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(shí)間在地理信息域掀起股浪潮。從作業(yè)效率和成本上來(lái)分析，無(wú)人機搭配傾斜攝影相機的組合確實(shí)比傳統人工作業(yè)方式更加出色。

俗話(huà)說(shuō)“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(kāi)展是必要的。但我們選購相關(guān)設備的時(shí)候，市面上種類(lèi)頗雜的產(chǎn)品會(huì )對我們的選擇造成很大困擾——到底什么樣的設備才是好設備呢？在挑選設備的時(shí)候到底需要注意哪些地方呢？怎樣才能選到能滿(mǎn)足我們需求的設備呢？

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

二、無(wú)人機的選擇
2.1固定翼

固定翼無(wú)人機具有飛行速度快，飛行高度高的特點(diǎn)，被廣泛用于對精度要求相對較低的大面積數據采集任務(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，主要是解決城市規劃圖紙從二維到三維的轉變，作為各個(gè)信息承載平臺的基礎數據，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(wú)人機就飛的要慢而且高度也會(huì )低很多，般用于對精度要求相對較高的小面積數據采集任務(wù)。多旋翼無(wú)人機通過(guò)高分辨率的飛行方式建出來(lái)的模型經(jīng)過(guò)驗證可以很輕松的達到1:500地籍也就是中誤差5cm以?xún)?，并且相對傳統二維航飛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，對于傳統測繪單位來(lái)說(shuō)，外業(yè)人員是測繪流程辛苦、成本相對高、人員流動(dòng)性大的問(wèn)題直是測繪單位的頭疼事，傾斜攝影不但能輕松達到項目要求還能將大量外業(yè)人員放到辦公室吹著(zhù)空調，是目前個(gè)解決了測繪單位剛需的個(gè)手段；旋翼機飛得慢、飛的穩，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(shí)候，受限于傾斜攝影相機重量太大，大多數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(jià)格昂貴，空域申請困難，飛行起來(lái)也很麻煩，所以當時(shí)的傾斜攝影相機使用起來(lái)非常不方便。在無(wú)人機開(kāi)始興起之后，由于無(wú)人機使用方便、價(jià)格低廉，將傾斜相機掛載在無(wú)人機成為了主流方向。

為了克服無(wú)人機載重太輕的缺點(diǎn)，雙鏡頭傾斜攝影相機通過(guò)前后搖擺的方式模擬五鏡頭傾斜相機來(lái)采集建筑物的五個(gè)面，從而達到減少傾斜相機重量的目的。在當時(shí)雙鏡頭相機具有重量輕，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，所以很快占據了部分市場(chǎng)，但是通過(guò)搖擺采集數據的缺點(diǎn)也漸漸凸顯出來(lái)。

缺點(diǎn)

雙鏡頭產(chǎn)品的空三計算，大部分均存在分層，交錯的問(wèn)題，需要反復進(jìn)行空三計算來(lái)糾正，這無(wú)異于加大的工作量，降低了工作效率。雙鏡頭相機也沒(méi)有正攝相機，所以在作業(yè)過(guò)程中，無(wú)法保證建筑物部的紋理的采集效果。后導致的結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(guò)搖擺獲取建筑物側面信息，所以每次拍照需要完成個(gè)完整的搖擺周期，也就是五鏡頭拍次照，雙鏡頭需要拍三次，導致無(wú)人機不能以較快的速度飛行，作業(yè)效率自然會(huì )受到很大影響。

而且雙鏡頭前后搖擺，導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，覆蓋不規則，給后期處理數據帶來(lái)了很大的麻煩。

隨著(zhù)傾斜攝影相機的不斷升，市面上的雙鏡頭相機也越來(lái)越少見(jiàn)了。

3.2三鏡頭相機

優(yōu)點(diǎn)

為了彌補雙鏡頭沒(méi)有正攝相機的不足，些廠(chǎng)家開(kāi)始使用三鏡頭相機，三鏡頭相機除了和雙鏡頭樣價(jià)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(wú)人機上。

缺點(diǎn)

但是三鏡頭只能采集物體的三個(gè)面，如果滿(mǎn)足少采集五個(gè)面的數據要求，就必須要旋轉或者對同個(gè)測區飛行兩次（橫著(zhù)次，豎著(zhù)次）。旋轉拍照的完整曝光周期較長(cháng)，所以無(wú)人機飛行速度不能太快，效率必定會(huì )受到影響。并且旋轉的機械結構的壽命也是個(gè)問(wèn)題。如果不旋轉，而用井字形飛法，也會(huì )出現兩個(gè)不可避免的問(wèn)題：就是同個(gè)物體它的五個(gè)面沒(méi)辦法在同時(shí)間曝光，所以在后期建模的時(shí)候經(jīng)常會(huì )出現“花斑”的現象，使得模型的效果很難看。更為嚴重的是，這種“花斑”會(huì )引起空三同名點(diǎn)匹配出現誤差，終可能導致空三分層；第二是固定翼在飛行時(shí)，它的轉彎不像多旋翼那樣方便，所以每次轉彎都會(huì )有段無(wú)用航線(xiàn)，同個(gè)測區飛兩次就會(huì )至少浪費四次轉彎，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(xiàn)使得三鏡頭的作業(yè)效率大大降低。

“花斑”現象

固定翼井字飛行航線(xiàn)規劃圖

3.3五鏡頭相機

由于雙鏡頭和三鏡頭相機存在系列缺陷，所以現在市面上的傾斜攝影相機依然是由五鏡頭占據主流。而且隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)廠(chǎng)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(wèn)題已經(jīng)得到了比較完美的解決，市面上甚至出現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(lái)越廣泛的應用。

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

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(mǎi)五個(gè)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(mǎn)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(lèi)型。

從光學(xué)特性來(lái)講，測量型相機對入射光線(xiàn)的色散率、畸變程度有著(zhù)很高要求，而普通材料鏡片無(wú)法滿(mǎn)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)就叫復消色差技術(shù)。它可以減少因鏡頭色散帶來(lái)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(diǎn)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(diǎn)的識別度。

相機鏡頭使用的鏡片類(lèi)型也相當重要，非球面能夠在保證像差盡可能小的情況下，得到高水準的畫(huà)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(méi)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，所以導致價(jià)格直居高不下。

重量

無(wú)人機的續航與其所搭載的載荷重量息息相關(guān)，影響著(zhù)外業(yè)們的數據采集效率?？钶p巧的五鏡頭相機能延長(cháng)無(wú)人機的續航時(shí)間，所以在不犧牲其他參數的情況下，傾斜攝影相機的重量越輕越好。

數據存儲與拷貝

因為傾斜攝影的數據量往往非常龐大，天下來(lái)往往有幾百個(gè)G的數據，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，能達到70M/S以上拷貝速度的相機都是比較出色的。當然了，處理如此大的數據量往往是內業(yè)人員較為頭疼的問(wèn)題，好的傾斜攝影相機廠(chǎng)家，會(huì )在出廠(chǎng)時(shí)搭配些預處理軟件，可以減少內業(yè)人員的工作，也避免了些人工處理時(shí)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(shí)，理論上是同時(shí)間進(jìn)行拍照的，但由于不同鏡頭拍攝物體的復雜程度不同，航片大小也就不致，所以相機寫(xiě)入、存儲照片的時(shí)間也就不同。這些細微的時(shí)間差經(jīng)大量航片累積放大后，很可能導致相機丟片!

丟片是指相機在空中時(shí)，由于某種原因導致五個(gè)相機中的某個(gè)或者幾個(gè)并沒(méi)有按照程序，完成拍照動(dòng)作。少量丟片，我們可以花費大量時(shí)間找到丟片點(diǎn)，然后采取補救措施，大量丟片會(huì )直接導致本架次數據作廢。所以，我們需要密切監控相機的工作狀態(tài)，同步性反饋就變得尤為重要。

同步反饋示意圖

數據預處理

我們知道，傾斜攝影的痛點(diǎn)主要集中在內業(yè)方面，數據處理過(guò)程中的問(wèn)題往往花費用戶(hù)大量時(shí)間去處理，極大地耽誤了項目進(jìn)度。針對這些問(wèn)題，好的傾斜攝影相機廠(chǎng)家，會(huì )在出廠(chǎng)時(shí)搭配些輔助軟件，可以減少內業(yè)人員的工作，也避免了些人工處理時(shí)容易產(chǎn)生的錯誤。所以在相機選購過(guò)程中，是否有針對數據整理、處理部分的優(yōu)化，也是需要考慮的。

其它參數

當然，決定臺傾斜攝影相機的好壞遠遠不止上面幾個(gè)指標，還有諸如相機內存的大小，相機鏡頭布置的角度、相機鏡頭焦距比例、與無(wú)人機的適配度，是否對相機安做了保護設計，是否能夠兼容不同類(lèi)型的無(wú)人機等等，都是選購時(shí)需要注意的地方，但這些大多與自身的需求和預算有很大關(guān)系。

四、結語(yǔ)
以上就是對市面上主流傾斜攝影相機的盤(pán)點(diǎn)和我們選購傾斜攝影相機時(shí)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(lái)些幫助。