技术解秘|3大关键点成就赛尔102S“真-免像控无双”

发表时间: 2020-07-14 16:24:43

作者: 王智星

来源: 赛尔无人机

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倾斜摄影技术在测绘行业的应用迭代之快,促使倾斜摄影相机在短短几年间从一项创新产品成为测绘行业中的常规装备。 赛尔102S亦紧跟市场应用步伐,经过8代的产品迭代,在国内首次真正意义上实现了高精度免像控,从而让航测外业无需打任何像控点,亦可达到各行业应用数字地图成果精度要求。 接下来本文将为大家剖析赛尔102S是从哪些技术维度真正意义上实现高精度免像控。
前方高能预警!


纯干货模式即将开启——

01

相机成像及畸变

1.1 照片质量


摄影测量中,计算机自动图像处理及人工辅助判读都是建立在好的相机原片基础之上。所以,判断无人机航测相机质量的第一标准也是照片质量。在数码相机的物理部件中,镜头是非常重要的一个,它的好坏是影像图像质量的关键因素。

102S倾斜摄影相机采用定制版测绘定焦镜头(对焦无穷远),具有成像清晰、锐度高、畸变小、色彩还原真实,边缘照度高,无暗角虚焦等优点。同时,102S相机增设高质量UV镜,起到保护相机镜头,辅助提高清晰度和色彩的效果的作用。


1.2 镜头畸变


由于普通数码相机为非量测型相机,当用于测量时,还需要进行严格的相机标定以获取其内方位元素及镜头畸变参数,相机畸变参数的准确性会影响空三加密精度,102S倾斜摄影相机出厂前都经过精密的双重检校。
 
相机的光学畸变参数主要考虑径向畸变与切向畸变。光线在远离透镜中心的地方比靠近中心的地方更加弯曲,可以理解为沿中心半径方向越远畸变越大,径向畸变参数K1、K2、K3。切向畸变可以理解为沿圆切方向的畸变,切向畸变参数P1、P2。
 
室内检校场:室内三维检校场是应用数码相机不同角度近景拍摄一组照片,通过对标靶相对关系计算,即可输出相机的初始标定参数。图示为赛尔定制版相机检校软件。


室外三维控制检校场:无人机倾斜摄影系统通过实地飞行获取真实三维场景照片组,通过地面控制点参与运算提高相机检测的精度和可靠性,进一步验证无地面控制点情况下的精度情况并最终检校输出。图示为赛尔相机室外三维控制检校场。

02

空三计算


在数字摄影测量中,像方与物方空间的几何关系主要是通过共线方程来建立的,而共线方程则依赖于影像的内方位元素和外方位元素。


2.1 内方位元素


内方位元素:相片主距F和像主点在像片框标坐标系中的坐标(x0、y0)。这三个参数均为已知值,内方位元素可以通过上文相机检校获得。

非量测数码相机需考虑其内方位元素的稳定性,102S相机更小、更轻、更精,精便是指相机的设计、调试、集成控制、组装的精密性,相机产品镜头装引全系金属刚性设计,避免产品材料因温度、老化等原因造成相机内参变化。


2.2 外方位元素


外方位元素:确定摄影光束在物方的几何关系的基本数据。用于表征摄影光束在摄影瞬间的空间位置,包括摄影中心在空间直角坐标系中的三维坐标值(X,Y,Z)和确定摄影光束空间方位的3个角定向元素共6个数据。

依托于大疆M300 RTK采用高精度 RTK 定位导航系统,全新 TimeSync 时间同步设计,真正做到飞控、相机、GPS 模块、RTK 模块微秒级时间同步,102S倾斜相机采用5相机独立控制技术,实时改正并独立记录各相机曝光同时CMOS成像投影中心位置数据,误差精准至1cm。

在大疆智图空三计算时,默认102S相机的POS水平定位精度为3cm,高程定位精度为6cm。外方位元素定位精度的提高,可以给POS较高的计算权重,每张照片都是高精度空中控制点,从而实现无地面控制点满足1:500高精度空三平差。


03

模型精度


3.1 照片分辨率


影像地面分辨率是指照片中1个像素值在地面上的实际距离。分辨率越高、影像质量越好,判读就越准确,误差也就越小,所以根据不同的项目精度要求设计不同的GSD非常重要。

目前,在农房航测做作业中,102S相机一般设计飞行航高96m,获取1.5cm分辨率倾斜摄影照片,模型精度可满足农房项目5cm中误差要求。


3.2 重叠度设计

倾斜摄影的显著特征就是多角度获取影像纹理信息,多视交会有利于提高测量可靠性。高密度房屋测区、高楼区域可适当提高航向、旁向重叠度,有利于增加冗余观测,保证三维模型效果与精度。密集农房项目建模,航向重叠度70-80%,旁向重叠度70-80%可以参考。

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