3d mapping camera

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焦距如何影响 3D 建模结果

一、简介

对于倾斜摄影来说,有四个场景是非常难搭建3D模型的:

 

不能反映物体真实纹理信息的反射面。例如水面、玻璃、大面积单纹理面的建筑物。

 

缓慢移动的物体。例如,十字路口的汽车

 

无法匹配特征点或匹配特征点误差较大的场景,如树木、灌木等。

 

空心的复杂建筑。如护栏、基站、铁塔、电线等。

对于类型 1 和类型 2 的场景,无论原始数据的质量如何提高,3D 模型无论如何都不会提高。

 

对于类型3和类型4的场景,在实际操作中,可以通过提高分辨率来提高3D模型的质量,但是模型中还是很容易出现空洞和孔洞,工作效率会很低。

 

除了以上特殊场景,在3D建模过程中,我们更关注的是建筑物的3D模型质量。由于飞行参数设置、光照条件、数据采集设备、3D建模软件等相关问题,也容易导致建筑物出现:重影、拉丝、熔化、错位、变形、粘连等.

 

当然,上述问题也可以通过3D模型修改来改善。但是,如果要进行大规模的模型修改工作,金钱和时间的成本会非常巨大。

 

修改前的3D模型

 

修改后的3D模型

作为斜视摄像头的研发厂商,瑞普从数据采集的角度思考:

如何在不增加飞行路线重叠或照片数量的情况下,设计斜置相机,成功提升3D模型质量?

2、什么是焦距

镜头的焦距是一个非常重要的参数,它决定了被摄体在成像介质上的大小,相当于物体和图像的比例尺。使用数码相机 (DSC) 时,传感器主要是 CCD 和 CMOS。当 DSC 用于航测时,焦距决定了地面采样距离 (GSD)。

在相同距离拍摄同一个目标物体时,使用焦距长的镜头,这个物体的像大,短焦距的镜头小。

焦距决定了图像中物体的大小、视角、景深和画面的透视度。根据应用的不同,焦距可能会有很大差异,从几毫米到几米不等。一般来说,对于航拍,我们选择,我们选择焦距在20mm~100mm范围内。

3、什么是视场

在光学透镜中,以透镜的中心点为顶点与物体像通过透镜的最大范围所成的角度称为视角。FOV 越大,光学放大倍数越小。也就是说,如果目标物体不在视野范围内,物体反射或发射的光将不会进入镜头,也不会形成图像。

4、焦距&FOV

对于斜相机的焦距,常见的误区有两种:

 

1)焦距越长,无人机的飞行高度越高,图像可以覆盖的区域越大;

2)焦距越长,覆盖范围越大,工作效率越高;

上述两个误解的原因是焦距和FOV之间的联系没有被识别。两者的联系是:焦距越长,FOV越小;焦距越短,FOV 越大。

因此,当帧的物理尺寸、帧分辨率和数据分辨率相同时,焦距的变化只会改变飞行高度,图像覆盖的面积不变。

5、焦距和工作效率

了解了焦距和FOV的关系后,你可能会认为焦距的长短对飞行效率没有影响。飞行高度,消耗的能量越多,飞行时间越短,工作效率越低)。

对于倾斜摄影,焦距越长,工作效率越低。

摄像机的斜镜头一般以45°角放置,为了保证采集到目标区域边缘立面的图像数据,需要扩展航线。

因为镜片倾斜45°,所以会形成一个等腰直角三角形。假设不考虑无人机的飞行姿态,斜透镜的主光轴只是作为航线规划要求到测量区域的边缘,那么无人机航线扩展距离等于无人机的飞行高度.

所以在航线覆盖面积不变的情况下,短焦镜头的实际工作面积要大于长焦镜头的实际工作面积。