Chengdu Rainpoo Technology Co., Ltd.

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GSD和载具无人机类型如何影响3D模型的相对精度

在上一篇文章中,地面控制点和PPK数据如何影响3D模型的相对精度,我们提到,除了GCP和PPK数据之外,GSD和载人无人机也对3D模型的相对精度有一定程度的影响模型,因此我们进行了另一项测试以进行验证。

实验1:GSD对3D模型相对精度的影响;

条件1

载人无人机

斜相机

GCP

PPK

 CW10垂直起降

DG4pros

没有

没有

结果表1:

对象数

测量长度(L0)

3D模型长度(L1)GSD = 2cm

3D模型长度(L2)GSD = 1.5cm

DS1(L0-L1)

DS2(L0-L2)

1

7.210

7.18

7.20

0.030

0.010

 

8.706

8.69

8.65

0.016

0.056

 

10.961

10.89

10.90

0.071

0.061

2

7.010

6.88

6.86

0.130

0.150

3

1.822

1.76

1.76

0.062

0.062

4

10.410

10.38

10.37

0.030

0.040

5

10.718

10.65

10.68

0.068

0.038

6

13.787

13.72

13.71

0.067

0.077

7

11.404

11.41

11.38

-0.006

0.024

 

12.147

12.13

12.12

0.017

0.027

8

7.526

7.44

7.49

0.086

0.036

 

13.797

13.83

13.77

-0.033

0.027

9

10.374

10.35

10.35

0.024

0.024

10

2.109

1.98

2.09

0.129

0.019

 

4.281

4.14

4.19

0.141

0.091

11

14.675

14.55

14.64

0.125

0.035

 

8.600

8.58

8.57

0.020

0.030

12

13.394

13.36

13.38

0.034

0.014

13

12.940

12.95

12.91

-0.010

0.030

14

7.190

7.21

7.20

-0.020

-0.010

15

13.371

13.36

13.38

0.011

-0.009

 

6.435

6.37

6.43

0.065

0.005

16

3.742

3.74

3.70

0.002

0.042

17

6.022

6.03

5.99

-0.008

0.032

18

3.937

3.91

3.94

0.027

-0.003

19

8.120

8.09

8.12

0.030

0.000

 

14.411

14.40

14.37

0.011

0.041

20

6.077

6.06

6.04

0.017

0.037

21

13.696

13.68

13.65

0.016

0.046

RMSE:DS1 = 0.0397m,DS2 = 0.0356m

条件2

载人无人机

斜相机

GCP

PPK

CW10垂直起降

DG4pros

没有

结果表2:

对象数

测量长度(L0)

3D模型长度(L1)GSD = 2cm

3D模型长度(L2)GSD = 1.5cm

DS1(L0-L1)

DS2(L0-L2)

1

7.210

7.18

7.21

0.030

0

 

8.706

8.68

8.68

0.026

0.026

 

10.961

10.91

10.87

0.051

0.091

2

7.010

6.92

6.88

0.090

0.13

3

1.822

1.79

1.76

0.032

0.062

4

10.410

10.39

10.38

0.020

0.03

5

10.718

10.66

10.72

0.058

-0.002

6

13.787

13.77

13.79

0.017

-0.003

7

11.404

11.38

11.38

0.024

0.024

 

12.147

12.12

12.13

0.027

0.017

8

7.526

7.47

7.53

0.056

-0.004

 

13.797

13.83

13.78

-0.033

0.017

9

10.374

10.34

10.37

0.034

0.004

10

2.109

2.03

2.11

0.079

-0.001

 

4.281

4.18

4.28

0.101

0.001

11

14.675

14.59

14.67

0.085

0.005

 

8.600

8.57

8.58

0.030

0.02

12

13.394

13.35

13.39

0.044

0.004

13

12.940

12.92

12.9

0.020

0.04

14

7.190

7.21

7.19

-0.020

0

15

13.371

13.36

13.37

0.011

0.001

 

6.435

6.43

6.42

0.005

0.015

16

3.742

3.72

3.7

0.022

0.042

17

6.022

6.00

5.98

0.022

0.042

18

3.937

3.94

3.91

-0.003

0.027

19

8.120

8.09

8.07

0.030

0.05

 

14.411

14.41

14.38

0.001

0.031

20

6.077

6.03

6.04

0.047

0.037

21

13.696

13.65

13.65

0.046

0.046

RMSE:DS1 = 0.0328m,DS2 = 0.0259m

条件3

载人无人机

斜相机

GCP

PPK

CW10垂直起降

DG4pros

没有

 

结果表3:

对象数

测量长度(L0)

3D模型长度(L1)GSD = 2cm

3D模型长度(L2)GSD = 1.5cm

DS1(L0-L1)

DS2(L0-L2)

1

7.210

7.20

7.20

0.01

0.01

 

8.706

8.71

8.69

0.00

0.02

 

10.961

10.87

10.88

0.09

0.08

2

7.010

6.89

6.87

0.12

0.14

3

1.822

1.79

1.75

0.03

0.07

4

10.410

10.39

10.38

0.02

0.03

5

10.718

10.67

10.69

0.05

0.03

6

13.787

13.75

13.78

0.04

0.01

7

11.404

11.39

11.38

0.01

0.02

 

12.147

12.13

12.12

0.02

0.03

8

7.526

7.51

7.49

0.02

0.04

 

13.797

13.79

13.78

0.01

0.02

9

10.374

10.35

10.34

0.02

0.03

10

2.109

2.03

2.02

0.08

0.09

 

4.281

4.15

4.21

0.13

0.07

11

14.675

14.61

14.65

0.07

0.03

 

8.600

8.60

8.57

0.00

0.03

12

13.394

13.37

13.40

0.02

-0.01

13

12.940

12.88

12.89

0.06

0.05

14

7.190

7.20

7.18

-0.01

0.01

15

13.371

13.36

13.38

0.01

-0.01

 

6.435

6.40

6.46

0.03

-0.03

16

3.742

3.75

3.75

-0.01

-0.01

17

6.022

5.97

5.97

0.05

0.05

18

3.937

3.93

3.91

0.01

0.03

19

8.120

8.10

8.08

0.02

0.04

 

14.411

14.40

14.38

0.01

0.03

20

6.077

6.04

6.05

0.04

0.03

21

13.696

13.65

13.67

0.05

0.03

RMSE:DS1 = 0.0342m,DS2 = 0.0328m

条件4

载人无人机

斜相机

GCP

PPK

CW10垂直起降

DG4pros

结果表4:

对象数

测量长度(L0)

3D模型长度(L1)GSD = 2cm

3D模型长度(L2)GSD = 1.5cm

DS1(L0-L1)

DS2(L0-L2)

1

7.21

7.21

7.21

0.00

0.00

8.706

8.68

8.7

0.03

0.01

10.961

10.90

10.89

0.06

0.07

2

7.01

6.98

6.99

0.03

0.02

3

1.822

1.80

1.78

0.02

0.04

4

10.41

10.40

10.39

0.01

0.02

5

10.718

10.70

10.69

0.02

0.03

6

13.787

13.77

13.76

0.02

0.03

7

11.404

11.39

11.39

0.01

0.01

12.147

12.13

12.12

0.02

0.03

8

7.526

7.49

7.51

0.04

0.02

13.797

13.81

13.8

-0.01

0.00

9

10.374

10.36

10.35

0.01

0.02

10

2.109

2.02

2.11

0.09

0.00

4.281

4.16

4.28

0.12

0.00

11

14.675

14.66

14.68

0.02

0.00

8.6

8.54

8.53

0.06

0.07

12

13.394

13.35

13.37

0.04

0.02

13

12.94

12.89

12.91

0.05

0.03

14

7.19

7.18

7.2

0.01

-0.01

15

13.371

13.35

13.35

0.02

0.02

6.435

6.41

6.4

0.02

0.03

16

3.742

3.72

3.71

0.02

0.03

17

6.022

5.98

5.98

0.04

0.04

18

3.937

3.89

3.89

0.05

0.05

19

8.12

8.12

8.1

0.00

0.02

14.411

14.40

14.39

0.01

0.02

20

6.077

6.03

6.03

0.05

0.05

21

13.696

13.66

13.64

0.04

0.06

RMSE:DS1 = 0.0308m,DS2 = 0.0249m

结论

实验1的变量是:

1:有/无PPK数据。

2:有/没有GCP。

3:不同的GSD:1.5 cm或2cm

对四组实验数据进行分析后,我们可以得出以下结论:

 

当倾斜摄像机是DG4Pros时:

(1)AT三角测量中是否包含地面控制点(GCP)和PPK数据,无论是VTOL还是多旋翼无人机,无论GSD是2cm还是1.5cm,都是由斜置相机DG4Pros建立的3D模型可以满足相对精度误差Ds≤10cm(实际上≤5cm)的要求。

(2)当GSD为单个变量时,GSD = 1.5cm的3D模型的相对精度优于GSD = 2cm。

实验2:载具无人机类型对3D模型相对精度的影响

条件1

斜相机

GCP

PPK

GSD

DG4pros

没有

没有

1.5厘米

结果表1:

对象数

测量长度(L0)

3D模型长度(L1)CW10

3D模型长度(L2)M600Pro

DS1(L0-L1)

DS2(L0-L2)

1

7.21

7.20

7.19

0.010

0.02

 

8.706

8.65

8.70

0.056

0.01

 

10.961

10.90

10.91

0.061

0.05

2

7.01

6.86

6.98

0.150

0.03

3

1.822

1.76

1.79

0.062

0.03

4

10.41

10.37

10.39

0.040

0.02

5

10.718

10.68

10.69

0.038

0.03

6

13.787

13.71

13.76

0.077

0.03

7

11.404

11.38

11.38

0.024

0.02

 

12.147

12.12

12.12

0.027

0.03

8

7.526

7.49

7.50

0.036

0.03

 

13.797

13.77

13.77

0.027

0.03

9

10.374

10.35

10.33

0.024

0.04

10

2.109

2.09

2.02

0.019

0.09

 

4.281

4.19

4.20

0.091

0.08

11

14.675

14.64

14.65

0.035

0.03

 

8.6

8.57

8.57

0.030

0.03

12

13.394

13.38

13.35

0.014

0.04

13

12.94

12.91

12.92

0.030

0.02

14

7.19

7.20

7.17

-0.010

0.02

15

13.371

13.38

13.35

-0.009

0.02

 

6.435

6.43

6.41

0.005

0.02

16

3.742

3.70

3.70

0.042

0.04

17

6.022

5.99

5.99

0.032

0.03

18

3.937

3.94

3.89

-0.003

0.05

19

8.12

8.12

8.08

0.000

0.04

 

14.411

14.37

14.36

0.041

0.05

20

6.077

6.04

6.06

0.037

0.02

21

13.696

13.65

13.65

0.046

0.05

RMSE:DS1 = 0.0356m,DS2 = 0.342m

条件2

斜相机

GCP

PPK

GSD

DG4pros

没有

1.5厘米

 

结果表2:

对象数

测量长度(L0)

3D模型长度(L1)CW10

3D模型长度(L2)M600Pro

DS1(L0-L1)

DS2(L0-L2)

1

7.21

7.21

7.21

0

0.00

 

8.706

8.68

8.70

0.026

0.01

 

10.961

10.87

10.91

0.091

0.05

2

7.01

6.88

6.98

0.13

0.03

3

1.822

1.76

1.80

0.062

0.02

4

10.41

10.38

10.39

0.03

0.02

5

10.718

10.72

10.70

-0.002

0.02

6

13.787

13.79

13.75

-0.003

0.04

7

11.404

11.38

11.38

0.024

0.02

 

12.147

12.13

12.13

0.017

0.02

8

7.526

7.53

7.49

-0.004

0.04

 

13.797

13.78

13.79

0.017

0.01

9

10.374

10.37

10.35

0.004

0.02

10

2.109

2.11

2.07

-0.001

0.04

 

4.281

4.28

4.21

0.001

0.07

11

14.675

14.67

14.66

0.005

0.02

 

8.6

8.58

8.57

0.02

0.03

12

13.394

13.39

13.35

0.004

0.04

13

12.94

12.9

12.93

0.04

0.01

14

7.19

7.19

7.18

0

0.01

15

13.371

13.37

13.36

0.001

0.01

 

6.435

6.42

6.42

0.015

0.01

16

3.742

3.7

3.71

0.042

0.03

17

6.022

5.98

6.00

0.042

0.02

18

3.937

3.91

3.91

0.027

0.03

19

8.12

8.07

8.10

0.05

0.02

 

14.411

14.38

14.35

0.031

0.06

20

6.077

6.04

6.06

0.037

0.02

21

13.696

13.65

13.67

0.046

0.03

RMSE:DS1 = 0.0259m,DS2 = 0.256m

结论

实验2的变量是:

1:有/没有GCP。

2:不同的载人无人机:VTOL无人机或多旋翼无人机

对两组实验数据进行分析后,我们可以得出以下结论:

 

当倾斜摄像机是DG4Pros时:

(1)无论是VTOL还是多旋翼无人机,无论有无地面控制点(GCP),由斜角摄像机DG4Pros建立的3D模型都可以满足相对精度误差Ds≤10cm(实际上≤5cm)的要求。

(2)当载人无人机类型为单变量时,多旋翼3D模型的相对精度要好于VTOL,但相差不是很大。