如何提高實景三維智慧型城市專案的建模精度和建模效果

2021-10-13 09:51:26 字數 2904 閱讀 2369

隨著三調工作逐步完結,國家自然資源部開始部署新的地理資訊戰略任務——實景三維中國建設,中國的地信行業將迎來新的篇章。實景三維中國的實施將帶來許多機遇與挑戰,智慧型城市專案是其中乙個繞不開的話題。然而,智慧型城市專案的前端資料採集仍然是乙個較為棘手的問題,其對精度與模型效果的高要求給航測裝置的工作效能帶來不小的挑戰。

如果您有心關注,就會發現市面上許多傾斜相機的焦距值都是25mm/35mm,但這個焦段的相機在完成城市級高樓建模任務時,無法在百公尺以上的安全航飛高度下,保證最終的模型效果與精度達到要求。雖然分層飛行與環繞飛行可以緩解該問題,但其對專案效率與飛行安全的負面影響卻不容忽視。

為什麼短焦距相機做智慧型城市專案模型精度不好?為了保證作業安全,地物高度的增加導致無人機作業航高的增加,而短焦距相機因為其焦段限制,其在百公尺以上的高度作業時無法保證地面物體足夠的解析度,後期建立的模型效果和精度當然差強人意。如果採用分層飛行,又無法保證效率和安全性。

為什麼dg4pros能夠完成高精度城市級建模?上文說到,高樓建模痛點之一是航飛高度與模型精度的平衡。dg4pros的長焦距鏡頭可保證無人機在高航高下也能保證地面物體解析度足夠,合理的焦距比以及高拍照同步性,可保證高樓模型獲得更高的精度。

01.合理的鏡頭焦距比

一般而言,如果航空影像解析度差異太大,會影響模型最終精度,並大幅度增加空三分層的概率。所以,為了保證傾斜影像中心點和正射影像中心點解析度盡可能一致,傾斜鏡頭的焦距要大於正射鏡頭的焦距。

dg4pros正射光學鏡頭焦距為40mm,傾斜鏡頭焦距為60mm,傾斜正射焦距比1:1.5,可使前後傾斜影像中心點影像解析度略大於正射影像中心點解析度;左右傾斜影像中心點影像解析度略小於正射影像中心點解析度。即使無人機飛行姿態輕微擾動,相機也能夠盡可能保證五個鏡頭影像解析度基本一致,提高空三通過率與模型精度。

02.高拍照同步性

相機拍照高同步性是實現高精度三維建模的關鍵性技術之一。2023年7月,北京地理資訊開發者大會上,劉先林院士在做技術分享會時,也著重強調:五個鏡頭高精度的同步**,也有利於空三解算。

在航飛作業過程中,五個鏡頭影像拍攝內容不一致,隨著時間積累就會導致傾斜相機的每個鏡頭不能在同一時間準確響應快門訊號,就會產生同步性**誤差問題,影響空三解算的通過率。

dg4pros採用獨有的相機同步性控制技術,能夠動態反饋和補償每乙個相機,實現五個鏡頭高精度同步**,保證pos資料的精準,使模型保持較高精度。

智慧型城市的建模要求,除了要具備較高的模型精度之外,還要保證較好的模型效果。航片質量、重疊度以及畫幅的大小是影響高區樓建模效果的主要因素。

為什麼dg4pros建立的城市高樓模型效果較好呢?這得益於相機的超低色散非球面ed鏡片、創新的平行式布局方式以及全畫幅的鏡頭,保證高層建築物的良好立面效果。

01.優異的光學效能

傾斜相機作為精密光學電子儀器,光學部件直接關係到原始航片採集質量的高低,而原始航片的質量也關係到模型效果的好壞。

dg4pros為了控制鏡頭體積採用了非球面鏡片,**並且把光學鏡頭整體畸變控制到了萬分之四以內。**每組鏡頭採用一片超低色散ed鏡片,以修正、消除彗差型像差及色差現象,大幅度提高空三特徵點匹配的魯棒性,提高模型效果。

02.鏡頭平行式布局

目前市面上五鏡頭傾斜攝影相機均採用了圍繞式布局,這種布局方式可以通過更緊湊的布局,減小相機整體體積和重量。

**但是這種布局方式會造成影像的旁向實際重疊度低於理論旁向重疊度,導致模型的旁向效果較差。**為了解決該問題,dg4pros創新地採用了平行式布局,這種布局方式能夠保證相同的航向、旁向重疊度和旁向視角高度。為了進一步增加旁向視角,減少「屋簷效應」的拉花,dg4pros將鏡頭左右傾斜角度從45°提高50°,實現更好的旁向建模效果。

03.全畫幅鏡頭

更大的畫幅可以帶來更好的寬容度和高感,全畫幅的鏡頭可以以較高的航高輕易地獲取物體紋理特徵細節;在高密度的高樓中飛行時,能夠獲取建築物更多的角度;在內業進行模型拼接時,可以獲取更多高樓的立面資訊,實現更好的建模效果。

隨著實景三維中國專案的開展,智慧型城市專案也必然迎來井噴。由於短焦距相機的焦段限制,注定其在百公尺級別智慧型城市專案中應對乏力,但盲目拉長焦距又會影響效果和效率。

經過長時間的實驗與研發,睿鉑dg4pros相機在航高和模型精度與效果之間取得平衡,並且在相機研發過程中就融合了多次實地測試,經過反覆的修正,dg4pros已經成為睿鉑當之無愧的旗艦機產品,是應對百公尺級智慧型城市專案的利器。目前,dg4pros已經被各大測繪單位廣泛應用,其實用性已經得到證明。

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