska ekspozicija
žarišna duljina	28 mm/40 mm
Napajanje	Jedinstvena opskrba (napajanje dronom)
kapacitet memorije	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 bolju kvalitetu modeliranja. Dakle, kakav poseban dizajn imaju profesionalci u rasporedu objektiva i postavkama žarišne duljine? U ovom broju nastavit ćemo predstavljati logiku dizajna iza parametara Pro.

6、Kosi kut leće i kvaliteta modeliranja

Prethodni sadržaj spominjao je takav pogled: što je žarišna duljina kraća, što je veći kut gledanja, to se može prikupiti više informacija o fasadi zgrade i bolja je kvaliteta modeliranja.

Osim postavljanja razumne žarišne duljine, naravno, možemo koristiti i drugi način za poboljšanje učinka modeliranja: izravno povećati kut kosih leća, što također može prikupiti više informacija o fasadi.

Ali zapravo, iako postavljanje većeg kosog kuta može poboljšati kvalitetu modeliranja, postoje i dvije nuspojave:

1: Učinkovitost rada će se smanjiti. S povećanjem kosog kuta, ekspanzija rute leta također će se znatno povećati. Kada kosi kut prijeđe 45 °, učinkovitost leta će naglo pasti.

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

2: Ako je kosi kut prevelik, sunčeva svjetlost će lako ući u kameru, uzrokujući odsjaj (osobito ujutro i poslijepodne u maglovitom danu). Rainpoo kosi fotoaparat je prvi koji je usvojio dizajn unutarnje leće. Ovaj dizajn je ekvivalentan dodavanju sjenila na leće kako bi se spriječilo da na njih utječe koso sunčevo svjetlo.

Pogotovo za male dronove, općenito su njihovi stavovi prema letu relativno loši. Nakon što su kosi kut leće i položaj drona superponirani, zalutalo svjetlo može lako ući u kameru, dodatno pojačavajući problem odsjaja.

7、Preklapanje ruta i kvaliteta modeliranja

Prema iskustvu, kako bi se osigurala kvaliteta modela, za bilo koji objekt u svemiru, najbolje je pokriti informacije o teksturi pet skupina leća tijekom leta.

Ovo je lako razumjeti. Na primjer, ako želimo izgraditi 3D model drevne građevine, kvaliteta modeliranja kružnog leta mora biti puno bolja od kvalitete snimanja samo nekoliko slika na četiri strane.

Što je više pokrivenih fotografija, sadrži više informacija o prostoru i teksturi, a kvaliteta modeliranja je bolja. Ovo je značenje preklapanja ruta leta za koso fotografiranje.

Stupanj preklapanja jedan je od ključnih čimbenika koji određuju kvalitetu 3D modela. U općoj sceni kosih fotografija, stopa preklapanja je uglavnom 80% smjera i 70% bočno (stvarni podaci su suvišni).

Zapravo, svakako je najbolje imati isti stupanj preklapanja za bočno, ali preveliko bočno preklapanje će drastično smanjiti učinkovitost leta (posebno za dronove s fiksnim krilima), pa će na temelju učinkovitosti opće bočno preklapanje biti niže od preklapanje naslova.

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

8、Razlika između teoretskog i stvarnog preklapanja

Prije leta postavljamo 80% smjera i 70% bočnog preklapanja, što je samo teorijsko preklapanje. U letu će dron biti pod utjecajem strujanja zraka,a promjena stava će uzrokovati da stvarno preklapanje bude manje od teoretskog.

Općenito, bez obzira radi li se o dronu s više rotora ili s fiksnim krilima, što je lošiji stav u letu, to je lošija kvaliteta 3D modela. Budući da su manje bespilotne letjelice s više rotora ili s fiksnim krilima lakše i manje veličine, osjetljive su na smetnje vanjskog strujanja 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 stupnjem 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, povećavat će se i poteškoća 3D modeliranja. Jedna je da će visoka zgrada povećati rizik od leta drona, a druga je da kako se visina zgrade povećava, preklapanje visokih dijelova naglo opada, što rezultira lošom kvalitetom 3D modela.

1 Utjecaj sve većeg preklapanja na 3D Modeliranje kvalitete visokogradnje

Za gornji problem, mnogi iskusni kupci pronašli su rješenje: povećati stupanj preklapanja. Doista, s povećanjem stupnja preklapanja, učinak modela će se znatno poboljšati. Slijedi usporedba eksperimenata koje smo radili:

Kroz gornju usporedbu utvrdit ćemo da: povećanje stupnja preklapanja ima mali utjecaj na kvalitetu modeliranja niskogradnje; ali ima veliki utjecaj na kvalitetu modeliranja visokih zgrada.

Međutim, kako se stupanj preklapanja povećava, povećavat će se i broj fotografija iz zraka, a povećavat će se i vrijeme za obradu podataka.

2 Utjecaj od žarišna duljina na 3D Modeliranje kvalitete visokogradnje

Takav zaključak smo donijeli u prethodnom sadržaju:Za fasadna zgrada 3D modeliranje scena, što je veća žarišna duljina, to je modeliranje lošije kvaliteta. Međutim, za 3D modeliranje nebodera potrebna je veća žarišna duljina kako bi se osigurala kvaliteta modeliranja. Kao što je prikazano niže:

U uvjetima iste razlučivosti i stupnja preklapanja, objektiv velike žarišne duljine može osigurati stvarni stupanj preklapanja krova i dovoljno sigurnu visinu leta za postizanje bolje kvalitete modeliranja visokih zgrada.

Na primjer, kada se DG4pros kosa kamera koristi za 3D modeliranje visokih zgrada, ne samo da može postići dobru kvalitetu modeliranja, već i točnost može doseći zahtjeve katastarske izmjere 1:500, što je prednost dugog žarišta dužine leće.

Slučaj: Uspješan slučaj kosih fotografija

Kosi fotoaparati serije 10、RIY-Pros

Da bi se postigla bolja kvaliteta modeliranja, pod pretpostavkom iste razlučivosti, potrebno je osigurati dovoljno preklapanja i velika vidna polja. Za regije s velikim razlikama u visini terena ili visokim zgradama, žarišna duljina objektiva je također važan čimbenik koji utječe na kvalitetu modeliranja. Na temelju gore navedenih načela, 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 četvrtasti. Najizravniji razlog za ovu promjenu je taj što se promijenio raspored leća.

Prednost ovog rasporeda je što se veličina kamere može dizajnirati tako da bude manja, a težina može biti relativno manja. Međutim, ovaj raspored će rezultirati time da će stupanj preklapanja lijeve i desne kose leće biti niži od onog prednje, srednje i stražnje perspektive: to jest, površina sjene A je manja od područja sjene B.

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

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

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 mogu čak i smanjiti neka bočna preklapanja kako bi poboljšali učinkovitost leta.

2 Podesite kut 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 temelju toga smo također povećali žarišnu duljinu kosih leća tako da se njihov donji rub poklopio s donjim rubom prethodnog "surround layout" izgleda, dodatno povećavajući bočni pogled na kut, kao što je prikazano na sljedećoj slici:

Prednost ovakvog rasporeda je u tome što, iako je promijenjen kut kosih leća, to ne utječe na učinkovitost leta. A nakon što se vidno polje bočnih leća uvelike poboljša, može se prikupiti više podataka o fasadama, a kvaliteta modeliranja je naravno poboljšana.

Eksperimenti s kontrastom također pokazuju da, u usporedbi s tradicionalnim rasporedom leća, raspored Pros serije može stvarno poboljšati bočnu kvalitetu 3D modela.

Lijevo je 3D model napravljen od strane kamere s tradicionalnim rasporedom, a desno je 3D model napravljen od strane Pros kamere.

3 Povećajte žarišnu duljinu kose leće

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

Kako bi se osiguralo da omjer ne prelazi kritičnu vrijednost, žarišna duljina Pros kosih leća povećana je za 5% ~ 8% nego prije.

Ime	Riy-DG3 Pros
Težina	710 g
Dimenzija	13014299,5 mm
Tip senzora	APS-C
Veličina CCD-a	23,5 mm × 15,6 mm
Fizička veličina piksela	3,9 um
Ukupno piksela	120 MP
Minimalni vremenski interval ekspozicije	0,8 s
Način ekspozicije kamere	Izokronična/izometrijska ekspozicija
žarišna duljina	28 mm/43 mm
Napajanje	Jedinstvena opskrba (napajanje dronom)
kapacitet memorije	640G
Preuzimanje podataka je ubrzano	≥80M/s
Radna temperatura	-10°C~+40°C
Ažuriranja firmvera	Besplatno
IP stopa	IP 43