倾斜摄影当中重叠度、传感器尺寸、焦距等参数问题梳理

2020-11-19 22:42:17  作者:倾斜摄影与Smart3D(ContextCapture)教程

1序

随着无人机的快速发展,倾斜摄影行业迎来了一个新的浪潮,越来越多的人利用无人机从事测绘行业的相关数据采集工作。在数据采集过程当中遇到了各种各样的问题,导致飞出来的数据不达标,无法完成模型重建工作。这里根据自己的接触对倾斜摄影过程当中重叠度、传感器、焦距、飞行速度、拍照间隔等参数以及他们之间的相互关系做一个简单的梳理。如有不当或错误之处敬请指正。

本文很多内容参考自【Smart3D系列教程2之 《为什么三维重建效果这么差?——探探那些被忽略的拍照要求和技巧》

2 传感器

很多三维模型重建软件要求输入相机的传感器参数和焦距。一般输入的是传感器的长边尺寸。

2.1 传感器参数的获取

传感器是是相机的固定参数,和无人机无关,虽然很多无人机自带相机,但传感器参数也只和相机有关。所以只要知道相机型号就可以知道传感器尺寸。很多朋友不知道如何获取这个参数值,这里直接给出搜索方法。

2.1.1常规情况

这里以sony ar7 相机为例。

直接百度搜索sony ar7,

找一个带相机详细参数的任何一个网站

点进来

一般都带传感器参数

这里可以看到传感器的长边尺寸35.8mm。

2.1.2 特例情况

也有部分相机厂商没有明确给出传感器尺寸大小,但一般也会给出类型和对角线尺寸,这里可以进行一下换算。

以大疆无人机的精灵3为例。

百度精灵3

找相机参数

找传感器参数

对于传感器,即使没有明确给出尺寸大小,但一般都是相机的常规尺寸,这里引用百度出的一张图

无外乎这几种尺寸

这里可以看到1/2.3对于的传感器长边尺寸是6.16mm

2.2 焦距

这个不想多说,自己拍的照片不知道设置的焦距是多少也是醉了。。。

不过一般没有经过特殊处理的片子,都保存了焦距参数,可以直接右键图片查看属性,里面详细的记录了焦距,单位是mm

注意,焦距参数是不是35mm等效焦距。请选择焦距属性对应的值。

2.3 重叠度保障

航拍的时候如何保证重叠度呢?重叠度应该是多少呢?

根据不同的航拍用户,重叠度也不一样,如果只是为了快拼影像,一般旁向重叠度60%以上,航线(纵向)重叠度70%以上,如果用于三维重建,建议旁向重叠度70%以上,航线(纵向)重叠度80%以上.上述数值为经验值,非官方,仅作参考。

如何保证重叠度呢?很多的飞控软件都实现了自动化,只需要输入相机参数,飞行高度,重叠度就可以自动规划出航线。那这些航线是如何来的?如何自己设计航线该如何保证重叠度达到了要求?

这里其实是初中所学的【小孔成像原理】,假设相机以长边飞行方向垂直,航线间距为x。和示意图如下:

小孔成像-航线间距

按照上述条件,这里计算旁向重叠度用的是传感器长边尺寸

d/ccd = h/len

重叠的长度为=x+(len/2-x)/*2=len-x

旁向重叠度= (len-x)/len=1-x/len

这个方程的求解应该不难了吧?x=旁向重叠度/h/d/ccd

沿着飞行方向也是一样的,只不过要用传感器的短边尺寸。

2.4飞行速度和拍照间隔

上述过程计算出了拍照的间距,旁向间距a和航向间距b

真正飞行的时候我要以什么速度飞行呢?拍照间隔设置多少呢?自动规划的软件是如何控制拍照的呢?

正常情况下为了加快飞行速度,缩短作业时间,都是保证拍照质量稳定的前提下让拍照速度最快

b=飞行速度/*拍照间隔

3.模型精度计算

上述所有的计算都是依据指定的飞行高度来计算的,飞行高度如何确定呢?这就和模型精度挂钩了,需要什么样精度的模型,使用了什么相机决定了飞行的最合适高度。

首先是照片分辨率的确定。

拍的照片是多少分辨率的?

还是小孔成像原理,传感器长边尺寸ccd,对应拍出的照片的长边像素数wx像素

d/ccd = h/len

拍照分辨率(m/像素)=ccd/d/*h/w

公式:倾斜摄影模型精度=同工程正射分辨率的三倍

更多和分辨率及比例尺相关内容参考【倾斜摄影当中模型精度和测绘当中的分辨率/比例尺是怎么回事?

倾斜摄影当中,经常会说我的模型是几厘米精度的,我飞的数据是5cm精度的模型?这个5cm是如何衡量的呢?

倾斜摄影的模型精度一般是照片分辨率的三倍,就是根据照片生成的正射影像的地面分辨率的三倍,如果生成的正射影像的分辨率是2cm/像素,那模型精度基本就是5-10cm。

公式:倾斜摄影模型精度=同工程正射分辨率的三倍

以上内容均是工作当中根据接触到的软件及自己在公司的软件开发过程当中都的相关心得体会,对各个软件及相关引用没有褒贬态度。

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