Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

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論文

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焦点距離が3Dモデリングの結果にどのように影響するか

1、はじめに

斜め撮影の場合、3Dモデルを作成するのが非常に難しい4つのシーンがあります。

 

オブジェクトの実際のテクスチャ情報を反映できない反射面。たとえば、水面、ガラス、大面積の単一テクスチャ面の建物。

 

動きの遅いオブジェクト。たとえば、交差点の車

 

樹木や茂みなど、特徴点が一致しないシーンや、一致する特徴点に大きな誤差があるシーン。

 

中空の複雑な建物。ガードレール、基地局、タワー、ワイヤーなど。

タイプ1とタイプ2のシーンの場合、元のデータの品質をどのように改善しても、3Dモデルはとにかく改善されません。

 

タイプ3とタイプ4のシーンでは、実際の操作では、解像度を上げることで3Dモデルの品質を向上させることができますが、それでもモデルにボイドや穴ができやすく、作業効率が非常に低くなります。

 

上記の特別なシーンに加えて、3Dモデリングプロセスで私たちがより注意を払っているのは、建物の3Dモデルの品質です。飛行パラメータ、光条件、データ収集機器、3Dモデリングソフトウェアなどの設定に関連する問題があるため、ゴースト、描画、溶融、転位、変形、接着などを建物に表示させることも簡単です。 。

 

もちろん、上記の問題は3Dモデル修正によっても改善できます。しかし、大規模な模型改造作業を行う場合、費用と時間は非常に大きくなります。

 

変更前の3Dモデル

 

変更後の3Dモデル

斜めカメラの研究開発メーカーとして、Rainpooはデータ収集の観点から次のように考えています。

飛行ルートの重なりや写真の数を増やすことなく、3Dモデルの品質を向上させるために斜めカメラを設計するにはどうすればよいですか?

2、焦点距離とは

レンズの焦点距離は非常に重要なパラメータです。これは、被写体と画像のスケールに相当する、イメージング媒体上の被写体のサイズを決定します。デジタルスチルカメラ(DSC)を使用する場合、センサーは主にCCDとCMOSです。航空測量でDSCを使用する場合、焦点距離によって地上サンプリング距離(GSD)が決まります。

同じ対象物を同じ距離で撮影する場合は、焦点距離の長いレンズを使用します。この対象物の画像は大きく、焦点距離の短いレンズは小さくなります。

焦点距離は、画像内のオブジェクトのサイズ、視野角、被写界深度、および画像の遠近法を決定します。アプリケーションに応じて、焦点距離は数mmから数メートルの範囲で非常に異なる場合があります。一般的に、航空写真の場合は、焦点距離を20mm〜100mmの範囲で選択します。

3、FOVとは

光学レンズでは、レンズの中心点を頂点とする角度と、レンズを通過できる物体の画像の最大範囲を画角と呼びます。FOVが大きいほど、光学倍率は小さくなります。つまり、ターゲットオブジェクトがFOV内にない場合、オブジェクトによって反射または放出された光はレンズに入射せず、画像は形成されません。

4、焦点距離&FOV

斜めカメラの焦点距離については、2つの一般的な誤解があります。

 

1)焦点距離が長いほど、ドローンの飛行高度が高くなり、画像がカバーできる領域が大きくなります。

2)焦点距離が長いほど、カバレッジエリアが大きくなり、作業効率が高くなります。

上記の2つの誤解の理由は、焦点距離とFOVの関係が認識されていないためです。2つの関係は次のとおりです。焦点距離が長いほど、FOVは小さくなります。焦点距離が短いほど、FOVは大きくなります。

したがって、フレームの物理的なサイズ、フレームの解像度、およびデータの解像度が同じである場合、焦点距離の変更は飛行の高さのみを変更し、画像でカバーされる領域は変更されません。

5、焦点距離と作業効率

焦点距離とFOVの関係を理解すると、焦点距離の長さは飛行効率に影響を与えないと思うかもしれません。オルソ写真測量の場合、比較的正確です(厳密に言えば、焦点距離が長いほど高くなります)。飛行高度、消費するエネルギーが多いほど、飛行時間は短くなり、作業効率は低下します)。

斜め撮影の場合、焦点距離が長くなるほど作業効率が低下します。

カメラの斜めレンズは通常45°の角度で配置されます。ターゲット領域のエッジファサードの画像データを確実に収集するには、飛行ルートを拡張する必要があります。

レンズが45°斜めになっているため、直角二等辺三角形が形成されます。ドローンの飛行姿勢が考慮されていないと仮定すると、ルート計画の要件として、斜めレンズの主光軸が測定領域の端にちょうど取られ、ドローンルートはドローンの飛行高さに等しい距離を拡張します。

したがって、ルートカバレッジエリアが変更されていない場合、短焦点距離レンズの実際の作業エリアは、長レンズの実際の作業エリアよりも大きくなります。