倾斜摄影五镜头与三维镜头比较那个好-金牛相机告诉您真相

项目背景

近年来为贯彻实施《不动产登记暂行条例》 ，各级国土、规划部门发布了众多的不动产测量任务；目前市场缺乏高精度、高效率的设备替代技术人员；传统测量外业人员作业难度大，极易产生大量纠纷；红鹏公司根据市场需求，自行研发高精度多视角测量相机。

地籍测量新利器

高精度多视角测量相机融合了倾斜摄影技术和传统地籍解析法，创造出综合法地籍测量技术。

据实际统计，综合法地籍测量可将由解析法外业完成的工作量80%-90%搬入到了室内，大为减少外业测绘人员的工作量和劳动强度。据试点成果统计，综合法与解析法相比，总体节省作业人员40%，其中外业作业员减少80%，作业成本降低60%，工期缩短50%，本相机的成功研发使得倾斜摄影在地籍测绘中取得了极大的优势。

技术革新——受地籍测绘规范精度要求限制，全野外1:500地形图作业模式大部分依靠人工生产，小部分利用传统五镜头倾斜相机极大的牺牲效率作业，本相机利用全新的技术实现高精度多视角测量，为地籍测绘打开新局面。

快速获取

——计算机自动处理、人工智能提取矢量数据，且成果输出稳定可靠。

从实际出发——操作层面，减少了与民众的大量纠纷，为外业人员人身安全提供保障。

最高影像分辨率1.5 厘米

        按照地籍测量国家规范规定其一级界址点的平面中误差为5厘米，为确保综合法地籍测量技术实现，则要求三维测量基础的三维模型平面精度尽量限制值5厘米，依据三维模型精度是影像分辨率2~3倍的经验，最高影像分辨率1.5厘米。

        本相机要求其最高分辨率能达到1.5厘米，同时航高保持在120米以上，从而保证飞行安全，这就对相机选型造成了相当大困难。

航片数量较传统倾斜相机减少50%

根据前期不断的试点验证发现，使用市场上常见的五相机其完成面积1平方公里分辨率为1.5厘米的航片数量分别约为5万张，航摄数据量都严重影响了数据处理生产模型效率，按照实验计算五相机5万张航片必须减少50%以上才能满足一台服务器的数据处理速率。

为了实现这一目标，我们预期采用独特的影像拼接方式，增大像幅面积从而大幅减小了航片数量。

每架次作业面积达到0.15平方公里

根据公司实际工作经验，在正常情况下1个无人机航摄组通过1天7个架次完成1平方公里的任务面积是较为理想的飞行效率，因此需要本相机的作业效率能达到每架次作业面积0.15平方公里。

本相机预期通过独特的像幅拼接方式使像幅的宽度增大，同时也增大航摄旁向间距，实现在无人机航程不变的前提下达到每架次作业面积0.15平方公里的作业效率。

工作基础

方案一：六旋翼无人机+两相机

综合法地籍测量航摄因子表

飞行平台：六旋翼无人机

航摄仪:两相机

无人机巡航速度

6m/s

影像分辨率

1.5cm

旁向重叠度

78%

航向重叠度

78%

两相机部分参数表

像幅物理尺寸

35.9mm×24mm

像素数

7360×4912

焦距

35mm

像元大小

4.88m

通过以上两个表，可计算出两相机拍摄间隔：T=4912*0.015m*(1-0.78)/6=2.7s。

一个完整的拍摄过程需要相机连续转动三次，约5s，除非要把无人机飞行速度降低到3-4m/s，否则达不到综合法地籍测量航摄拍摄间隔2s的要求。但如果降低飞行速度，则会极大的降低航摄效率。

结论：两相机方案不可行

方案二：六旋翼无人机+五相机

五相机一个拍摄过程只需五个相机统一1次曝光即可完成，曝光时间需在1.8s即可以满足综合法地籍测量外业航摄对倾斜相机的拍摄间隔要求。

五相机部分参数表

像幅物理尺寸

23.2mm×15.4mm

像素数

5456×3632

焦距

20mm

像元大小

4.25m

通过计算T=3632*0.015m*(1-0.78)/6=2s，理论可行

方案二验证（福建某地试点）

方案二总结：

1.相对航高过低只有70米，严重影响航摄安全。在丘陵区为了防止撞山或者高压线，靠近丘陵位置不得不采用减小外扩航线数和升高航高的方法来解决，但这导致测区边缘模型拉花变形甚至破洞，而升高航高会降低航片分辨率。

2.相对航高过低（70米）还导致楼高不小于7层的房屋楼顶重叠度小于68%，容易出现漏洞，不得不对高度大于20米的房屋采用补飞交叉航线的方法提高重叠度。

3. 三维模型的结构变形和纹理清晰度不满足要求，经实测验证中误差大于0.05米。

结论：五相机方案不可行

技术创新

初期验证

以三角翼为飞行平台，搭载12个特定角度相机。将倾斜摄影的获取效率提高到了传统方法的3倍，数据获取后三维建模效果理想，方案可行。

三角翼搭载十二相机外业现场

三维模型成果总图

三维模型细节图

改良优化

原理得到验证后，针对产品的重量和体积进行全方面升级。

利用相机重组技术和复用技术，将3台内置相机摆动12个镜头影像获取，完成一次曝光周期内12个角度的影像获取。实现同点拍摄影像相互重叠，无拍摄死角，扩展影像利用率。减少冗余数据并研制了专用的相机曝光模块，实现了相机自身测姿、测位及曝光等功能。使得测量相机适用于更广泛的飞行平台。相机配套红鹏倾斜小助手等相关软件，便于快速筛选像控点，大幅提升内业效率。

传统五相机与高精度多视角测量相机实际作业对比

相同作业环境设定：

一、在谷歌地球上选取1平方公里的范围

二、全区倾斜摄影，分辨率为1.5厘米；

三、大部分建筑在10米左右，右下角高楼以40米左右；（红色为普通楼，黄色为高楼区域）：

四、以大疆M600作为飞行器，即飞行速度每秒6米，续航5公里；

传统五相机与高精度多视角测量相机实际作业对比

传统五相机架次分布（包括外扩）

高精度多视角测量相机架次分布（包括外扩）

分辨率（厘米）

作业高度（米）

作业架次

航片总量（张）

五相机

1.5

70

24

47470

高精度多视角测量相机

1.5

125

14

20820

航片数量减少一倍以上

传统五相机与高精度多视角测量相机实飞数据对比

传统五相机单架次作业面积0.096平方公里

高精度多视角测量单架次作业面积0.156平方公里

最终形成技术参数如下：

性能1

参数

基本参数

尺寸：≤365mm×230mm×260mm；

重量：≤2.3 kg（不含电池）

内置相机数量：4pcs；

传感器尺寸：23.5mm×15.6mm；

像元物理尺寸：3.92um；

镜头焦距：35mm；

曝光周期总像素：2.9亿像素；

存储器总容量：512 GB；

曝光方式

定时、定点、定距曝光

供电方式

统一供电和专用电池供电

适用环境

温度：-10℃~+45℃

环境湿度：≤95%

开机方式

统一开关机

数据读取

统一Micro USB接口读取

飞行平台

任意飞行平台均可适用

最高影像分辨率

1.2 cm(任务目标≤1.5cm)

试点验证

在试点过程中成果虽得到广泛的认可与好评，但受环境影响，仍会出现向阳面过曝背阳面发虚造成模型变形拉伸等问题。红鹏不允许自身的产品存在的缺陷，继续改进力争精益求精。改进前与改进后模型效果差异明显。

改进前

改进后

应用案例

莆田市城厢区综合法地籍图测绘项目

三维模型成果总图

数字线划图

清远市综合法地籍图测绘项目

三维模型成果示意图

细节图1

细节图2

完成情况

本相机达到了设计目标，部分指标超过设计要求，能够实现高精度多视角空间信息数据快速获取，且成果输出稳定可靠。经国家测量质量检验检测中心实地检测，满足地籍测量规范平面中误差要求。

研制过程中共申请4项专利。

其中包括2项发明专利，1 项实用新型专利，1 项外观专利。

一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影的拍摄方法——发明专利；

一种用于拍摄矩阵式图像的航空倾斜摄影系统——发明专利；

一种拼接式四相机航空倾斜摄影云台—实用新型专利；

外观专利。

产品实物图

技术查新

检测报告

中国地理信息产业协会主持成果鉴定成果达到国际先进水平

工作展望

后续产品将将持续优化，减少内置相机数量，减轻相机重量和缩小体积，进一步降低成本，降低应用门槛，使其真正在测量业务中得到普及和应用。

欢迎致电我们咨询。

报名请点击“左下方”阅读原文

，填写表单信息