無人機航拍測繪具有精度高、作業(yè)效率高、數(shù)據(jù)分析能力強的特點,很大程度上解決了人工測繪的痛點。因此,無人機在測繪工程中的應(yīng)用越來越廣泛。那么,先掌握無人機航拍注意要點,才能充分發(fā)揮無人機優(yōu)勢,減輕測繪負擔(dān)。
一、航拍總技術(shù)流程
二、航拍測繪各步驟說明
測繪無人機小組航拍小組配備2-3人即可,航拍任務(wù)結(jié)束后對數(shù)據(jù)進行快速檢查,檢查合格后即可帶回進行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。
1.飛行準備
飛行前的準備內(nèi)容包括:選擇航拍測繪設(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、起降坐標等信息,并保存數(shù)據(jù)供日后參考和分析。
3.建立無線電臺和地面站
無線電鏈路用于地面站和無人機之間的通信。目前,大多數(shù)測繪無人機使用無線電鏈路在無人機與地面站之間進行數(shù)據(jù)交換。
4.飛行執(zhí)行
根據(jù)制定的分區(qū)航攝計劃,尋找合適的起飛點,對每塊區(qū)域進行拍攝采集照片。在設(shè)備檢查完畢,并確認起飛區(qū)域安全后,將無人機解鎖起飛。起飛時飛手通過遙控器實時控制飛機,地面站飛控人員通過飛機傳輸回來的參數(shù)觀察飛機狀態(tài)。飛機到達安全高度后由飛手通過遙控器收起起落架,將飛行模式切換為自動任務(wù)飛行模式。同時,飛手需通過目視無人機時刻關(guān)注飛機的動態(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
無人機完成飛行任務(wù)后,降落時應(yīng)確保降落地點安全,避免路人靠近。完成降落后檢查相機中的影像數(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,需對獲取的影像進行質(zhì)量檢查,對不合格的區(qū)域進行補飛,直到獲取的影像質(zhì)量滿足要求。三、無人機航拍影像質(zhì)量檢查方法
1 避免無人機航拍影像曝光
影像的曝光過度或不足、影像的重影、散焦與噪點,將嚴重影響三維建模的質(zhì)量。為了避免這類曝光問題、在外出航拍時盡量提前看天氣預(yù)報,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 無人機航拍快門選擇
拍攝前調(diào)試使用最合適的快門、光圈、ISO值。參數(shù)相同點:都可以調(diào)節(jié)曝光的明暗度,光圈大、ISO高、快門速度慢都會曝光過亮;不同點:光圈可調(diào)節(jié)景深,小光圈景深大,大光圈景深??;景深無法通過ISO快門來控制,這就是光圈和ISO快門的區(qū)別。ISO除了明暗調(diào)節(jié)還有一個特點是降低畫質(zhì),ISO高了畫質(zhì)就會降低,所以升高ISO在三要素里是最后考慮的,實在不行才提高ISO。
3 其它技術(shù)總結(jié)
(1)相機感光體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)在相機參數(shù)不變的情況下,無人機飛行高度(曝光點到地物的高度)是決定模型精度高低的關(guān)鍵因素。
(3)在建模的過程中,需要知道相機感光體CCD的尺寸說到傳感器的尺寸,其實是說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300萬像素相機效果通常好于1/2.7英寸的400萬像素相機(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,但這也會導(dǎo)致單個像素的感光面積縮小,有曝光不足的可能。
(6)拍攝好的影像,不要進行任何的編輯,包括改變尺寸、裁剪、旋轉(zhuǎn)、降低噪點、銳化或調(diào)整亮度、對比度、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)飛行過程中的數(shù)據(jù)會有一定的圖像模糊,尤其是旋翼傾斜上使用的普通相機,對于微單相機來說,運動模糊是不可避免的。運動模糊會導(dǎo)致特征點提取不準,從而:空三處理中的連接匹配帶來很大的影響;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60%,物體的同一部分的不同拍攝點間的分隔應(yīng)該小于15度。
(10)規(guī)劃航線拍攝時,建議采集航向重疊度75%以上,旁向重疊度不小于70%的影像。為實現(xiàn)更好的效果,更好的還原建筑,建議同時采集垂直和傾斜影像。并同時用小無人機低空采集高空相機拍不到的死角。
(11)盡量選擇高分辨率的單反相機,建議2000萬像素以上。避免使用廣角魚眼鏡頭。最好是選擇定焦鏡頭,如果使用變焦鏡頭,請將該鏡頭焦距設(shè)置成最大或最小值。
(12)將相機調(diào)整為最大分辨率模式;ISO值盡量低,否則高ISO會產(chǎn)生噪點;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;快門速度不應(yīng)該過慢,否則輕微的動作會造成圖像模糊。
(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,盡可能沒有亮點。
(14)避免選擇有兩面絕對對稱的物體(形狀和紋理都對稱),例如單色立方體或有對應(yīng)面一樣紋理的立方體。
(15)避免有移動的物體在場景中,要保證被拍攝的背景環(huán)境是不變的。
(16)避免絕對平坦的物體,例如平口盤子等。避免絕對平坦的背景,有層次感會更好,背景顏色也不要選擇單色的背景,最好是雜亂無章的圖案。除了被合成的物體外,畫面前景中不要有沒用的物體。
四、無人機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,你可以通過作業(yè)參數(shù)的調(diào)整來
改善它。
(1)飛得更高
在滿足精度的要求下,選擇更高的高度進行飛行。更高的飛行高度可以讓單個圖像中覆蓋更多的區(qū)域,可以提高無人機采集的效率
(2)拍攝時間選擇
在飛行之前檢查天氣很重要,選擇光線充足的天氣進行拍攝。在陰天飛行時,光照柔和均勻,比較有利于拍攝。當(dāng)然我們可以通過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,可手動進行設(shè)置相機參數(shù),增加光圈數(shù)值或提高iso,也可降低快門速度。任務(wù)過程中要適時調(diào)整相機參數(shù),以適應(yīng)較長的時間跨度
我們還建議嘗試在上午10點到下午2點之間飛行。這樣照片中的陰影更少,對后期的處理會有所幫助。還要避免在光照條件不佳的時刻進行建圖作業(yè),如日落黃昏時刻。
(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單方法,但是它會降低無人機的飛行效率
(4)在航線規(guī)劃期間增加航向重疊
這樣可以讓相機更快地拍照,從而提高航線上拍照的數(shù)量,但是受快門、RTK、存儲的影響,會限制最大的飛行速度
(5)坐標糾正
在中國大陸地區(qū)使用,請打開坐標糾正。若關(guān)閉,平面坐標會偏移幾百米。國外用戶,坐標糾偏默認關(guān)閉;若打開,平面坐標會偏移幾百米
(6)最大的飛行速度
可以設(shè)置系統(tǒng)默認的最大的飛行速度。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
若使用大疆智圖進行建圖,可將原片直接導(dǎo)入大疆智圖中,大疆智圖會自動識別照片類型并對其進行去畸變處理;針對未去過畸變的圖片,大疆智圖會以寫進照片里的相機畸變系數(shù)作為初值,在空三做完之后擬合一個更加準確地畸變系數(shù),然后對照片進行去畸變,恢復(fù)為無畸變的照片參與后續(xù)的建圖作業(yè)
(8)檢查相機設(shè)置和單張相片質(zhì)量
1)航測任務(wù)開始前需先對測區(qū)地面進行測光,避免因相機參數(shù)設(shè)置錯誤導(dǎo)致影像模糊欠曝、過曝等情況發(fā)生
2)任務(wù)結(jié)束后、內(nèi)業(yè)前需及時檢查任務(wù)影像,避免出現(xiàn)漏拍、錯拍及由相機參數(shù)設(shè)置錯誤引發(fā)的照片質(zhì)量不佳,發(fā)現(xiàn)后請及時進行補拍。 五、無人機航拍測繪質(zhì)量如何控制
無人機航拍測繪質(zhì)量主要是對飛行前、中、后,每一個環(huán)節(jié)都務(wù)必嚴格把控。是對飛行實施過程中的特殊情況進行把控。
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行垂直穿越,以用來后期數(shù)據(jù)處理中保證個條航線的連接精確。
2. 小十字
飛行過程中的每個架次,為了對本架次數(shù)據(jù)進行精確的校正即在每個架次的正式航線數(shù)據(jù)采集前或數(shù)據(jù)采集后都要進行檢校場飛行,即小十字飛行。
3. 補飛
數(shù)據(jù)獲取過程中可能會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,對于產(chǎn)生數(shù)據(jù)漏洞的航線要進行補飛,補飛航線兩端均要相應(yīng)延長一部分,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
在飛行過程中可能會遇到極少的衛(wèi)星信號瞬間失鎖現(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姿態(tài)變化較快時衛(wèi)星信號不好,對于這種情況造成的POS數(shù)據(jù)有某些異常,應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)異常時間段是否在正式航線上和整個架次的POS數(shù)據(jù)精度來決定航線數(shù)據(jù)的有效性,對于無效數(shù)據(jù)的航線或架次將進行補飛。本項目的飛行過程中各架次均需獲得有效的數(shù)據(jù)。
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