如何選擇款好的傾斜攝影相機

如何選擇款好的傾斜攝影相機

、引言
傾斜攝影從2013年進(jìn)入中國，短短幾年時間在地理信息域掀起股浪潮。從作業(yè)效率和成本上來分析，無人機搭配傾斜攝影相機的組合確實比傳統(tǒng)人工作業(yè)方式更加出色。

俗話說“工欲善其事，必先利其器”，選擇款合適的相機對我們項目的開展是必要的。但我們選購相關(guān)設(shè)備的時候，市面上種類頗雜的產(chǎn)品會對我們的選擇造成很大困擾——到底什么樣的設(shè)備才是好設(shè)備呢？在挑選設(shè)備的時候到底需要注意哪些地方呢？怎樣才能選到能滿足我們需求的設(shè)備呢？

根據(jù)多年傾斜相機生產(chǎn)經(jīng)驗，結(jié)合項目實際需求，今天為大家介紹些傾斜相機的關(guān)鍵性技術(shù)點，以供大家在設(shè)備選擇的時候參考。

二、無人機的選擇
2.1固定翼

固定翼無人機具有飛行速度快，飛行高度高的特點，被廣泛用于對精度要求相對較低的大面積數(shù)據(jù)采集任務(wù)，由于這種項目不需要非常高的分辨率，也不要求平面高程精度，主要是解決城市規(guī)劃圖紙從二維到三維的轉(zhuǎn)變，作為各個信息承載平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這種項目通常面積都在幾十到幾百平方公里不等，因此只能用固定翼作業(yè)。

2.2多旋翼

相對固定翼而言，多旋翼無人機就飛的要慢而且高度也會低很多，般用于對精度要求相對較高的小面積數(shù)據(jù)采集任務(wù)。多旋翼無人機通過高分辨率的飛行方式建出來的模型經(jīng)過驗證可以很輕松的達(dá)到1:500地籍也就是中誤差5cm以內(nèi)，并且相對傳統(tǒng)二維航飛4D產(chǎn)品（DOM,DEM,DLG,DRG）的生產(chǎn)方式，這種方式可以大量減少人工外調(diào)，對于傳統(tǒng)測繪單位來說，外業(yè)人員是測繪流程辛苦、成本相對高、人員流動性大的問題直是測繪單位的頭疼事，傾斜攝影不但能輕松達(dá)到項目要求還能將大量外業(yè)人員放到辦公室吹著空調(diào)，是目前個解決了測繪單位剛需的個手段；旋翼機飛得慢、飛的穩(wěn)，適合這種1-2cm分辨率的項目。

三、傾斜攝影相機的選擇
3.1雙鏡頭相機

優(yōu)勢

在傾斜攝影剛剛進(jìn)入中國的時候，受限于傾斜攝影相機重量太大，大多數(shù)情況下傾斜相機只能搭載有人機進(jìn)行航飛作業(yè)。但是有人機價格昂貴，空域申請困難，飛行起來也很麻煩，所以當(dāng)時的傾斜攝影相機使用起來非常不方便。在無人機開始興起之后，由于無人機使用方便、價格低廉，將傾斜相機掛載在無人機成為了主流方向。

為了克服無人機載重太輕的缺點，雙鏡頭傾斜攝影相機通過前后搖擺的方式模擬五鏡頭傾斜相機來采集建筑物的五個面，從而達(dá)到減少傾斜相機重量的目的。在當(dāng)時雙鏡頭相機具有重量輕，價格便宜的優(yōu)點，所以很快占據(jù)了部分市場，但是通過搖擺采集數(shù)據(jù)的缺點也漸漸凸顯出來。

缺點

雙鏡頭產(chǎn)品的空三計算，大部分均存在分層，交錯的問題，需要反復(fù)進(jìn)行空三計算來糾正，這無異于加大的工作量，降低了工作效率。雙鏡頭相機也沒有正攝相機，所以在作業(yè)過程中，無法保證建筑物部的紋理的采集效果。后導(dǎo)致的結(jié)果就是模型部的紋理較差。。

然后就是雙鏡頭的效率比較低，因為雙鏡頭通過搖擺獲取建筑物側(cè)面信息，所以每次拍照需要完成個完整的搖擺周期，也就是五鏡頭拍次照，雙鏡頭需要拍三次，導(dǎo)致無人機不能以較快的速度飛行，作業(yè)效率自然會受到很大影響。

而且雙鏡頭前后搖擺，導(dǎo)致相機對物體的距離直在變化，造成些地方分辨率高，些地方分辨率低，覆蓋不規(guī)則，給后期處理數(shù)據(jù)帶來了很大的麻煩。

隨著傾斜攝影相機的不斷升，市面上的雙鏡頭相機也越來越少見了。

3.2三鏡頭相機

優(yōu)點

為了彌補雙鏡頭沒有正攝相機的不足，些廠家開始使用三鏡頭相機，三鏡頭相機除了和雙鏡頭樣價格相對便宜，重量較輕以外，不需要前后搖擺使得三鏡頭相機能夠搭載在速度較快的固定翼無人機上。

缺點

但是三鏡頭只能采集物體的三個面，如果滿足少采集五個面的數(shù)據(jù)要求，就必須要旋轉(zhuǎn)或者對同個測區(qū)飛行兩次（橫著次，豎著次）。旋轉(zhuǎn)拍照的完整曝光周期較長，所以無人機飛行速度不能太快，效率必定會受到影響。并且旋轉(zhuǎn)的機械結(jié)構(gòu)的壽命也是個問題。如果不旋轉(zhuǎn)，而用井字形飛法，也會出現(xiàn)兩個不可避免的問題：就是同個物體它的五個面沒辦法在同時間曝光，所以在后期建模的時候經(jīng)常會出現(xiàn)“花斑”的現(xiàn)象，使得模型的效果很難看。更為嚴(yán)重的是，這種“花斑”會引起空三同名點匹配出現(xiàn)誤差，終可能導(dǎo)致空三分層；第二是固定翼在飛行時，它的轉(zhuǎn)彎不像多旋翼那樣方便，所以每次轉(zhuǎn)彎都會有段無用航線，同個測區(qū)飛兩次就會至少浪費四次轉(zhuǎn)彎，而傾斜攝影對照片的重疊度要求又高（般航向80%，旁向75%），這樣密集的航線使得三鏡頭的作業(yè)效率大大降低。

“花斑”現(xiàn)象

固定翼井字飛行航線規(guī)劃圖

3.3五鏡頭相機

由于雙鏡頭和三鏡頭相機存在系列缺陷，所以現(xiàn)在市面上的傾斜攝影相機依然是由五鏡頭占據(jù)主流。而且隨著技術(shù)的發(fā)展，各個廠家的工業(yè)化集成度增加，使得早先困擾五鏡頭的重量和尺寸問題已經(jīng)得到了比較完美的解決，市面上甚至出現(xiàn)了百克別的五鏡頭傾斜攝影相機，這讓傾斜攝影技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

但是同樣都是五鏡頭傾斜攝影相機，市面上的價格確差異很大，從幾萬元到近百萬不等，那么是什么原因造成價格差距很大呢？我們在選擇五鏡頭相機時，又應(yīng)該看重哪些參數(shù)呢？

鏡頭的光學(xué)特性

傾斜攝影相機，先是款相機，收集高質(zhì)量航片是它的要任務(wù)。那么作為相機采集素材的核心——鏡頭，就是我們必須要關(guān)注的。

五鏡頭相機不是隨便買五個相機拼在起就行了，帶有測量任務(wù)要求的相機對鏡頭要求很高。為了滿足后期的高精度要求，必須對傾斜攝影相機鏡頭做些特殊的光學(xué)處理，比如鏡片材料、鏡頭光學(xué)校正技術(shù)和鏡片的加工工藝類型。

從光學(xué)特性來講，測量型相機對入射光線的色散率、畸變程度有著很高要求，而普通材料鏡片無法滿足這樣的使用需求。的鏡片材料可以糾正原始像差，但像差作為鏡片固有屬性，不可能完消除，只能不斷改善，進(jìn)步改善像差的技術(shù)就叫復(fù)消色差技術(shù)。它可以減少因鏡頭色散帶來的累積誤差，降低空三分層概率，大幅提高鏡頭的銳度值，利于空三建征點提取與匹配。而畸變校正技術(shù)則可以降低原始航片的畸變值，增加軟件對航片特征點的識別度。

相機鏡頭使用的鏡片類型也相當(dāng)重要，非球面能夠在保證像差盡可能小的情況下，得到高水準(zhǔn)的畫面質(zhì)量，相比球面鏡片它分辨率和色彩還原度都更高。但由于目前中國并沒有較成熟的技術(shù)，非球面鏡片的加工和鍍膜非常困難，材料成本高昂而成品率很低，所以導(dǎo)致價格直居高不下。

重量

無人機的續(xù)航與其所搭載的載荷重量息息相關(guān)，影響著外業(yè)們的數(shù)據(jù)采集效率。款輕巧的五鏡頭相機能延長無人機的續(xù)航時間，所以在不犧牲其他參數(shù)的情況下，傾斜攝影相機的重量越輕越好。

數(shù)據(jù)存儲與拷貝

因為傾斜攝影的數(shù)據(jù)量往往非常龐大，天下來往往有幾百個G的數(shù)據(jù)，所以相機的拷貝速度很大程度上影響了作業(yè)的效率，般市面上傾斜攝影相機的拷貝速度大約在20M/S～30M/S之間，能達(dá)到70M/S以上拷貝速度的相機都是比較出色的。當(dāng)然了，處理如此大的數(shù)據(jù)量往往是內(nèi)業(yè)人員較為頭疼的問題，好的傾斜攝影相機廠家，會在出廠時搭配些預(yù)處理軟件，可以減少內(nèi)業(yè)人員的工作，也避免了些人工處理時容易產(chǎn)生的錯誤。

同步反饋功能

傾斜攝影相機在作業(yè)時，理論上是同時間進(jìn)行拍照的，但由于不同鏡頭拍攝物體的復(fù)雜程度不同，航片大小也就不致，所以相機寫入、存儲照片的時間也就不同。這些細(xì)微的時間差經(jīng)大量航片累積放大后，很可能導(dǎo)致相機丟片!

丟片是指相機在空中時，由于某種原因?qū)е挛鍌€相機中的某個或者幾個并沒有按照程序，完成拍照動作。少量丟片，我們可以花費大量時間找到丟片點，然后采取補救措施，大量丟片會直接導(dǎo)致本架次數(shù)據(jù)作廢。所以，我們需要密切監(jiān)控相機的工作狀態(tài)，同步性反饋就變得尤為重要。

同步反饋示意圖

數(shù)據(jù)預(yù)處理

我們知道，傾斜攝影的痛點主要集中在內(nèi)業(yè)方面，數(shù)據(jù)處理過程中的問題往往花費用戶大量時間去處理，極大地耽誤了項目進(jìn)度。針對這些問題，好的傾斜攝影相機廠家，會在出廠時搭配些輔助軟件，可以減少內(nèi)業(yè)人員的工作，也避免了些人工處理時容易產(chǎn)生的錯誤。所以在相機選購過程中，是否有針對數(shù)據(jù)整理、處理部分的優(yōu)化，也是需要考慮的。

其它參數(shù)

當(dāng)然，決定臺傾斜攝影相機的好壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上面幾個指標(biāo)，還有諸如相機內(nèi)存的大小，相機鏡頭布置的角度、相機鏡頭焦距比例、與無人機的適配度，是否對相機安做了保護(hù)設(shè)計，是否能夠兼容不同類型的無人機等等，都是選購時需要注意的地方，但這些大多與自身的需求和預(yù)算有很大關(guān)系。

四、結(jié)語
以上就是對市面上主流傾斜攝影相機的盤點和我們選購傾斜攝影相機時需要注意的地方，希望對想進(jìn)入傾斜攝影域，但是又不知道怎么選擇傾斜相機的你能帶來些幫助。