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做航拍須知!無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪要點(diǎn)

做航拍須知!無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪要點(diǎn)




無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪具有精度高、作業(yè)效率高、數(shù)據(jù)分析能力強(qiáng)的特點(diǎn),很大程度上解決了人工測(cè)繪的痛點(diǎn)。因此,無(wú)人機(jī)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。那么,先掌握無(wú)人機(jī)航拍注意要點(diǎn),才能充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)優(yōu)勢(shì),減輕測(cè)繪負(fù)擔(dān)。


一、航拍總技術(shù)流程




二、航拍測(cè)繪各步驟說(shuō)明




測(cè)繪無(wú)人機(jī)小組航拍小組配備2-3人即可,航拍任務(wù)結(jié)束后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速檢查,檢查合格后即可帶回進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。


1.飛行準(zhǔn)備
飛行前的準(zhǔn)備內(nèi)容包括:選擇航拍測(cè)繪設(shè)備、航線規(guī)劃涉及、飛行方案涉及(確定航高及飛行速度、重疊度)。


2.保持每天的工作日志
記錄當(dāng)天風(fēng)速、天氣、起降坐標(biāo)等信息,并保存數(shù)據(jù)供日后參考和分析。


3.建立無(wú)線電臺(tái)和地面站
無(wú)線電鏈路用于地面站和無(wú)人機(jī)之間的通信。目前,大多數(shù)測(cè)繪無(wú)人機(jī)使用無(wú)線電鏈路在無(wú)人機(jī)與地面站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。


4.飛行執(zhí)行
根據(jù)制定的分區(qū)航攝計(jì)劃,尋找合適的起飛點(diǎn),對(duì)每塊區(qū)域進(jìn)行拍攝采集照片。在設(shè)備檢查完畢,并確認(rèn)起飛區(qū)域安全后,將無(wú)人機(jī)解鎖起飛。起飛時(shí)飛手通過(guò)遙控器實(shí)時(shí)控制飛機(jī),地面站飛控人員通過(guò)飛機(jī)傳輸回來(lái)的參數(shù)觀察飛機(jī)狀態(tài)。飛機(jī)到達(dá)安全高度后由飛手通過(guò)遙控器收起起落架,將飛行模式切換為自動(dòng)任務(wù)飛行模式。同時(shí),飛手需通過(guò)目視無(wú)人機(jī)時(shí)刻關(guān)注飛機(jī)的動(dòng)態(tài),地面站飛控人員留意飛控軟件中電池狀況、飛行速度、飛行高度、飛行姿態(tài)、航線完成情況等,以此保證飛行安全。


5.飛行結(jié)束
無(wú)人機(jī)完成飛行任務(wù)后,降落時(shí)應(yīng)確保降落地點(diǎn)安全,避免路人靠近。完成降落后檢查相機(jī)中的影像數(shù)據(jù)、飛控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是否完整。數(shù)據(jù)獲取完成后,需對(duì)獲取的影像進(jìn)行質(zhì)量檢查,對(duì)不合格的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)飛,直到獲取的影像質(zhì)量滿足要求


三、無(wú)人機(jī)航拍影像質(zhì)量檢查方法




1 避免無(wú)人機(jī)航拍影像曝光
影像的曝光過(guò)度或不足、影像的重影、散焦與噪點(diǎn),將嚴(yán)重影響三維建模的質(zhì)量。為了避免這類(lèi)曝光問(wèn)題、在外出航拍時(shí)盡量提前看天氣預(yù)報(bào),在多云的天氣拍攝比大晴天更好,如果必須在晴天拍,最好選擇中午左右使陰影區(qū)域最小化。



2 無(wú)人機(jī)航拍快門(mén)選擇
拍攝前調(diào)試使用最合適的快門(mén)、光圈、ISO值。參數(shù)相同點(diǎn):都可以調(diào)節(jié)曝光的明暗度,光圈大、ISO高、快門(mén)速度慢都會(huì)曝光過(guò)亮;不同點(diǎn):光圈可調(diào)節(jié)景深,小光圈景深大,大光圈景深小;景深無(wú)法通過(guò)ISO快門(mén)來(lái)控制,這就是光圈和ISO快門(mén)的區(qū)別。ISO除了明暗調(diào)節(jié)還有一個(gè)特點(diǎn)是降低畫(huà)質(zhì),ISO高了畫(huà)質(zhì)就會(huì)降低,所以升高ISO在三要素里是最后考慮的,實(shí)在不行才提高ISO。





3 其它技術(shù)總結(jié)
(1)相機(jī)感光體CCD的尺寸、焦距以及像素的大小直接影響影像的精度從而影響模型的精度。


(2)在相機(jī)參數(shù)不變的情況下,無(wú)人機(jī)飛行高度(曝光點(diǎn)到地物的高度)是決定模型精度高低的關(guān)鍵因素。


(3)在建模的過(guò)程中,需要知道相機(jī)感光體CCD的尺寸說(shuō)到傳感器的尺寸,其實(shí)是說(shuō)感光器件的面積大小,這里就包括了CCD和CMOS。感光器件的面積越大,CCD/CMOS面積越大,捕捉的光子越多,感光性能越好,信噪比越高。


(4)傳感器尺寸越大,感光面積越大,成像效果越好。1/1.8英寸的300萬(wàn)像素相機(jī)效果通常好于1/2.7英寸的400萬(wàn)像素相機(jī)(后者的感光面積只有前者的55%)。


(5)而相同尺寸的傳感器像素增加固然是件好事,但這也會(huì)導(dǎo)致單個(gè)像素的感光面積縮小,有曝光不足的可能。


(6)拍攝好的影像,不要進(jìn)行任何的編輯,包括改變尺寸、裁剪、旋轉(zhuǎn)、降低噪點(diǎn)、銳化或調(diào)整亮度、對(duì)比度、飽和度或色調(diào)。


(7)CC建模軟件不支持拼接的全景圖作為原始數(shù)據(jù)。


(8)飛行過(guò)程中的數(shù)據(jù)會(huì)有一定的圖像模糊,尤其是旋翼傾斜上使用的普通相機(jī),對(duì)于微單相機(jī)來(lái)說(shuō),運(yùn)動(dòng)模糊是不可避免的。運(yùn)動(dòng)模糊會(huì)導(dǎo)致特征點(diǎn)提取不準(zhǔn),從而:空三處理中的連接匹配帶來(lái)很大的影響;三維重建中的粗匹配產(chǎn)生較大的影響。


(9)模型重建要求連續(xù)影像之間的重疊部分應(yīng)該超過(guò)60%,物體的同一部分的不同拍攝點(diǎn)間的分隔應(yīng)該小于15度。


(10)規(guī)劃航線拍攝時(shí),建議采集航向重疊度75%以上,旁向重疊度不小于70%的影像。為實(shí)現(xiàn)更好的效果,更好的還原建筑,建議同時(shí)采集垂直和傾斜影像。并同時(shí)用小無(wú)人機(jī)低空采集高空相機(jī)拍不到的死角。


(11)盡量選擇高分辨率的單反相機(jī),建議2000萬(wàn)像素以上。避免使用廣角魚(yú)眼鏡頭。最好是選擇定焦鏡頭,如果使用變焦鏡頭,請(qǐng)將該鏡頭焦距設(shè)置成最大或最小值。


(12)將相機(jī)調(diào)整為最大分辨率模式;ISO值盡量低,否則高ISO會(huì)產(chǎn)生噪點(diǎn);光圈值足夠高(光圈越小越好),以產(chǎn)生足夠的景深,背景不要太模糊;快門(mén)速度不應(yīng)該過(guò)慢,否則輕微的動(dòng)作會(huì)造成圖像模糊。


(13)避免選擇高反光、透明的物體,例如玻璃瓶,鏡面等。如果容易反光的物體,最好使用柔光燈或在陰天下拍攝,盡可能沒(méi)有亮點(diǎn)。


(14)避免選擇有兩面絕對(duì)對(duì)稱(chēng)的物體(形狀和紋理都對(duì)稱(chēng)),例如單色立方體或有對(duì)應(yīng)面一樣紋理的立方體。


(15)避免有移動(dòng)的物體在場(chǎng)景中,要保證被拍攝的背景環(huán)境是不變的。


(16)避免絕對(duì)平坦的物體,例如平口盤(pán)子等。避免絕對(duì)平坦的背景,有層次感會(huì)更好,背景顏色也不要選擇單色的背景,最好是雜亂無(wú)章的圖案。除了被合成的物體外,畫(huà)面前景中不要有沒(méi)用的物體。







四、無(wú)人機(jī)航拍如何提高影像精度



列舉了一些影響成圖因素。如果你的成圖質(zhì)量較差,你可以通過(guò)作業(yè)參數(shù)的調(diào)整來(lái)
改善它。

(1)飛得更高
在滿足精度的要求下,選擇更高的高度進(jìn)行飛行。更高的飛行高度可以讓單個(gè)圖像中覆蓋更多的區(qū)域,可以提高無(wú)人機(jī)采集的效率。

(2)拍攝時(shí)間選擇
在飛行之前檢查天氣很重要,選擇光線充足的天氣進(jìn)行拍攝。在陰天飛行時(shí),光照柔和均勻,比較有利于拍攝。當(dāng)然我們可以通過(guò)安裝濾鏡模仿這種效果,減少由于地面反光、眩光造成的合成效果差。在光線不充足的情況下,可手動(dòng)進(jìn)行設(shè)置相機(jī)參數(shù),增加光圈數(shù)值或提高iso,也可降低快門(mén)速度。任務(wù)過(guò)程中要適時(shí)調(diào)整相機(jī)參數(shù),以適應(yīng)較長(zhǎng)的時(shí)間跨度
我們還建議嘗試在上午10點(diǎn)到下午2點(diǎn)之間飛行。這樣照片中的陰影更少,對(duì)后期的處理會(huì)有所幫助。還要避免在光照條件不佳的時(shí)刻進(jìn)行建圖作業(yè),如日落黃昏時(shí)刻。

(3)在航線規(guī)劃期間增加旁向重疊
增加旁向重疊率是讓圖像獲得更好匹配的最簡(jiǎn)單方法,但是它會(huì)降低無(wú)人機(jī)的飛行效率。

(4)在航線規(guī)劃期間增加航向重疊
這樣可以讓相機(jī)更快地拍照,從而提高航線上拍照的數(shù)量,但是受快門(mén)、RTK、存儲(chǔ)的影響,會(huì)限制最大的飛行速度。

(5)坐標(biāo)糾正
在中國(guó)大陸地區(qū)使用,請(qǐng)打開(kāi)坐標(biāo)糾正。若關(guān)閉,平面坐標(biāo)會(huì)偏移幾百米。國(guó)外用戶,坐標(biāo)糾偏默認(rèn)關(guān)閉;若打開(kāi),平面坐標(biāo)會(huì)偏移幾百米。

(6)最大的飛行速度
可以設(shè)置系統(tǒng)默認(rèn)的最大的飛行速度。最大飛行速度為當(dāng)前參數(shù)下可以設(shè)置的最快任務(wù)飛行速度,該速度受任務(wù)飛行高度和航向重疊率影響。

(7)關(guān)閉畸變修正
若使用大疆智圖進(jìn)行建圖,可將原片直接導(dǎo)入大疆智圖中,大疆智圖會(huì)自動(dòng)識(shí)別照片類(lèi)型并對(duì)其進(jìn)行去畸變處理;針對(duì)未去過(guò)畸變的圖片,大疆智圖會(huì)以寫(xiě)進(jìn)照片里的相機(jī)畸變系數(shù)作為初值,在空三做完之后擬合一個(gè)更加準(zhǔn)確地畸變系數(shù),然后對(duì)照片進(jìn)行去畸變,恢復(fù)為無(wú)畸變的照片參與后續(xù)的建圖作業(yè)。

(8)檢查相機(jī)設(shè)置和單張相片質(zhì)量
1)航測(cè)任務(wù)開(kāi)始前需先對(duì)測(cè)區(qū)地面進(jìn)行測(cè)光,避免因相機(jī)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致影像模糊欠曝、過(guò)曝等情況發(fā)生。

2)任務(wù)結(jié)束后、內(nèi)業(yè)前需及時(shí)檢查任務(wù)影像,避免出現(xiàn)漏拍、錯(cuò)拍及由相機(jī)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤引發(fā)的照片質(zhì)量不佳,發(fā)現(xiàn)后請(qǐng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)拍。
  五、無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪質(zhì)量如何控制


無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪質(zhì)量主要是對(duì)飛行前、中、后,每一個(gè)環(huán)節(jié)都務(wù)必嚴(yán)格把控。是對(duì)飛行實(shí)施過(guò)程中的特殊情況進(jìn)行把控。

飛行特殊情況四大處理原則
1. 穿越航線
原則上各相鄰的平行航線需要有一到兩條穿越航線進(jìn)行垂直穿越,以用來(lái)后期數(shù)據(jù)處理中保證個(gè)條航線的連接精確。

2. 小十字
飛行過(guò)程中的每個(gè)架次,為了對(duì)本架次數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的校正即在每個(gè)架次的正式航線數(shù)據(jù)采集前或數(shù)據(jù)采集后都要進(jìn)行檢校場(chǎng)飛行,即小十字飛行。



3. 補(bǔ)飛
數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中可能會(huì)存在極少量的某些異常情況,造成某一區(qū)域的數(shù)據(jù)獲取缺失等現(xiàn)象,對(duì)于產(chǎn)生數(shù)據(jù)漏洞的航線要進(jìn)行補(bǔ)飛,補(bǔ)飛航線兩端均要相應(yīng)延長(zhǎng)一部分,從而使得兩次獲得的數(shù)據(jù)能夠很好的接邊。



4. 數(shù)據(jù)異常
在飛行過(guò)程中可能會(huì)遇到極少的衛(wèi)星信號(hào)瞬間失鎖現(xiàn)象,或由于較惡劣的飛行條件,如較大的風(fēng)或上升氣流等造成飛機(jī)姿態(tài)變化較快時(shí)衛(wèi)星信號(hào)不好,對(duì)于這種情況造成的POS數(shù)據(jù)有某些異常,應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)異常時(shí)間段是否在正式航線上和整個(gè)架次的POS數(shù)據(jù)精度來(lái)決定航線數(shù)據(jù)的有效性,對(duì)于無(wú)效數(shù)據(jù)的航線或架次將進(jìn)行補(bǔ)飛。本項(xiàng)目的飛行過(guò)程中各架次均需獲得有效的數(shù)據(jù)。


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