傾斜攝影技術(shù)是測繪領(lǐng)域新興的高新技術(shù)，在利用傾斜攝影技術(shù)去做地籍測量、智慧城市等項(xiàng)目時(shí)，相比傳統(tǒng)的測繪方法，用無人機(jī)作為工作平臺(tái)的傾斜攝影可以大量減少人工外調(diào)，降低人工成本。但是市面上看似一樣的五鏡頭傾斜攝影相機(jī)，為何價(jià)格差異會(huì)如此之大？這些產(chǎn)品之間到底有什么區(qū)別？每個(gè)技術(shù)后面的因果關(guān)系是什么？這里主要為大家介紹一下睿鉑五鏡頭傾斜攝影相機(jī)背后的技術(shù)。

存在的問題，空三分層

傾斜攝影實(shí)景三維項(xiàng)目參與過的人都深有體會(huì)，項(xiàng)目真正的痛點(diǎn)主要集中在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理又以空三解算為核心。

空三解算是三維建模的重中之重，但很多客戶在實(shí)際作業(yè)生產(chǎn)中，過于關(guān)注數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)備而忽視了數(shù)據(jù)處理。盡管航飛效率很高，但是積壓了非常多待處理影像數(shù)據(jù)，導(dǎo)致整體效率偏低，項(xiàng)目進(jìn)展緩慢。

空三存在的主要問題是：在花費(fèi)大量時(shí)間運(yùn)算后，結(jié)果出現(xiàn)斷裂、分層、彎曲等現(xiàn)象，這要花費(fèi)內(nèi)業(yè)們大量心力進(jìn)行人工干預(yù)。甚至不能人工干預(yù)的，直接導(dǎo)致全部時(shí)間浪費(fèi)。

降低空三分層的概率可以節(jié)約大量時(shí)間，降低客戶成本。針對(duì)這個(gè)目標(biāo)，各公司根據(jù)自己專業(yè)特長提出了不同的解決方案。

成都睿鉑不僅通過研發(fā)外方位元素解算算法來提高空三效率，還根據(jù)多年的光學(xué)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從最基本的光的成像原理出發(fā)，從數(shù)據(jù)源頭去解決部分空三分層問題。

攝影測量光學(xué)

從算法原理角度分析，空三SFM(structure-from-motion)算法是一種將各種收集到的無序圖片進(jìn)行稀疏三維重建的離線算法。首先需要從圖像中提取與目標(biāo)相聯(lián)系的特征，來識(shí)別和描述圖像中的目標(biāo)。

所以建模軟件對(duì)航片特征點(diǎn)識(shí)別結(jié)果的好壞，是決定空三能否成功的關(guān)鍵。這也是為什么水面、灘涂、大面積森林、白色屋頂、玻璃以及光照變化較大的場景很容易發(fā)生空三分層，就是因?yàn)檫@些場景識(shí)別不到特征點(diǎn)或者特征點(diǎn)紋理變化導(dǎo)致的。

但是為什么一些普通場景也會(huì)發(fā)生很大概率的分層問題呢？原因就是成像的“像差”導(dǎo)致的，一般來說，光線通過任何介質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲，也就是折射現(xiàn)象。光線在折射時(shí)，因?yàn)楦魃獾牟ㄩL不同，折射率不一樣，彎曲度程度也不一樣，就會(huì)產(chǎn)生“像差”。

如果在光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)候考慮對(duì)不同的波長的光進(jìn)行像差補(bǔ)償，成像傳感器記錄了這些像差，就會(huì)導(dǎo)致軟件進(jìn)行特征識(shí)別和匹配時(shí)候產(chǎn)生誤差，大量誤差積累就會(huì)引起空三分層。所以攝影測量光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想一直沒變，就是盡可能抑制像差，要求不管是點(diǎn)、線，還是圖形都能如實(shí)拍出原樣。盡可能抑制像差是每個(gè)光學(xué)工程師的終極目標(biāo)；

消色差原理

色差是像差中的一種，是因透射材料的透射率隨波長不同而不同造成的。自然光是由波長范圍390到770納米的可見光區(qū)組成，其它都是人眼所不能看見的光譜。由于材料對(duì)不同波長的色光折射率不同，使各色光線具有不同的成像位置和倍率，這就導(dǎo)致了位置色差。

傾斜攝影色差對(duì)成像的影響

（1）由于不同色光焦距不同，折射率也不一致，物點(diǎn)不能很好的聚焦成一個(gè)完美的像點(diǎn)，所以成像模糊。

（2）同樣，由于不同色光焦距不同，所以放大率不同，物象邊緣部分明暗交界處會(huì)有彩虹的邊緣。

色差對(duì)建模的影響

圖片出現(xiàn)彩虹邊緣后，就會(huì)對(duì)空三軟件同名點(diǎn)匹配造成影響。對(duì)同一個(gè)物體來說，空三匹配時(shí)因?yàn)槲锵笾車牟屎缟?，可能?dǎo)致匹配出錯(cuò)。當(dāng)這種誤差累計(jì)到足夠大的時(shí)候，就會(huì)引起分層。

消除色差

用不同折射率、不同色差的玻璃組合，可以消除色差。例如，利用低折射率、低色散玻璃做凸透鏡，高折射率、高色散玻璃做凹透鏡，然后將兩者膠合在一起。

這樣的雙膠合鏡中間波長焦距較短、長波和短波光線焦距較長。調(diào)整鏡片球面曲率、雙膠合鏡的材料，可以使藍(lán)光、紅光焦距恰好相等，這就基本消除了色差。剩余色差對(duì)于廣角到中焦鏡頭來說，已經(jīng)很小了，因此，也就滿足了鏡頭消色差的要求。

二級(jí)光譜

但色差是不可能完全消除的，普通消色差鏡頭剩余的未消除色差，叫做 “二級(jí)光譜 ”。當(dāng)鏡頭焦距越長，未消除的色差也就越多。所以對(duì)有精確測量要求的航測鏡頭來說，二級(jí)光譜已經(jīng)不可忽視！

理論上來說，如果能夠?qū)⒖梢姽獠ǘ畏譃樗{(lán)-綠、綠-紅兩個(gè)區(qū)間，對(duì)這兩個(gè)區(qū)間分別施用消色差技術(shù)，二級(jí)光譜就能夠基本消除。但是經(jīng)過計(jì)算證明：如果對(duì)綠光與紅光消色差，那么藍(lán)光色差就會(huì)變得很大；如果對(duì)藍(lán)光與綠光消色差，那么紅光色差就會(huì)變得很大。看起來似乎走進(jìn)了一個(gè)死胡同，頑固的二級(jí)光譜好像沒有辦法消除。

復(fù)消色差

幸好理論計(jì)算為復(fù)消色差找到了途徑，就是尋找一種特殊的光學(xué)材料，它的藍(lán)光對(duì)紅光的相對(duì)色散很低、而藍(lán)光對(duì)綠光的相對(duì)色散很高且與某種高色散材料相同。

螢石就是這樣一種特殊材料，它的色散非常低，而部分相對(duì)色散與許多光學(xué)玻璃接近。 螢石折射率比較低，微溶于水，可加工性與化學(xué)穩(wěn)定性較差，但是由于它優(yōu)異的消色差性能， 使它成為一種珍貴的光學(xué)材料。

自然界能用于光學(xué)材料的純凈大塊螢石非常少，加上其價(jià)格昂貴、加工困難，螢石鏡片已經(jīng)成為高檔鏡頭的代名詞。各光學(xué)公司一直不遺余力的尋找螢石的代用品。氟冕玻璃就是其中一種，各公司所謂 AD 玻璃、 ED 玻璃、 UD 玻璃，就是這一類代用品。

基本來說，像差怎么抑制都不算過分，但受尺寸、價(jià)格、技術(shù)條件的制約，無法絕對(duì)精密地控制，使到達(dá)成像面的全部光線像差為零。所以說盡可能抑制像差是每個(gè)光學(xué)工程師的終極目標(biāo)；

在近期研究中，睿鉑研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)影像的內(nèi)方位元素，外方位元素，鏡頭的畸變和另外兩項(xiàng)重要指標(biāo)都會(huì)對(duì)空三中圖像特征點(diǎn)識(shí)別產(chǎn)生顯著的影響。睿鉑相信隨著研發(fā)的深入，以及所有軟硬件廠家共同努力，這些問題都會(huì)一一解決，傾斜攝影建模的效率會(huì)不斷提高，成本會(huì)不斷的降低。

DG4pros

DG4pros是目前睿鉑產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)最高的全畫幅傾斜攝影相機(jī)，也是睿鉑到目前為止投入最大，研發(fā)時(shí)間最長的一款產(chǎn)品，旗艦級(jí)Riy-DG4pros采用極低色散的超級(jí)材料作為相機(jī)鏡片，將航片像差和畸變控制得非常小。不僅空三通過率非常高，同時(shí)模型效果也有大幅度的提升，非常顯著地提高了建筑邊角線和立面效果，尤其適用城市大面積，高樓太多的地籍測量或者智慧城市等應(yīng)用！

建筑邊角線

水平面

玻璃面與建筑邊角線

傾斜攝影的成果是3D模型，模型的應(yīng)用度非常廣泛，包括了地籍測量、智慧城市、古建筑保護(hù)、安防布控、緊急指揮等等。比之傳統(tǒng)的二維圖紙，3D模型更加直觀有效。

以上就是睿鉑五鏡頭傾斜攝影相機(jī)技術(shù)的概要，在傾斜攝影設(shè)備領(lǐng)域中，產(chǎn)品本身的技術(shù)是導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格差異很大的原因，所以當(dāng)我們?cè)谟脙A斜攝影相機(jī)做地籍測量或者智慧城市時(shí)，我們除了要考慮相機(jī)的價(jià)格以外，還要考慮產(chǎn)品本身能夠帶來的價(jià)值和實(shí)際項(xiàng)目生產(chǎn)的效率，希望這篇文章能對(duì)大家?guī)硪稽c(diǎn)幫助。