Как фокусное расстояние влияет на результаты 3D-моделирования

1. Введение

Для наклонной фотографии есть четыре сцены, в которых очень сложно построить 3D-модели:

Отражающая поверхность, которая не может отражать реальную текстурную информацию объекта. Например, водная поверхность, стекло, здания с одной текстурой большой площади.

Медленно движущиеся объекты. Например, автомобили на перекрестках

Сцены, в которых характерные точки не могут быть сопоставлены или совпадающие характерные точки имеют большие ошибки, например, деревья и кусты.

Полые сложные здания. Такие как ограждения, базовые станции, вышки, провода и т. Д.

Для сцен типа 1 и 2, независимо от того, как улучшить качество исходных данных, 3D-модель все равно не улучшится.

Для сцен типа 3 и типа 4 в реальных операциях вы можете улучшить качество 3D-модели, улучшив разрешение, но по-прежнему очень легко иметь пустоты и дыры в модели, а эффективность ее работы будет очень низкой.

В дополнение к вышеупомянутым специальным сценам в процессе 3D-моделирования мы уделяем больше внимания качеству 3D-моделей зданий. Из-за проблем, связанных с настройкой параметров полета, условиями освещения, оборудованием для сбора данных, программным обеспечением для 3D-моделирования и т. Д., Также легко вызвать отображение здания: ореолы, рисунок, плавление, смещение, деформация, адгезия и т. Д. .

Конечно, вышеупомянутые проблемы также могут быть устранены путем модификации 3D-модели. Однако, если вы захотите провести масштабные работы по модификации модели, затраты денег и времени будут очень огромными.

3D модель до модификации

3D модель после модификации

Компания Rainpoo, занимающаяся исследованиями и разработками косоугольных камер, думает с точки зрения сбора данных:

Как сконструировать наклонную камеру, чтобы успешно улучшить качество 3D-модели без увеличения перекрытия маршрута полета или количества фотографий?

2 、 Что такое фокусное расстояние

Фокусное расстояние объектива - очень важный параметр, он определяет размер объекта на носителе изображения, что эквивалентно масштабу объекта и изображения. При использовании цифровой фотокамеры (DSC) сенсоры в основном представляют собой CCD и CMOS. Когда DSC используется в воздушной съемке, фокусное расстояние определяет расстояние от земли до земли (GSD).

При съемке одного и того же целевого объекта на одинаковом расстоянии используйте объектив с большим фокусным расстоянием, изображение этого объекта будет большим, а объектив с коротким фокусным расстоянием - маленьким.

Фокусное расстояние определяет размер объекта на изображении, угол обзора, глубину резкости и перспективу изображения. В зависимости от области применения фокусное расстояние может сильно отличаться от нескольких миллиметров до нескольких метров. Обычно для аэрофотосъемки мы выбираем фокусное расстояние в диапазоне от 20 до 100 мм.

3 、 Что такое FOV

В оптической линзе угол, образованный центральной точкой линзы как вершиной, и максимальным диапазоном изображения объекта, который может пройти через линзу, называется углом обзора. Чем больше поле обзора, тем меньше оптическое увеличение. В терминах, если целевой объект находится вне поля зрения, свет, отраженный или испускаемый объектом, не попадет в линзу, и изображение не будет сформировано.

4 、 Фокусное расстояние и FOV

Есть два распространенных заблуждения относительно фокусного расстояния наклонной камеры:

1) Чем больше фокусное расстояние, тем выше высота полета дронов и тем большую площадь может покрыть изображение;

2) Чем больше фокусное расстояние, тем больше зона покрытия и выше эффективность работы;

Причина двух вышеупомянутых недоразумений заключается в том, что связь между фокусным расстоянием и полем обзора не распознается. Связь между ними такова: чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора; чем короче фокусное расстояние, тем больше FOV.

Следовательно, когда физический размер кадра, разрешение кадра и разрешение данных одинаковы, изменение фокусного расстояния изменит только высоту полета, а область, покрываемая изображением, не изменится.

5.Фокусное расстояние и рабочая эффективность

Поняв связь между фокусным расстоянием и FOV, вы можете подумать, что длина фокусного расстояния не влияет на эффективность полета. Для орто-фотограмметрии это относительно правильно (строго говоря, чем больше фокусное расстояние, тем больше высота полета, чем больше энергии он потребляет, тем короче время полета и ниже эффективность работы).

Для наклонной фотографии чем больше фокусное расстояние, тем ниже эффективность работы.

Наклонный объектив камеры обычно размещается под углом 45 °, чтобы гарантировать сбор данных изображения краевого фасада целевой области, необходимо расширить маршрут полета.

Поскольку линза наклонена под углом 45 °, образуется равнобедренный прямоугольный треугольник. Если предположить, что положение дрона в полете не принимается во внимание, основная оптическая ось наклонной линзы просто отнесена к краю области измерения в качестве требования планирования маршрута, тогда маршрут дрона расширяется на расстояние, РАВНОМЕРНО высоте полета дрона. .

Таким образом, если зона покрытия маршрута не изменилась, реальная рабочая зона объектива с коротким фокусным расстоянием больше, чем у объектива с длинным фокусным расстоянием.