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倾斜摄影当中重叠度、传感器尺寸、焦距等参数问题梳理

王跃军NPK GIS前沿 2019-06-30

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。



1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。


1.1 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。


1.1.1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


点进来查看参数


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。


1.1.2 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


这里可以看到1/2.3对于的传感器长边尺寸是6.16mm


1.2 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。


1.3 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

旁向重叠度= 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。


1.4 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


2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


模型精度

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


比例尺/地图分辨率和模型精度的换算关系

知道了上述概念后就不难理清他们之间的关系了,本文做以下简单梳理:

1:500的比例尺,对应的地面分辨率是指地图上1m对应地表500m,

     1米=39.370079英寸

      按照正常的图像72dpi来算,一英寸包含72像素,那么1米包含39.370079*72=2834.645688像素

      得到对应关系为2834.645688对应地图上500m ,分辨率为:500/2834.645688=0.1763888877247222

1:500的比例尺对应的地面分辨率接近0.18米

那航拍模型的精度也就要求0.18米,对应的航拍分辨率就是0.06米。就是说航拍建模的时候拍摄的照片要能达到6cm精度以上。


文章来自简书-王跃军NPK

如有侵权请联系立马删除


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