Rainpoo 제품 시리즈의 R&D 라인

초점 거리가 3D 모델링 결과에 미치는 영향의 도입을 통해 초점 거리와 FOV 사이의 연결을 미리 이해할 수 있습니다. 비행 매개변수 설정에서 3D 모델링 프로세스에 이르기까지 이 두 매개변수는 항상 제자리를 찾습니다. 그렇다면 이 두 매개변수는 3D 모델링 결과에 어떤 영향을 미칠까요? 이번 글에서는 Rainpoo가 제품 R&D 과정에서 어떻게 연결을 발견했는지, 비행 높이와 3D 모델 결과 사이의 모순 사이의 균형을 찾는 방법을 소개합니다.

1、D2에서 D3까지

RIY-D2는 지적 측량 프로젝트를 위해 특별히 개발된 제품입니다. 또한 드롭다운 및 내부 렌즈 디자인을 채택한 최초의 경사 카메라이기도 합니다. D2는 높은 모델링 정확도와 좋은 모델링 품질을 가지고 있어 너무 높지 않은 평평한 지형의 장면 모델링에 적합합니다. 그러나 큰 낙하, 복잡한 지형 및 지형(고압선, 굴뚝, 기지국 및 기타 고층 건물 포함)의 경우 드론의 비행 안전이 큰 문제가 될 것입니다.

실제 운영에서 일부 고객은 비행 높이를 적절하게 계획하지 않아 드론이 고압선을 끊거나 기지국에 충돌했습니다. 또는 일부 드론은 운 좋게 위험 지점을 통과했지만 항공 사진을 확인했을 때 드론이 위험 지점에 매우 가깝다는 것을 알게 되었습니다. 이러한 위험과 숨겨진 위험은 종종 고객에게 막대한 재산 손실을 초래합니다.

베이스 스테이션은 사진에 표시됩니다. 드론에 매우 가깝다는 것을 알 수 있습니다. 따라서 많은 고객이 다음과 같은 제안을 했습니다. 긴 초점 거리의 사선 카메라를 사용하여 드론의 비행 높이를 높이고 비행을 더 안전하게 만들 수 있습니까? 고객의 요구에 따라 D2를 기반으로 RIY-D3라는 긴 초점 거리 버전을 개발했습니다. D2와 비교하여 동일한 해상도에서 D3는 드론의 비행 높이를 약 60% 높일 수 있습니다.

D3의 R&D 기간 동안 우리는 초점 거리가 길수록 더 높은 비행 높이, 더 나은 모델링 품질 및 더 높은 정확도를 가질 수 있다고 항상 믿었습니다. 그러나 실제 작업을 해보니 D2에 비해 D3에서 만든 3D 모델이 상대적으로 스트레인이 크고 작업 효율이 상대적으로 낮았다.

이름	Riy-D2/D3
무게	850g
치수	19018088mm
센서 유형	APS-C
CMOS 크기	23.5mm×15.6mm
픽셀의 물리적 크기	3.9um
총 픽셀	120MP
최소 노출 시간 간격	1초
카메라 노출 모드	등시성/등각투영 노출
초점 거리	D2용 20mm/35mmD3용 35mm/50mm
전원 공급 장치	균일 공급(드론에 의한 전원)
기억 용량	320G
데이터 다운로드 속도	≥70M/s
작업 온도	-10°C~+40°C
펌웨어 업데이트	무료로
IP 비율	IP 43

2, 초점 거리와 모델링 품질 간의 연결

초점거리와 모델링 품질의 관계는 대부분의 고객들이 이해하기 쉽지 않으며, 많은 사선 카메라 제조사들조차 긴 초점거리 렌즈가 모델링 품질에 도움이 된다고 잘못 믿고 있다.

실제 상황은 다음과 같습니다. 다른 매개변수가 동일하다는 전제 하에 건물 정면의 경우 초점 거리가 길수록 모델링 동등성이 나빠집니다. 여기에 어떤 종류의 논리적 관계가 관련되어 있습니까?

마지막 아티클에서 초점 거리가 3D 모델링 결과에 미치는 영향 우리는 다음과 같이 언급했습니다.

다른 매개변수가 동일하다는 전제 하에 초점 거리는 비행 높이에만 영향을 미칩니다. 위 그림과 같이 초점이 다른 두 개의 렌즈가 있는데 빨간색은 장초점 렌즈, 파란색은 단초점 렌즈를 나타냅니다. 장초점 렌즈와 벽이 이루는 최대 각도는 α이고, 단초점 렌즈와 벽이 이루는 최대 각도는 β이다. 확실히:

이 "각도"는 무엇을 의미합니까? 렌즈의 FOV 가장자리와 벽 사이의 각도가 클수록 벽에 대한 렌즈의 수평도가 높아집니다. 건물 정면에 대한 정보를 수집할 때 단초점 렌즈는 벽 정보를 보다 수평적으로 수집할 수 있으며 이를 기반으로 하는 3D 모델은 정면의 질감을 더 잘 반영할 수 있습니다. 따라서 정면이 있는 장면의 경우 렌즈의 초점 거리가 짧을수록 수집된 정면 정보가 풍부하고 모델링 품질이 향상됩니다.

처마가 있는 건물의 경우 동일한 지면 해상도 조건에서 렌즈의 초점 거리가 길수록 드론 비행 높이가 높을수록 처마 아래 사각 지대가 많을수록 모델링 품질이 나빠집니다. 따라서 이 시나리오에서 더 긴 초점 거리 렌즈를 가진 D3는 더 짧은 초점 거리 렌즈를 가진 D2와 경쟁할 수 없습니다.

3, 드론의 비행 높이와 3D 모델의 품질 사이의 모순

초점거리와 모델의 품질의 논리적 연결에 따르면 렌즈의 초점거리가 충분히 짧고 FOV 각도가 충분히 크면 멀티렌즈 카메라가 전혀 필요하지 않습니다. 초광각 렌즈(어안 렌즈)는 모든 방향의 정보를 수집할 수 있습니다. 아래 그림과 같이:

렌즈의 초점거리를 최대한 짧게 디자인하는 것이 좋지 않습니까?

초단초점 초점거리로 인한 큰 왜곡 문제는 말할 것도 없습니다. 사선 카메라의 직교 렌즈의 초점 거리를 10mm로 설계하고 2cm의 해상도로 데이터를 수집하면 드론의 비행 높이는 51m에 불과합니다.

분명히, 드론에 이러한 방식으로 설계된 경사 카메라가 장착되어 있으면 작업을 수행하는 것은 확실히 위험할 것입니다.

추신: 초광각 렌즈는 비스듬한 사진 모델링에서 장면 사용이 제한적이지만 Lidar 모델링에서는 실용적인 의미가 있습니다. 이전에 한 유명한 Lidar 회사에서 지상 물체 해석 및 텍스처 수집을 위해 Lidar가 장착된 광각 렌즈 항공 카메라를 설계하기를 희망하면서 우리와 통신했습니다.

4、D3에서 DG3까지

D3의 R&D를 통해 우리는 비스듬한 사진의 경우 초점 거리가 단조롭게 길거나 짧을 수 없다는 것을 깨달았습니다. 길이는 모델의 품질, 작업의 효율성, 비행 높이와 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 렌즈 R&D에서 고려해야 할 첫 번째 질문은 렌즈의 초점 거리를 설정하는 방법입니다.

단초점은 모델링 품질은 좋은데 비행고가 낮아 드론의 비행에는 안전하지 않다. 드론의 안전을 보장하려면 초점 거리를 더 길게 설계해야 하지만 초점 거리가 길수록 작업 효율성과 모델링 품질에 영향을 미칩니다. 비행 높이와 3D 모델링 품질 사이에는 일정한 모순이 있습니다. 우리는 이러한 모순들 사이에서 타협을 찾아야 합니다.

그래서 D3 이후에는 이러한 모순적인 요소들을 종합적으로 고려하여 DG3 사선 카메라를 개발하게 되었습니다. DG3는 D2의 3D 모델링 품질과 D3의 비행 높이를 모두 고려하는 동시에 방열 및 먼지 제거 시스템을 추가하여 고정익 또는 VTOL 드론에도 사용할 수 있습니다. DG3는 Rainpoo에서 가장 인기 있는 경사 카메라이며 시장에서 가장 널리 사용되는 경사 카메라이기도 합니다.

이름	리-DG3
무게	650g
치수	17016080mm
센서 유형	APS-C
CCD 사이즈	23.5mm×15.6mm
픽셀의 물리적 크기	3.9um
총 픽셀	120MP
최소 노출 시간 간격	0.8초
카메라 노출 모드	등시성/등각투영 노출
초점 거리	28mm/40mm
전원 공급 장치	균일 공급(드론에 의한 전원)
기억 용량	320/640G
데이터 다운로드 속도	≥80M/s
작업 온도	-10°C~+40°C
펌웨어 업데이트	무료로
IP 비율	IP 43

5、DG3에서 DG3Pro로

RIY-Pros 시리즈 경사 카메라는 더 나은 모델링 품질을 얻을 수 있습니다. 그렇다면 전문가들은 렌즈 레이아웃과 초점 거리 설정에서 어떤 특별한 디자인을 가지고 있을까요? 이번 호에서는 Pros 매개변수의 이면에 있는 디자인 논리를 계속 소개할 것입니다.

6, 비스듬한 렌즈 각도 및 모델링 품질

이전 콘텐츠에서는 다음과 같은 관점을 언급했습니다. 초점 거리가 짧을수록 화각이 클수록 더 많은 건물 정면 정보를 수집할 수 있고 모델링 품질이 향상됩니다.

물론 적절한 초점 거리를 설정하는 것 외에도 모델링 효과를 개선하기 위해 다른 방법을 사용할 수도 있습니다. 더 풍부한 정면 정보를 수집할 수 있는 경사 렌즈의 각을 직접 증가하십시오.

그러나 실제로 더 큰 경사각을 설정하면 모델링 품질이 향상될 수 있지만 두 가지 부작용도 있습니다.

1: 작업 효율성이 감소합니다. 비스듬한 각도의 증가와 함께 비행 경로의 외부 확장도 많이 증가합니다. 경사각이 45 °를 초과하면 비행 효율이 급격히 떨어집니다.

예를 들어, 전문 항공 카메라인 Leica RCD30은 비스듬한 각도가 30°에 불과합니다. 이 디자인의 이유 중 하나는 작업 효율성을 높이는 것입니다.

2: 비스듬한 각도가 너무 크면 햇빛이 카메라에 쉽게 들어가 눈부심을 유발합니다. (특히 흐린 날의 아침과 오후에). Rainpoo 경사 카메라는 내부 렌즈 디자인을 채택한 최초의 제품입니다. 이 디자인은 비스듬한 햇빛의 영향을 받지 않도록 렌즈에 후드를 추가하는 것과 같습니다.

특히 소형 드론의 경우 일반적으로 비행 자세가 상대적으로 열악하다. 렌즈 비스듬한 각도와 드론의 자세가 중첩된 후 미광이 카메라에 쉽게 들어갈 수 있어 눈부심 문제를 더욱 증폭시킵니다.

7, 경로 중복 및 모델링 품질

경험에 따르면 모델 품질을 보장하려면 우주의 어떤 물체에 대해서도 비행 중에 5개 그룹 렌즈의 텍스처 정보를 덮는 것이 가장 좋습니다.

이것은 이해하기 쉽습니다. 예를 들어, 고대 건물의 3D 모델을 구축하려면 원형 비행의 모델링 품질이 4면에서 몇 장의 사진만 찍는 품질보다 훨씬 더 좋아야 합니다.

덮힌 사진이 많을수록 더 많은 공간 및 질감 정보가 포함되고 모델링 품질이 향상됩니다. 이것은 사선 촬영을 위한 비행 경로 겹침의 의미입니다.

중첩 정도는 3D 모델의 품질을 결정하는 핵심 요소 중 하나입니다. 일반적인 사선 촬영 장면에서 오버랩 비율은 대부분 헤딩 80%, 옆 70%입니다(실제 데이터는 중복됨).

사실, 측면에 대해 동일한 정도의 중첩을 갖는 것이 가장 좋지만 측면 중첩이 너무 높으면 비행 효율(특히 고정익 드론의 경우)이 크게 감소하므로 효율성을 기준으로 일반적인 측면 중첩은 일반 측면 중첩보다 낮을 것입니다. 제목 겹침.

팁: 작업 효율성을 고려하면 겹치는 정도가 최대한 높지 않습니다. 특정 "기준"을 초과한 후에는 중첩 정도를 개선하는 것이 3D 모델에 제한적인 영향을 미칩니다. 실험적 피드백에 따르면 때때로 겹침을 늘리면 실제로 모델의 품질이 저하됩니다. 예를 들어 3~5cm 해상도의 모델링 장면의 경우 중첩도가 낮은 모델링 품질이 중첩도가 높은 모델링 품질보다 좋을 때가 있습니다.

8、이론적 겹침과 실제 겹침의 차이

비행 전에 우리는 80%의 헤딩과 70%의 측면 오버랩을 설정했는데 이는 이론적인 오버랩일 뿐입니다. 비행 중 드론은 기류의 영향을 받으며,태도의 변화로 인해 실제 중첩이 이론적 중첩보다 적게 됩니다.

일반적으로 멀티로터 드론이든 고정익 드론이든 비행 자세가 나쁠수록 3D 모델의 품질이 떨어집니다. 소형 멀티로터나 고정익 드론은 무게가 가볍고 크기가 작기 때문에 외부 기류의 간섭을 받기 쉽습니다. 그들의 비행 자세는 일반적으로 중/대형 멀티 로터 또는 고정익 드론만큼 좋지 않아 특정 지면에서 실제 중첩 정도가 충분하지 않아 궁극적으로 모델링 품질에 영향을 미칩니다.

9、고층 건물의 3D 모델링의 어려움

건물의 높이가 높아질수록 3D 모델링의 난이도가 높아집니다. 하나는 고층 건물이 드론의 비행 위험을 증가시킨다는 것이고, 두 번째는 건물의 높이가 높아질수록 고층 부품의 겹침이 급격히 낮아져 3D 모델의 품질이 저하된다는 것입니다.

1 중첩 증가의 영향 3D 고층 빌딩의 모델링 품질

위의 문제에 대해 많은 경험 많은 고객이 솔루션을 찾았습니다. 겹치는 정도를 늘리십시오. 실제로 중첩 정도가 증가함에 따라 모델 효과가 크게 향상됩니다. 다음은 우리가 수행한 실험을 비교한 것입니다.

위의 비교를 통해 우리는 다음을 찾을 수 있습니다. 중첩 정도의 증가는 저층 건물의 모델링 품질에 거의 영향을 미치지 않습니다. 그러나 고층 건물의 모델링 품질에 큰 영향을 미칩니다.

그러나 중첩 정도가 높을수록 항공 사진의 수가 늘어나고 데이터 처리 시간도 늘어납니다.

2 의 영향 초점 거리 ~에 3D 고층 빌딩의 모델링 품질

우리는 이전 콘텐츠에서 다음과 같은 결론을 내렸습니다.을위한 정면 건물 3D 모델링 장면, 초점 거리가 길수록 모델링 악화 품질. 그러나 고층 지역의 3D 모델링의 경우 모델링 품질을 보장하기 위해 더 긴 초점 거리가 필요합니다. 아래 그림과 같이:

동일한 해상도와 겹침 정도의 조건에서 장초점 렌즈는 지붕의 실제 겹침 정도와 충분히 안전한 비행 높이를 보장하여 고층 건물의 더 나은 모델링 품질을 달성할 수 있습니다.

예를 들어 DG4pros 경사 카메라를 사용하여 고층 건물의 3D 모델링을 수행하면 우수한 모델링 품질을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 정확도가 여전히 1:500 지적 측량 요구 사항에 도달할 수 있으며 이는 장거리 초점의 장점입니다. 길이 렌즈.

사례: 경사 사진의 성공 사례

10、RIY-Pros 시리즈 경사 카메라

더 나은 모델링 품질을 얻으려면 동일한 해상도를 전제로 충분한 중첩과 넓은 시야를 확보해야 합니다. 지형 높이 차이가 큰 지역이나 고층 건물의 경우 렌즈의 초점 거리도 모델링 품질에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 위의 원칙에 따라 Rainpoo RIY-Pros 시리즈 경사 카메라는 렌즈에 대해 다음 세 가지 최적화를 수행했습니다.

1 렌즈 레이아웃 변경세

Pros 시리즈 사선 카메라의 경우 가장 직관적인 느낌은 모양이 원형에서 사각형으로 바뀌는 것입니다. 이러한 변경의 가장 직접적인 이유는 렌즈 레이아웃이 변경되었기 때문입니다.

이 레이아웃의 장점은 카메라 크기를 더 작게 설계할 수 있고 무게를 상대적으로 가볍게 할 수 있다는 것입니다. 그러나 이 레이아웃은 좌우 경사 렌즈의 겹침 정도가 앞, 중간, 뒤 원근법보다 낮습니다. 즉, 그림자 A의 영역이 그림자 B의 영역보다 작습니다.

앞에서 언급했듯이 비행 효율성을 향상시키기 위해 측면 겹침은 일반적으로 제목 겹침보다 작으며 이 "서라운드 레이아웃"은 측면 겹침을 더욱 줄여서 측면 3D 모델이 제목 3D보다 열등합니다. 모델.

따라서 RIY-Pros 시리즈의 경우 Rainpoo는 렌즈 레이아웃을 평행 레이아웃으로 변경했습니다. 아래 그림과 같이:

이 레이아웃은 모양과 무게의 일부를 희생하지만 충분한 측면 오버랩을 보장하고 더 나은 모델링 품질을 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 실제 비행 계획에서 RIY-Pro는 비행 효율성을 향상시키기 위해 일부 측면 오버랩을 줄일 수도 있습니다.

2 의 각도를 조정 비스듬한 렌그s

"병렬 레이아웃"의 장점은 충분한 오버랩을 보장할 뿐만 아니라 측면 FOV를 증가시키고 건물의 더 많은 텍스처 정보를 수집할 수 있다는 것입니다.

이를 바탕으로 경사 렌즈의 초점 거리를 늘려 하단 가장자리가 이전 "서라운드 레이아웃" 레이아웃의 하단 가장자리와 일치하도록 하여 다음 그림과 같이 측면 각도를 더욱 늘렸습니다.

이 레이아웃의 장점은 사선 렌즈의 각도가 변경되어도 비행 효율에 영향을 미치지 않는다는 것입니다. 그리고 측면 렌즈의 FOV가 크게 개선된 후 더 많은 정면 정보 데이터를 수집할 수 있으며 모델링 품질은 당연히 향상됩니다.

대조 실험은 또한 기존의 렌즈 레이아웃과 비교할 때 Pros 시리즈 레이아웃이 3D 모델의 측면 품질을 실제로 향상시킬 수 있음을 보여줍니다.

왼쪽은 기존 레이아웃 카메라로 제작한 3D 모델이고, 오른쪽은 Pros 카메라로 제작한 3D 모델입니다.

3 초점 거리를 늘리십시오. 사선 렌즈

RIY-Pros 사선 카메라 렌즈는 기존의 '서라운드 레이아웃'에서 '평행 레이아웃'으로 변경되며, 사선 렌즈로 촬영한 사진의 근거리 해상도와 원거리 해상도의 비율도 높아집니다.

비율이 임계값을 초과하지 않도록 하기 위해 Pros oblique 렌즈의 초점 거리는 이전보다 5%~8% 증가합니다.

이름	Riy-DG3 프로
무게	710g
치수	13014299.5mm
센서 유형	APS-C
CCD 사이즈	23.5mm×15.6mm
픽셀의 물리적 크기	3.9um
총 픽셀	120MP
최소 노출 시간 간격	0.8초
카메라 노출 모드	등시성/등각투영 노출
초점 거리	28mm/43mm
전원 공급 장치	균일 공급(드론에 의한 전원)
기억 용량	640G
데이터 다운로드 속도	≥80M/s
작업 온도	-10°C~+40°C
펌웨어 업데이트	무료로
IP 비율	IP 43