R&D-lijn van Rainpoo's productserie

Door de introductie van Hoe de brandpuntsafstand van invloed is op de resultaten van 3D-modellering, kunt u een voorlopig begrip krijgen van het verband tussen de brandpuntsafstand en het gezichtsveld. Van het instellen van de vluchtparameters tot het 3D-modelleringsproces, deze twee parameters hebben altijd hun plaats. Dus welk effect hebben deze twee parameters op de 3D-modelleringsresultaten? In dit artikel laten we zien hoe Rainpoo het verband ontdekte in het proces van product-R&D en hoe we een balans kunnen vinden tussen de tegenstelling tussen vlieghoogte en het resultaat van het 3D-model.

1、Van D2 naar D3

RIY-D2 is een product dat speciaal is ontwikkeld voor kadastrale onderzoeksprojecten. Het is ook de vroegste schuine camera die een drop-down en interne lens ontwerp aanneemt. D2 heeft een hoge modelleringsnauwkeurigheid en een goede modelleringskwaliteit, wat geschikt is voor scènemodellering met vlak terrein en niet te hoge vloeren. Voor grote drop, complex terrein en topografie (inclusief hoogspanningslijnen, schoorstenen, basisstations en andere hoogbouw) zal de vliegveiligheid van de drone echter een groot probleem zijn.

Bij daadwerkelijke operaties hadden sommige klanten geen goede vlieghoogte gepland, waardoor de drone hoogspanningslijnen ophing of het basisstation raakte; Of hoewel sommige drones het geluk hadden om door de gevaarlijke plekken te gaan, kwamen ze er pas achter dat de drones heel dicht bij de gevaarlijke plekken waren toen ze de luchtfoto's controleerden. Deze gevaren en verborgen gevaren veroorzaken vaak enorme eigendomsverliezen voor klanten.

Een basisstation wordt op de foto weergegeven, je kunt zien dat het heel dicht bij de drone is, zeer waarschijnlijk om aan te raken Daarom hebben veel klanten ons suggesties gegeven: kan een schuine camera met lange brandpuntsafstand worden ontworpen om de vlieghoogte van de drone hoger te maken en de vlucht veiliger te maken? Op basis van de behoeften van de klant hebben we op basis van D2 een versie met lange brandpuntsafstand ontwikkeld, RIY-D3 genaamd. Vergeleken met D2 kan D3 bij dezelfde resolutie de vlieghoogte van de drone met ongeveer 60% vergroten.

Tijdens de R&D van D3 hebben we altijd geloofd dat een langere brandpuntsafstand een hogere vlieghoogte, betere modelleringskwaliteit en hogere nauwkeurigheid kan hebben. Maar na de eigenlijke werking ontdekten we dat het niet was zoals verwacht, vergeleken met D2, het 3D-model gebouwd door D3 was relatief gespannen en de werkefficiëntie was relatief laag.

Naam	Riy-D2/D3
Gewicht	850g
Dimensie	19018088mm
Sensortype:	APS-C
CMOS een maat	23,5 mm × 15,6 mm
Fysieke grootte van pixel	3.9um
Totaal aantal pixels	120 MP
Minimale belichtingstijdinterval	1s
Belichtingsmodus camera	Isochrone/Isometrische belichting
brandpuntsafstand	20 mm/35 mm voor D235 mm/50 mm voor D3
Stroomvoorziening	Uniforme levering (Power by drone)
geheugencapaciteit	320G
Gegevens downloaden versneld	≥70M/s
Werk temperatuur	-10°C~+40°C
Firmware-updates	Gratis
IP-tarief	IP43

2、Het verband tussen brandpuntsafstand en modelleringskwaliteit

Het verband tussen de brandpuntsafstand en de modelleringskwaliteit is voor de meeste klanten niet gemakkelijk te begrijpen, en zelfs veel fabrikanten van schuine camera's denken ten onrechte dat een lens met een lange brandpuntsafstand nuttig is voor de modelleringskwaliteit.

De feitelijke situatie hier is: in de veronderstelling dat andere parameters hetzelfde zijn, geldt voor de gevel van het gebouw: hoe langer de brandpuntsafstand, hoe slechter de modelleringsgelijkheid. Om wat voor logische relatie gaat het hier?

In het laatste artikel Hoe de brandpuntsafstand van invloed is op de resultaten van 3D-modellering we hebben vermeld dat:

Onder de veronderstelling dat andere parameters hetzelfde zijn, heeft de brandpuntsafstand alleen invloed op de vlieghoogte. Zoals te zien is in de bovenstaande afbeelding, zijn er twee lenzen met verschillende brandpuntsafstanden, rood geeft een lens met lange brandpuntsafstand aan en blauw geeft een lens met korte brandpuntsafstand aan. De maximale hoek gevormd door de lens met lange brandpuntsafstand en de muur is α, en de maximale hoek gevormd door de lens met korte brandpuntsafstand en de muur is β. Blijkbaar:

Wat betekent deze "hoek"? Hoe groter de hoek tussen de rand van het gezichtsveld van de lens en de muur, hoe horizontaaler de lens ten opzichte van de muur. Bij het verzamelen van informatie over gevels van gebouwen kunnen korte focale lenzen muurinformatie meer horizontaal verzamelen, en de daarop gebaseerde 3D-modellen kunnen de textuur van de gevel beter weergeven. Daarom geldt voor scènes met gevels: hoe korter de brandpuntsafstand van de lens, hoe rijker de verzamelde gevelinformatie en hoe beter de modelleringskwaliteit.

Voor gebouwen met dakranden, onder de voorwaarde van dezelfde grondresolutie, geldt: hoe langer de brandpuntsafstand van de lens, hoe hoger de vlieghoogte van de drone, hoe meer dode hoeken onder de dakrand, en hoe slechter de modelleringskwaliteit zal zijn. Dus in dit scenario kan de D3 met een lens met een langere brandpuntsafstand niet concurreren met de D2 met een lens met een kortere brandpuntsafstand.

3、De tegenstelling tussen de vlieghoogte van de drone en de kwaliteit van het 3D-model

Volgens de logische verbinding van de brandpuntsafstand en de kwaliteit van het model, als de brandpuntsafstand van de lens kort genoeg is en de FOV-hoek groot genoeg is, is er helemaal geen camera met meerdere lenzen nodig. Een supergroothoeklens (fish-eye lens) kan de informatie van alle richtingen verzamelen. Zoals hieronder getoond:

Is het niet fijn om de brandpuntsafstand van de lens zo kort mogelijk te ontwerpen?

Om nog maar te zwijgen over het probleem van grote vervorming door de ultrakorte brandpuntsafstand. Als de brandpuntsafstand van de ortho-lens van de schuine camera is ontworpen om 10 mm te zijn en de gegevens worden verzameld met een resolutie van 2 cm, is de vlieghoogte van de drone slechts 51 meter.

Het is duidelijk dat als de drone is uitgerust met een schuine camera die op deze manier is ontworpen om taken uit te voeren, dit zeker gevaarlijk zal zijn.

PS: Hoewel de ultragroothoeklens beperkt gebruik maakt van scènes bij het modelleren van schuine fotografie, heeft het praktische betekenis voor Lidar-modellering. Eerder had een beroemd Lidar-bedrijf met ons gecommuniceerd, in de hoop dat we een luchtcamera met groothoeklens zouden ontwerpen, gemonteerd met de Lidar, voor interpretatie van grondobjecten en het verzamelen van textuur.

4、Van D3 naar DG3

De R&D van D3 deed ons beseffen dat voor schuine fotografie de brandpuntsafstand niet monotoon lang of kort kan zijn. De lengte hangt nauw samen met de kwaliteit van het model, de efficiëntie van het werken en de hoogte van de vlucht. Dus in de lens-R&D is de eerste vraag die moet worden overwogen: hoe stel je de brandpuntsafstanden van lenzen in?

Hoewel het korte brandpunt een goede modelleringskwaliteit heeft, maar de vlieghoogte laag is, is het niet veilig voor de vlucht van een drone. Om de veiligheid van drones te garanderen, moet de brandpuntsafstand langer worden ontworpen, maar een langere brandpuntsafstand heeft invloed op de werkefficiëntie en de modelleringskwaliteit. Er is een zekere tegenstelling tussen de vlieghoogte en de 3D-modelleringskwaliteit. We moeten een compromis zoeken tussen deze tegenstellingen.

Dus na D3 hadden we, op basis van onze uitgebreide beschouwing van deze tegenstrijdige factoren, de DG3 schuine camera ontwikkeld. DG3 houdt rekening met zowel de 3D-modelleringskwaliteit van D2 als de vlieghoogte van D3, terwijl het ook een warmteafvoer- en stofverwijderingssysteem toevoegt, zodat het ook kan worden gebruikt op drones met vaste vleugels of VTOL. DG3 is de meest populaire schuine camera voor Rainpoo, het is ook de meest gebruikte schuine camera op de markt.

Naam	Riy-DG3
Gewicht	650g
Dimensie	17016080mm
Sensortype:	APS-C
CCD-formaat:	23,5 mm × 15,6 mm
Fysieke grootte van pixel	3.9um
Totaal aantal pixels	120 MP
Minimale belichtingstijdinterval	0,8s
Belichtingsmodus camera	Isochrone/Isometrische belichting
brandpuntsafstand	28mm/40mm
Stroomvoorziening	Uniforme levering (Power by drone)
geheugencapaciteit	320/640G
Gegevens downloaden versneld	≥80M/s
Werk temperatuur	-10°C~+40°C
Firmware-updates	Gratis
IP-tarief	IP43

5、Van DG3 naar DG3Pros

De schuine camera uit de RIY-Pros-serie kan een betere modelleringskwaliteit bereiken. Dus welk speciaal ontwerp heeft Pro's in lenslay-out en brandpuntsafstandinstelling? In dit nummer zullen we doorgaan met het introduceren van de ontwerplogica achter de Pros-parameters.

6 (schuine lenshoek en modelleringskwaliteit)

De vorige inhoud noemde zo'n uitzicht: hoe korter de brandpuntsafstand, hoe groter de gezichtshoek, hoe meer informatie over de gevel van een gebouw kan worden verzameld en hoe beter de modelleringskwaliteit.

Naast het instellen van een redelijke brandpuntsafstand kunnen we natuurlijk ook een andere manier gebruiken om het modelleringseffect te verbeteren: vergroot direct de hoek van de schuine lenzen, die ook meer overvloedige gevelinformatie kunnen verzamelen.

Maar hoewel het instellen van een grotere schuine hoek de modelleringskwaliteit kan verbeteren, zijn er ook twee bijwerkingen:

1: De werkefficiëntie zal afnemen. Met de toename van de schuine hoek zal ook de buitenwaartse expansie van de vliegroute sterk toenemen. Wanneer de schuine hoek groter is dan 45 °, zal de vluchtefficiëntie sterk dalen.

Bijvoorbeeld, de professionele luchtcamera Leica RCD30, de schuine hoek is slechts 30 °, een van de redenen voor dit ontwerp is om de werkefficiëntie te verhogen.

2: Als de schuine hoek te groot is, zal zonlicht gemakkelijk de camera binnendringen, waardoor verblinding ontstaat (vooral in de ochtend en middag van een wazige dag). De schuine camera van Rainpoo is de eerste die het ontwerp van de interne lens overneemt. Dit ontwerp komt overeen met het toevoegen van een zonnekap aan de lenzen om te voorkomen dat deze wordt beïnvloed door het schuine zonlicht.

Vooral voor kleine drones is hun vlieggedrag over het algemeen relatief slecht. Nadat de schuine hoek van de lens en de houding van de drone over elkaar heen zijn geplaatst, kan strooilicht gemakkelijk de camera binnendringen, waardoor het verblindingsprobleem verder wordt versterkt.

7 (Route-overlap en modelleringskwaliteit)

Uit ervaring blijkt dat om de modelkwaliteit voor elk object in de ruimte te garanderen, het het beste is om de textuurinformatie van de vijf groepen lenzen tijdens de vlucht te behandelen.

Dit is gemakkelijk te begrijpen. Als we bijvoorbeeld een 3D-model van een oud gebouw willen bouwen, moet de modelleerkwaliteit van de cirkelvlucht veel beter zijn dan de kwaliteit van het maken van slechts een paar foto's aan vier zijden.

Hoe meer bedekte foto's, hoe meer ruimtelijke en textuurinformatie het bevat en hoe beter de modelleringskwaliteit. Dit is de betekenis van overlap van vliegroutes voor schuine fotografie.

De mate van overlap is een van de belangrijkste factoren die de kwaliteit van het 3D-model bepalen. In de algemene scène van schuine fotografie is het overlappercentage meestal 80% in de richting en 70% zijwaarts (de eigenlijke gegevens zijn overbodig).

In feite is het zeker het beste om dezelfde mate van overlap te hebben voor zijwaartse, maar een te hoge zijwaartse overlap zal de vluchtefficiëntie drastisch verminderen (vooral voor drones met vaste vleugels), dus op basis van efficiëntie zal de algemene zijwaartse overlap lager zijn dan de kop overlap.

Tips: Gezien de werkefficiëntie is de overlappingsgraad niet zo hoog mogelijk. Na het overschrijden van een bepaalde "standaard" heeft het verbeteren van de overlapgraad een beperkt effect op het 3D-model. Volgens onze experimentele feedback zal het verhogen van de overlap soms de kwaliteit van het model verminderen. Voor een modelleringsscène met een resolutie van 3 ~ 5 cm is de modelleringskwaliteit van een lagere overlapgraad soms bijvoorbeeld beter dan de hogere overlapgraad.

8、Het verschil tussen theoretische overlap en werkelijke overlap

Voor de vlucht stellen we 80% koers en 70% zijwaartse overlap in, wat slechts de theoretische overlap is. Tijdens de vlucht wordt de drone beïnvloed door de luchtstroom,en de verandering in houding zal ervoor zorgen dat de werkelijke overlap kleiner is dan de theoretische overlap.

Of het nu een drone met meerdere rotors of een drone met vaste vleugels is, hoe slechter de vlieghouding, hoe slechter de kwaliteit van het 3D-model. Omdat de kleinere drones met meerdere rotors of vaste vleugels lichter en kleiner zijn, zijn ze gevoelig voor interferentie door externe luchtstromen. Hun vlieghouding is over het algemeen niet zo goed als die van middelgrote / grote drones met meerdere rotors of vaste vleugels, waardoor de daadwerkelijke overlappingsgraad in een bepaald grondgebied niet voldoende is, wat uiteindelijk de modelleringskwaliteit beïnvloedt.

9、Moeilijkheden bij het 3D-modelleren van hoogbouw

Naarmate de hoogte van het gebouw toeneemt, zal de moeilijkheid van 3D-modellering toenemen. Een daarvan is dat de hoogbouw het risico van dronevluchten vergroot, en de tweede is dat naarmate de hoogte van het gebouw toeneemt, de overlap van de hoogbouwdelen sterk afneemt, wat resulteert in een slechte kwaliteit van het 3D-model.

1 De invloed van toenemende overlap op 3D Modellering van de kwaliteit van hoogbouw

Voor bovenstaand probleem hebben veel ervaren klanten een oplossing gevonden: verhoog de mate van overlap. Inderdaad, met de toename van de mate van overlap zal het modeleffect sterk worden verbeterd. Het volgende is een vergelijking van de experimenten die we hebben gedaan:

Door bovenstaande vergelijking vinden we dat: de toename van de mate van overlap weinig invloed heeft op de modelleringskwaliteit van laagbouw; maar heeft grote invloed op de modelleringskwaliteit van hoogbouw.

Echter, naarmate de mate van overlap toeneemt, zal het aantal luchtfoto's toenemen en zal ook de tijd voor gegevensverwerking toenemen.

2 De invloed van brandpuntsafstand Aan 3D Modellering van de kwaliteit van hoogbouw

We hebben een dergelijke conclusie in de vorige inhoud gemaakt:Voor gevel gebouw 3D modelleringsscènes, hoe langer de brandpuntsafstand, hoe slechter de modellering kwaliteit. Voor de 3D-modellering van hoogbouwgebieden is echter een langere brandpuntsafstand vereist om de modelleringskwaliteit te waarborgen. Zoals hieronder getoond:

Onder de omstandigheden van dezelfde resolutie en overlappende mate, kan de lens met lange brandpuntsafstand zorgen voor de werkelijke overlappende mate van het dak en een voldoende veilige vlieghoogte om een betere modelleringskwaliteit van hoogbouw te bereiken.

Wanneer de schuine camera DG4pros bijvoorbeeld wordt gebruikt om 3D-modellering van hoogbouw uit te voeren, kan niet alleen een goede modelleringskwaliteit worden bereikt, maar kan de nauwkeurigheid nog steeds 1: 500 kadastrale onderzoeksvereisten bereiken, wat het voordeel is van de lange brandpuntsafstand lengte lenzen.

Geval: Een succesgeval van schuine fotografie

10 (RIY-Pros-serie schuine camera's)

Om een betere modelleringskwaliteit te bereiken, onder het uitgangspunt van dezelfde resolutie, is het noodzakelijk om te zorgen voor voldoende overlap en de grote gezichtsvelden. Voor regio's met grote hoogteverschillen in het terrein of hoge gebouwen, is de brandpuntsafstand van de lens ook een belangrijke factor die de modelleringskwaliteit beïnvloedt. Op basis van de bovenstaande principes hebben de schuine camera's van de Rainpoo RIY-Pros-serie de volgende drie optimalisaties op de lens aangebracht:

1 Wijzig de lay-out van de lensses

Voor schuine camera's uit de Pros-serie is het meest intuïtieve gevoel dat de vorm verandert van rond naar vierkant. De meest directe reden voor deze wijziging is dat de lay-out van de lenzen is gewijzigd.

Het voordeel van deze lay-out is dat het cameraformaat kleiner kan worden ontworpen en het gewicht relatief lichter kan zijn. Deze lay-out zal er echter toe leiden dat de overlappende mate van de linker en rechter schuine lenzen lager is dan die van de voor-, midden- en achterperspectieven: dat wil zeggen, het gebied van schaduw A is kleiner dan het gebied van schaduw B.

Zoals we eerder vermeldden, om de vluchtefficiëntie te verbeteren, is de zijwaartse overlapping over het algemeen kleiner dan de kopoverlap, en deze "surroundlay-out" zal de zijwaartse overlapping verder verminderen, daarom zal het laterale 3D-model slechter zijn dan de kop 3D model.

Dus voor de RIY-Pros-serie veranderde Rainpoo de lay-out van de lenzen in: parallelle lay-out. Zoals hieronder getoond:

Deze lay-out zal een deel van de vorm en het gewicht opofferen, maar het voordeel is dat het voor voldoende zijdelingse overlap kan zorgen en een betere modelleerkwaliteit kan bereiken. Bij de daadwerkelijke vluchtplanning kunnen RIY-Pro's zelfs enige zijwaartse overlap verminderen om de vluchtefficiëntie te verbeteren.

2 Pas de hoek van de aan schuin lenses

Het voordeel van de "parallelle lay-out" is dat het niet alleen zorgt voor voldoende overlap, maar ook de zijdelingse FOV vergroot en meer textuurinformatie van gebouwen kan verzamelen.

Op basis hiervan hebben we ook de brandpuntsafstand van de schuine lenzen vergroot, zodat de onderrand samenviel met de onderrand van de vorige "surround layout" -lay-out, waardoor het zijaanzicht van de hoek verder werd vergroot, zoals weergegeven in de volgende afbeelding:

Het voordeel van deze lay-out is dat hoewel de hoek van schuine lenzen wordt gewijzigd, dit geen invloed heeft op de vluchtefficiëntie. En nadat de FOV van zijlenzen sterk is verbeterd, kunnen er meer gegevens over gevelinformatie worden verzameld en is de modelleringskwaliteit natuurlijk verbeterd.

Contrastexperimenten tonen ook aan dat, in vergelijking met de traditionele lay-out van de lenzen, de lay-out van de Pros-serie de zijdelingse kwaliteit van 3D-modellen echt kan verbeteren.

Links is het 3D-model gebouwd door de traditionele lay-outcamera en rechts is het 3D-model gebouwd door de Pros-camera.

3 Vergroot de brandpuntsafstand van de schuine lenzen

RIY-Pros lenzen voor schuine camera's zijn veranderd van de traditionele "surroundlay-out" naar een "parallelle lay-out", en de verhouding van de nabije-puntresolutie tot de verre-puntresolutie van de foto's gemaakt met schuine lenzen zal ook toenemen.

Om ervoor te zorgen dat de verhouding de kritische waarde niet overschrijdt, wordt de brandpuntsafstand van Pros schuine lenzen met 5% ~ 8% vergroot dan voorheen.

Naam	Riy-DG3 Voordelen
Gewicht	710g
Dimensie	13014299.5mm
Sensortype:	APS-C
CCD-formaat:	23,5 mm × 15,6 mm
Fysieke grootte van pixel	3.9um
Totaal aantal pixels	120 MP
Minimale belichtingstijdinterval	0,8s
Belichtingsmodus camera	Isochrone/Isometrische belichting
brandpuntsafstand	28mm/43mm
Stroomvoorziening	Uniforme levering (Power by drone)
geheugencapaciteit	640G
Gegevens downloaden versneld	≥80M/s
Werk temperatuur	-10°C~+40°C
Firmware-updates	Gratis
IP-tarief	IP43