خط تحقیق و توسعه از سری محصولات Rainpoo

از طریق معرفی نحوه تاثیر فاصله کانونی بر نتایج مدل سازی سه بعدی، می توانید درک اولیه ای از ارتباط بین فاصله کانونی و FOV داشته باشید. از تنظیم پارامترهای پرواز تا فرآیند مدل سازی سه بعدی، این دو پارامتر همیشه جای خود را دارند. بنابراین این دو پارامتر چه تاثیری بر نتایج مدلسازی سه بعدی دارند؟ در این مقاله، نحوه کشف ارتباط Rainpoo در فرآیند تحقیق و توسعه محصول و چگونگی یافتن تعادل بین تناقض بین ارتفاع پرواز و نتیجه مدل سه بعدی را معرفی خواهیم کرد.

1، از D2 تا D3

RIY-D2 محصولی است که به طور ویژه برای پروژه های نقشه برداری کاداستر توسعه یافته است. همچنین این اولین دوربین مایل است که از طراحی کشویی و لنز داخلی استفاده می کند. D2 دارای دقت مدل‌سازی بالا و کیفیت مدل‌سازی خوب است که برای مدل‌سازی صحنه با زمین‌های مسطح و طبقات نه چندان بلند مناسب است. با این حال، برای سقوط بزرگ، زمین و توپوگرافی پیچیده (از جمله خطوط فشار قوی، دودکش ها، ایستگاه های پایه و سایر ساختمان های بلند)، ایمنی پرواز پهپاد یک مشکل بزرگ خواهد بود.

در عملیات واقعی، برخی از مشتریان ارتفاع پرواز خوبی را برنامه ریزی نکردند، که باعث شد پهپاد خطوط ولتاژ بالا را آویزان کند یا به ایستگاه پایه برخورد کند. یا حتی با وجود اینکه برخی از پهپادها به اندازه کافی خوش شانس بودند که از نقاط خطرناک عبور کنند، اما فقط با بررسی عکس های هوایی متوجه شدند که پهپادها بسیار نزدیک به نقاط خطرناک هستند. این خطرات و خطرات پنهان اغلب باعث خسارات مالی هنگفتی به مشتریان می شود.

یک ایستگاه پایه در عکس نشان می دهد، می توانید ببینید که بسیار نزدیک به هواپیمای بدون سرنشین است، به احتمال زیاد به آن برخورد می کند بنابراین، بسیاری از مشتریان به ما پیشنهاداتی داده اند: آیا می توان یک دوربین مورب با فاصله کانونی طولانی طراحی کرد تا ارتفاع پرواز پهپاد را بالاتر برده و پرواز را ایمن تر کند؟ بر اساس نیاز مشتری، بر اساس D2، ما یک نسخه با فاصله کانونی طولانی به نام RIY-D3 ایجاد کرده ایم. در مقایسه با D2، با وضوح مشابه، D3 می تواند ارتفاع پرواز پهپاد را حدود 60 درصد افزایش دهد.

در طول تحقیق و توسعه D3، ما همیشه بر این باور بوده‌ایم که فاصله کانونی بیشتر می‌تواند ارتفاع پرواز بالاتر، کیفیت مدل‌سازی بهتر و دقت بالاتری داشته باشد. اما پس از کار واقعی، متوجه شدیم که آن طور که انتظار می رفت نبود، در مقایسه با D2، مدل 3 بعدی ساخته شده توسط D3 نسبتاً تحت فشار بود و راندمان کار نسبتاً پایین بود.

نام	Riy-D2/D3
وزن	850 گرم
بعد، ابعاد، اندازه	19018088 میلی متر
نوع سنسور	APS-C
CMOS یک اندازه	23.5mm×15.6mm
اندازه فیزیکی پیکسل	3.9 میلی متر
مجموع پیکسل ها	120 مگاپیکسل
حداقل فاصله زمانی نوردهی	1s
حالت نوردهی دوربین	نوردهی ایزوکرونیک/ایزومتریک
فاصله کانونی	20mm/35mm برای D235mm/50mm برای D3
منبع تغذیه	تامین یکنواخت (تغذیه با پهپاد)
ظرفیت حافظه	320 گرم
دانلود داده انجام شد	≥70M/s
دمای کار	-10 درجه سانتیگراد تا +40 درجه سانتیگراد
به روز رسانی سیستم عامل	رایگان
نرخ IP	IP 43

2، ارتباط بین فاصله کانونی و کیفیت مدل سازی

درک ارتباط بین فاصله کانونی و کیفیت مدل‌سازی برای اکثر مشتریان آسان نیست و حتی بسیاری از تولیدکنندگان دوربین مایل به اشتباه معتقدند که لنز با فاصله کانونی بلند برای کیفیت مدل‌سازی مفید است.

وضعیت واقعی در اینجا این است: با این فرض که سایر پارامترها یکسان هستند، برای نمای ساختمان، هرچه فاصله کانونی بیشتر باشد، برابری مدل‌سازی بدتر است. چه نوع رابطه منطقی در اینجا دخیل است؟

در آخرین آرتیکال چگونه فاصله کانونی بر نتایج مدل سازی سه بعدی تأثیر می گذارد اشاره کرده ایم که:

با این فرض که سایر پارامترها یکسان هستند، فاصله کانونی فقط بر ارتفاع پرواز تأثیر می گذارد. همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، دو لنز کانونی متفاوت وجود دارد، قرمز نشان دهنده یک لنز کانونی بلند، و آبی نشان دهنده یک لنز کانونی کوتاه است. حداکثر زاویه تشکیل شده توسط عدسی کانونی بلند و دیوار α و حداکثر زاویه تشکیل شده توسط لنز کانونی کوتاه و دیوار β است. به طور مشخص:

این "زاویه" به چه معناست؟ هرچه زاویه بین لبه FOV لنز و دیوار بیشتر باشد، لنز نسبت به دیوار افقی تر است. هنگام جمع آوری اطلاعات در مورد نمای ساختمان، لنزهای کانونی کوتاه می توانند اطلاعات دیوار را به صورت افقی بیشتری جمع آوری کنند و مدل های سه بعدی بر اساس آن می توانند بافت نما را بهتر منعکس کنند. بنابراین، برای صحنه های دارای نما، هرچه فاصله کانونی لنز کمتر باشد، اطلاعات نما جمع آوری شده غنی تر و کیفیت مدل سازی بهتر است.

برای ساختمان‌های دارای لبه‌های لبه‌ای، در شرایط وضوح زمین یکسان، هرچه فاصله کانونی لنز بیشتر باشد، ارتفاع پرواز پهپاد بیشتر باشد، نقاط کور زیر لبه‌ها بیشتر باشد، کیفیت مدل‌سازی بدتر خواهد بود. بنابراین در این سناریو، D3 با لنز با فاصله کانونی بیشتر نمی تواند با D2 با لنز با فاصله کانونی کوتاه تر رقابت کند.

3-تضاد ارتفاع پرواز پهپاد و کیفیت مدل سه بعدی

با توجه به ارتباط منطقی فاصله کانونی و کیفیت مدل، اگر فاصله کانونی لنز به اندازه کافی کوتاه باشد و زاویه FOV به اندازه کافی بزرگ باشد، اصلاً نیازی به دوربین چند لنز نیست. یک لنز فوق عریض (عدسی چشم ماهی) می تواند اطلاعات همه جهات را جمع آوری کند. همانطور که در زیر نشان داده شده است:

آیا طراحی فاصله کانونی لنز تا حد امکان خوب نیست؟

ناگفته نماند مشکل اعوجاج زیاد ناشی از فاصله کانونی بسیار کوتاه. اگر فاصله کانونی لنز ارتو دوربین مایل 10 میلی متر طراحی شود و داده ها با وضوح 2 سانتی متر جمع آوری شوند، ارتفاع پرواز پهپاد تنها 51 متر است.

بدیهی است که اگر پهپاد مجهز به دوربین مایل طراحی شده به این صورت برای انجام کار باشد، قطعا خطرناک خواهد بود.

PS: اگرچه لنز فوق‌واید استفاده محدودی از صحنه‌ها در مدل‌سازی عکاسی مایل دارد، اما برای مدل‌سازی لیدار اهمیت عملی دارد. پیش از این، یکی از شرکت‌های معروف لیدار با ما ارتباط برقرار کرده بود و امیدوار بود که یک دوربین هوایی با لنز با زاویه دید عریض، نصب شده با لیدار، برای تفسیر اشیاء زمینی و جمع‌آوری بافت طراحی کنیم.

4، از D3 به DG3

تحقیق و توسعه D3 باعث شد متوجه شویم که برای عکاسی مایل، فاصله کانونی نمی تواند به طور یکنواخت بلند یا کوتاه باشد. طول ارتباط نزدیکی با کیفیت مدل، کارایی کار و ارتفاع پرواز دارد. بنابراین در تحقیق و توسعه لنز، اولین سوالی که باید در نظر گرفت این است: چگونه فاصله کانونی لنزها را تنظیم کنیم؟

اگرچه فوکال کوتاه کیفیت مدل سازی خوبی دارد، اما ارتفاع پرواز کم است، برای پرواز پهپاد ایمن نیست. برای اطمینان از ایمنی هواپیماهای بدون سرنشین، فاصله کانونی باید طولانی‌تر طراحی شود، اما فاصله کانونی بیشتر بر کارایی کار و کیفیت مدل‌سازی تأثیر می‌گذارد. تناقض خاصی بین ارتفاع پرواز و کیفیت مدل سازی سه بعدی وجود دارد. ما باید به دنبال سازش بین این تضادها باشیم.

بنابراین پس از D3، بر اساس بررسی همه جانبه خود از این عوامل متناقض، دوربین مورب DG3 را توسعه دادیم. DG3 هم کیفیت مدل‌سازی سه‌بعدی D2 و هم ارتفاع پرواز D3 را در نظر می‌گیرد، در حالی که سیستم اتلاف گرما و حذف گرد و غبار را نیز اضافه می‌کند، به طوری که می‌توان از آن در پهپادهای بال ثابت یا VTOL نیز استفاده کرد. DG3 محبوب ترین دوربین مایل برای Rainpoo است، همچنین پرکاربردترین دوربین مایل موجود در بازار است.

نام	Riy-DG3
وزن	650 گرم
بعد، ابعاد، اندازه	17016080 میلی متر
نوع سنسور	APS-C
اندازه CCD	23.5mm×15.6mm
اندازه فیزیکی پیکسل	3.9 میلی متر
مجموع پیکسل ها	120 مگاپیکسل
حداقل فاصله زمانی نوردهی	0.8 ثانیه
حالت نوردهی دوربین	نوردهی ایزوکرونیک/ایزومتریک
فاصله کانونی	28 میلی متر / 40 میلی متر
منبع تغذیه	تامین یکنواخت (تغذیه با پهپاد)
ظرفیت حافظه	320/640 گرم
دانلود داده انجام شد	≥80M/s
دمای کار	-10 درجه سانتیگراد تا +40 درجه سانتیگراد
به روز رسانی سیستم عامل	رایگان
نرخ IP	IP 43

5، از DG3 تا DG3Pros

دوربین مایل سری RIY-Pros می تواند به کیفیت مدل سازی بهتری دست یابد. بنابراین Pros چه طراحی خاصی در چیدمان لنز و تنظیم فاصله کانونی دارد؟ در این شماره، ما به معرفی منطق طراحی پشت پارامترهای Pros ادامه خواهیم داد.

6، زاویه لنز مایل و کیفیت مدل سازی

مطالب قبلی چنین دیدگاهی را ذکر کرده است: هرچه فاصله کانونی کوتاهتر باشد، زاویه دید بزرگتر باشد، اطلاعات نمای ساختمان بیشتری جمع آوری می شود و کیفیت مدل سازی بهتر می شود.

علاوه بر تنظیم فاصله کانونی معقول، البته، می‌توانیم از روش دیگری نیز برای بهبود افکت مدل‌سازی استفاده کنیم: به طور مستقیم زاویه لنزهای مایل را افزایش می دهد، که همچنین می تواند اطلاعات نمای فراوان تری را جمع آوری کند.

اما در واقع، اگرچه تنظیم یک زاویه مایل بزرگتر می تواند کیفیت مدل سازی را بهبود بخشد، اما دو عارضه جانبی نیز دارد:

1: راندمان کاری کاهش می یابد. با افزایش زاویه مایل، انبساط بیرونی مسیر پرواز نیز بسیار افزایش می یابد. هنگامی که زاویه مایل از 45 درجه بیشتر شود، راندمان پرواز به شدت کاهش می یابد.

به عنوان مثال، دوربین هوایی حرفه ای لایکا RCD30، زاویه مایل آن تنها 30 درجه است، یکی از دلایل این طراحی افزایش راندمان کار است.

2: اگر زاویه مایل بیش از حد بزرگ باشد، نور خورشید به راحتی وارد دوربین می شود و باعث خیرگی می شود. (به خصوص در صبح و بعد از ظهر یک روز مه آلود). دوربین مایل Rainpoo اولین دوربینی است که از طراحی لنز داخلی استفاده کرده است. این طراحی معادل افزودن یک هود به لنزها برای جلوگیری از تأثیر نور مورب خورشید است.

به خصوص برای پهپادهای کوچک، به طور کلی، وضعیت پرواز آنها نسبتا ضعیف است. پس از قرار گرفتن زاویه مایل لنز و موقعیت پهپاد، نور سرگردان می تواند به راحتی وارد دوربین شود و مشکل تابش خیره کننده را بیشتر تشدید کند.

7، همپوشانی مسیر و کیفیت مدل سازی

با توجه به تجربه، برای اطمینان از کیفیت مدل، برای هر شی در فضا، بهتر است اطلاعات بافت پنج گروه از لنزها در طول پرواز پوشش داده شود.

این به راحتی قابل درک است. به عنوان مثال، اگر بخواهیم یک مدل سه بعدی از یک ساختمان باستانی بسازیم، کیفیت مدل سازی پرواز دایره ای باید بسیار بهتر از کیفیت گرفتن تنها چند عکس از چهار طرف باشد.

هرچه عکس های پوشش داده شده بیشتر باشد، اطلاعات فضایی و بافتی بیشتری در آن گنجانده شده است و کیفیت مدل سازی بهتر است. این معنای همپوشانی مسیر پرواز برای عکاسی مایل است.

میزان همپوشانی یکی از عوامل کلیدی است که کیفیت مدل سه بعدی را تعیین می کند. در صحنه عمومی عکاسی مایل، میزان همپوشانی عمدتاً 80 درصد به سمت جلو و 70 درصد به طرفین است (داده‌های واقعی اضافی هستند).

در واقع، مطمئناً بهترین کار این است که همپوشانی یکسانی برای جانبی داشته باشیم، اما همپوشانی جانبی بسیار زیاد، راندمان پرواز را به شدت کاهش می‌دهد (مخصوصاً برای پهپادهای با بال ثابت)، بنابراین بر اساس کارایی، همپوشانی جانبی عمومی کمتر از همپوشانی سرفصل

نکات: با توجه به راندمان کار، درجه همپوشانی تا حد ممکن بالا نیست. پس از فراتر رفتن از یک "استاندارد" خاص، بهبود درجه همپوشانی تاثیر محدودی بر مدل سه بعدی دارد. با توجه به بازخورد تجربی ما، گاهی اوقات افزایش همپوشانی باعث کاهش کیفیت مدل می شود. به عنوان مثال، برای یک صحنه مدل‌سازی با وضوح 3 تا 5 سانتی‌متر، کیفیت مدل‌سازی درجه همپوشانی پایین‌تر گاهی بهتر از درجه همپوشانی بالاتر است.

8، تفاوت بین همپوشانی نظری و همپوشانی واقعی

قبل از پرواز، ما 80% سمت و 70% همپوشانی جانبی را تنظیم می کنیم که فقط همپوشانی نظری است. در پرواز، پهپاد تحت تأثیر جریان هوا قرار می گیرد،و تغییر در نگرش باعث می شود که همپوشانی واقعی کمتر از همپوشانی نظری باشد.

به طور کلی، چه یک پهپاد چند روتوری باشد و چه با بال ثابت، هرچه وضعیت پرواز ضعیف‌تر باشد، کیفیت مدل سه بعدی بدتر است. از آنجایی که پهپادهای مولتی روتور یا بال ثابت کوچک‌تر وزن سبک‌تر و اندازه کوچک‌تر دارند، در معرض تداخل جریان هوای خارجی هستند. نگرش پرواز آنها به طور کلی به خوبی پهپادهای مولتی روتور متوسط / بزرگ یا بال ثابت نیست، در نتیجه میزان همپوشانی واقعی در برخی از مناطق زمینی خاص کافی نیست، که در نهایت بر کیفیت مدل‌سازی تأثیر می‌گذارد.

9- مشکلات در مدل سازی سه بعدی ساختمان های بلند

با افزایش ارتفاع ساختمان، سختی مدل سازی سه بعدی افزایش می یابد. یکی اینکه ساختمان مرتفع خطر پرواز پهپاد را افزایش می دهد و دوم اینکه با افزایش ارتفاع ساختمان، همپوشانی قطعات بلندمرتبه به شدت کاهش می یابد و در نتیجه کیفیت مدل سه بعدی پایین می آید.

1 تأثیر افزایش همپوشانی بر سه بعدی مدل سازی کیفیت ساختمان های بلندمرتبه

برای مشکل فوق، بسیاری از مشتریان با تجربه راه حلی پیدا کرده اند: افزایش میزان همپوشانی. در واقع، با افزایش درجه همپوشانی، اثر مدل تا حد زیادی بهبود می یابد. در زیر مقایسه‌ای از آزمایش‌هایی است که انجام دادیم:

از طریق مقایسه فوق، متوجه خواهیم شد که: افزایش درجه همپوشانی تأثیر کمی بر کیفیت مدل‌سازی ساختمان‌های کم‌مرتبه دارد. اما تاثیر زیادی بر کیفیت مدل سازی ساختمان های بلند دارد.

با این حال، با افزایش میزان همپوشانی، تعداد عکس‌های هوایی افزایش می‌یابد و زمان پردازش داده‌ها نیز افزایش می‌یابد.

2 تأثیر از فاصله کانونی بر سه بعدی مدل سازی کیفیت ساختمان های بلندمرتبه

ما در مطالب قبلی چنین نتیجه گیری کرده ایم:برای ساختمان نما سه بعدی صحنه های مدل سازی، هر چه فاصله کانونی بیشتر باشد، مدل سازی بدتر است کیفیت. با این حال، برای مدل‌سازی سه‌بعدی مناطق مرتفع، فاصله کانونی بیشتری برای اطمینان از کیفیت مدل‌سازی مورد نیاز است. همانطور که در زیر نشان داده شده است:

تحت شرایط وضوح و درجه همپوشانی یکسان، لنز با فاصله کانونی بلند می‌تواند از درجه همپوشانی واقعی سقف و ارتفاع پرواز به اندازه کافی مطمئن برای دستیابی به کیفیت مدل‌سازی بهتر ساختمان‌های بلند اطمینان حاصل کند.

به عنوان مثال، وقتی از دوربین مایل DG4pros برای انجام مدل‌سازی سه‌بعدی ساختمان‌های بلند استفاده می‌شود، نه تنها می‌تواند به کیفیت مدل‌سازی خوبی دست یابد، بلکه دقت آن همچنان می‌تواند به نیازهای بررسی کاداستر 1:500 برسد، که مزیت کانونی طولانی است. لنزهای طول

مورد: یک مورد موفق از عکاسی مایل

دوربین های اریب سری RIY-Pros 10

برای دستیابی به کیفیت مدل‌سازی بهتر، با فرض وضوح یکسان، باید از همپوشانی کافی و میدان دید بزرگ اطمینان حاصل شود. عامل مهمی که بر کیفیت مدلسازی تاثیر می گذارد. بر اساس اصول فوق، دوربین های اریب سری Rainpoo RIY-Pros سه بهینه سازی زیر را بر روی لنز انجام داده اند:

1 طرح لنز را تغییر دهیدسه

برای دوربین‌های مایل سری Pros، بصری‌ترین احساس این است که شکل آن از گرد به مربع تغییر می‌کند. مستقیم ترین دلیل این تغییر این است که چیدمان لنزها تغییر کرده است.

مزیت این چیدمان این است که می توان اندازه دوربین را کوچکتر و وزن نسبتاً سبکتر طراحی کرد. با این حال، این طرح باعث می شود که درجه همپوشانی لنزهای مایل چپ و راست کمتر از پرسپکتیو جلو، وسط و پشت باشد: یعنی مساحت سایه A کوچکتر از ناحیه سایه B است.

همانطور که قبلا ذکر کردیم، به منظور بهبود کارایی پرواز، همپوشانی جانبی به طور کلی کوچکتر از همپوشانی عنوان است، و این "طراحی فراگیر" همپوشانی جانبی را بیشتر کاهش می دهد، به همین دلیل است که مدل سه بعدی جانبی ضعیف تر از عنوان سه بعدی خواهد بود. مدل.

بنابراین برای سری RIY-Pros، Rainpoo طرح لنزها را به: طرح موازی تغییر داد. همانطور که در زیر نشان داده شده است:

این چیدمان بخشی از شکل و وزن را قربانی می کند، اما مزیت آن این است که می تواند از همپوشانی جانبی کافی اطمینان حاصل کند و کیفیت مدل سازی بهتری را به دست آورد. در برنامه ریزی واقعی پرواز، RIY-Pros حتی می تواند برخی از همپوشانی های جانبی را کاهش دهد تا کارایی پرواز را بهبود بخشد.

2 زاویه را تنظیم کنید مورب لنببینیدs

مزیت "طرح موازی" این است که نه تنها همپوشانی کافی را تضمین می کند، بلکه FOV جانبی را نیز افزایش می دهد و می تواند اطلاعات بافت بیشتری از ساختمان ها را جمع آوری کند.

بر این اساس، ما همچنین فاصله کانونی لنزهای مایل را افزایش دادیم به طوری که لبه پایینی آن با لبه پایینی طرح بندی قبلی "طرح فراگیر" منطبق شد و نمای جانبی زاویه را بیشتر افزایش دادیم، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است:

مزیت این چیدمان این است که اگرچه زاویه لنزهای مایل تغییر می کند، اما تاثیری بر راندمان پرواز ندارد. و پس از بهبود چشمگیر FOV لنزهای جانبی، داده‌های اطلاعات نما بیشتری را می‌توان جمع‌آوری کرد و البته کیفیت مدل‌سازی بهبود می‌یابد.

آزمایش‌های کنتراست همچنین نشان می‌دهند که در مقایسه با چیدمان سنتی لنزها، چیدمان سری Pros واقعاً می‌تواند کیفیت جانبی مدل‌های سه بعدی را بهبود بخشد.

سمت چپ مدل سه بعدی است که توسط دوربین چیدمان سنتی ساخته شده است و سمت راست مدل سه بعدی ساخته شده توسط دوربین Pros است.

3 فاصله کانونی را افزایش دهید لنزهای مایل

لنزهای دوربین‌های مایل RIY-Pros از «طرح‌بندی فراگیر» سنتی به «طرح‌بندی موازی» تغییر کرده و نسبت رزولوشن نقطه نزدیک به وضوح نقطه دور عکس‌های گرفته شده توسط لنزهای مایل نیز افزایش می‌یابد.

برای اطمینان از اینکه نسبت از مقدار بحرانی تجاوز نمی کند، فاصله کانونی لنزهای مایل Pros 5٪ تا 8٪ نسبت به قبل افزایش می یابد.

نام	Riy-DG3 Pros
وزن	710 گرم
بعد، ابعاد، اندازه	13014299.5 میلی متر
نوع سنسور	APS-C
اندازه CCD	23.5mm×15.6mm
اندازه فیزیکی پیکسل	3.9 میلی متر
مجموع پیکسل ها	120 مگاپیکسل
حداقل فاصله زمانی نوردهی	0.8 ثانیه
حالت نوردهی دوربین	نوردهی ایزوکرونیک/ایزومتریک
فاصله کانونی	28mm/43mm
منبع تغذیه	تامین یکنواخت (تغذیه با پهپاد)
ظرفیت حافظه	640 گرم
دانلود داده انجام شد	≥80M/s
دمای کار	-10 درجه سانتیگراد تا +40 درجه سانتیگراد
به روز رسانی سیستم عامل	رایگان
نرخ IP	IP 43