Fotografia Obliqua con Droni

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Smart Oblique Capture di Zenmuse P1 sta rivoluzionando la fotografia aerea obliqua e la mappatura 3D

Geometri e professionisti GIS hanno gli standard più elevati quando si tratta dei loro strumenti e del loro mestiere. Non c’è da meravigliarsi se molti topografi si stanno rivolgendo ai droni per le loro esigenze di mappatura e modellazione 3D. I droni di rilevamento ottengono costantemente risultati che soddisfano gli standard di precisione di livello di rilevamento e, rispetto alle tecniche di rilevamento tradizionali, i droni riducono drasticamente il tempo, i costi e lo sforzo richiesti.

Il rilevamento con i droni è più complicato che scattare qualche foto dall’alto. Sono necessari diversi passaggi, dalla preparazione dei punti di controllo a terra, alla pianificazione della missione, all’elaborazione delle immagini acquisite con il software di rilevamento.

Spesso i topografi sono incaricati di produrre ortomosaici ad alta risoluzione costruiti con tecniche di fotogrammetria, o modelli 3D creati con telecamere oblique e tecniche di rilievo 3D.

Con l’ultima combinazione di topografia di DJI, il Matrice 300 RTK (M300 RTK) e il carico utile Zenmuse P1, i topografi hanno a portata di mano la soluzione di rilevamento definitiva in termini di precisione ed efficienza. Grazie alla funzione Smart Oblique Capture (SOC) di P1, i topografi possono ora acquisire e creare modelli 3D dei loro obiettivi in ​​modo più efficiente che mai.

Cos’è la fotografia obliqua?

All’interno del rilevamento con droni, una tecnica che ha avuto successo nella modellazione 3D è l’uso della fotogrammetria obliqua, in cui le immagini vengono catturate da diversi obiettivi. Questi obiettivi multipli sono montati insieme in una serie con angoli fissi dell’asse. Le immagini risultanti rivelano dettagli che a volte vengono persi quando si catturano solo fotografie verticali, come elementi occlusi dalla vegetazione o strutture alte.

I sistemi di telecamere oblique utilizzano tradizionalmente un impianto meccanico con cinque telecamere in posizioni fisse in una configurazione incrociata; una telecamera al centro è circondata da altre quattro telecamere, davanti, dietro, sinistra e destra, equidistanti a intervalli di 90 gradi. Questo sistema posiziona la fotocamera centrale ad un angolo obliquo in cui l’angolo “nadir” (il punto direttamente sotto la fotocamera a livello del suolo) si trova in un punto fisso noto nell’immagine.

Un carico utile con fotocamera obliqua
Un carico utile con fotocamera obliqua

Vantaggi della fotografia obliqua

I requisiti per modelli 3D accurati sono in costante aumento. Ad esempio, all’interno della mappatura urbana, i modelli 3D vengono utilizzati per la gestione dello spazio, l’analisi del fabbisogno energetico, il monitoraggio del traffico e dell’inquinamento e la gestione dei disastri. Nel rilevamento, un modello 3D accurato può identificare potenziali problemi all’inizio della sequenza temporale di un progetto.

Se confrontata con la fotografia aerea verticale, la fotografia obliqua presenta molti vantaggi. Mentre un angolo verticale può aiutare a mostrare la posizione di elementi come edifici, strade o spazi aperti l’uno rispetto all’altro, le foto aeree oblique sono migliori per dare una prospettiva dell’aspetto di elementi che si innalzano dal suolo come edifici, topografia, fogliame, ecc. in relazione al suolo e all’orizzonte.

Alcuni altri vantaggi della fotografia obliqua includono:

  • Le immagini acquisite con una fotocamera obliqua rivelano dettagli che altrimenti potrebbero essere stati ostruiti nella vista verticale da fogliame o edifici alti.
  • La fotografia obliqua rende più facile determinare con precisione l’elevazione delle caratteristiche, rispetto alle fotografie aeree verticali
  • A differenza di una configurazione ortografica, in cui la fotocamera centrale guarda direttamente verso il basso, il sistema obliquo acquisisce molti più dati di altezza relativa davanti a sé. Ciò nega anche qualsiasi distorsione della lente in tutte le direzioni attorno al punto focale, di cui spesso potrebbe soffrire il metodo ortografico.
  • Utilizzando più scatti a intervalli controllati, le informazioni sulla posizione e sull’altezza relativa raccolte da ciascun set di dati possono essere confrontate, contrastate e quindi amalgamate per fornire le informazioni sull’altezza relativa tra gli elementi nell’area di destinazione, producendo una mappa dei dati di posizione e altezza, che può essere rappresentato come una mappa 3D dell’area rilevata.
costruzione modello 3d

Limitazioni delle fotocamere oblique

Tuttavia, ci sono degli svantaggi associati ai tradizionali array di telecamere oblique. A causa del numero di obiettivi, l’attrezzatura può essere molto pesante e costosa. Un carico utile più pesante significa tempi di volo più brevi e più tempo speso per sostituire le batterie dei droni, soprattutto per le missioni di rilevamento su larga scala.

D’altra parte, se si tenta la fotogrammetria obliqua o la modellazione 3D con una singola telecamera, sono necessari cinque voli (Nadir, FBLR) che richiedono molto più tempo. Da tempo si cerca una soluzione nuova, più leggera, più veloce e più conveniente.

Cos’è Smart Oblique Capture?

Smart Oblique Capture (SOC) è un nuovo processo alternativo, esclusivo per P1 e M300, che utilizza una singola telecamera montata su un giunto cardanico per funzionare come tutte e cinque le telecamere in un sistema di telecamere oblique. La P1 è una fotocamera “tradizionale” (non una fotocamera obliqua) con un unico obiettivo, ma può produrre gli stessi risultati grazie a un software elegante.

Quando si disegna l’area di mappatura sull’app DJI Pilot (durante la pianificazione della missione), SOC divide automaticamente l’area di rilevamento target in diverse “sezioni”. Queste sezioni indicano il numero di angoli di foto acquisiti in quest’area. Ad esempio, le sezioni al centro dell’area di rilevamento ottengono cinque foto, una per ogni angolo (nadir, fronte, retro, sinistra e destra). Le sezioni alla periferia dell’area di rilevamento richiedono meno foto.

Con Smart Oblique Capture, poiché le foto in ogni “serie” di scatti non vengono scattate contemporaneamente, i dati di posizione, la velocità del drone e la direzione del gimbal sono incorporati nei metadati di ciascuna foto per compensare lo spostamento di posizione e prospettiva; simile ai calcoli matematici utilizzati per amalgamare le acquisizioni consecutive in un array di telecamere obliquo.

In questo video, vedrai che le aree verde scuro stanno prendendo solo una ripresa laterale, esclusivamente per i dati di altezza. I colpi al nadir vengono catturati solo nelle aree giallo e verde chiaro e poi in più punti nell’area bersaglio designata in rosso, dove è richiesta la maggior parte delle informazioni.

camera obliqua

Una volta completato il sondaggio, puoi utilizzare un software di post-elaborazione, come DJI Terra, per raccogliere tutti i dati e produrre i modelli 3D richiesti; la scheda SD può essere semplicemente collegata a un laptop per importare le immagini per l’elaborazione.

Ogni set di dati di colpi (Nadir, FBLR) viene confrontato tra loro, dove i colpi di nadir vengono utilizzati per creare una mappa 2D dall’alto verso il basso. I colpi direzionali da ciascuna posizione vengono confrontati al fine di designare le informazioni sull’altezza relativa per quegli elementi sulla mappa 2D.

Le tue missioni di rilevamento acquisite con M300 RTK e P1 possono essere elaborate in modo nativo utilizzando DJI Terra, il nostro software di rilevamento dei droni all-in-one utilizzato per pianificare, visualizzare, elaborare e analizzare la fotografia aerea. L’applicazione consente all’utente di eseguire rapidamente il rendering e la visualizzazione dei dati in tempo reale e riduce i tempi di post-elaborazione. Crea risultati di misurazione dettagliati e accurati per ortomosaici 2D ad alta risoluzione e ricostruzioni di modelli 3D realistiche e completamente navigabili.

Vantaggi di Smart Oblique Capture

  • Il P1 è un carico utile che sostituisce la necessità di un sistema obliquo multi-camera. Ciò riduce il peso e aumenta la manovrabilità e la flessibilità di distribuzione; essere attaccati a un drone, invece di essere collegati allo scafo di un aereo più grande, è un grande vantaggio.
  • SOC riduce il numero di foto non necessarie catturate. Ciò significa che non c’è tempo sprecato per scattare foto alla periferia del target di rilevamento, nonché meno spazio e memoria utilizzati, con conseguente tempo di elaborazione più rapido.
  • Gli obiettivi intercambiabili della fotocamera sul P1 consentono la sostituzione degli obiettivi in ​​base alle esigenze del progetto. Ciò non è realizzabile con una tradizionale fotocamera obliqua.
  • Oltre ai moduli RTK di M300, SOC può sfruttare appieno la cinematica di post-elaborazione. In situazioni in cui RTK non è disponibile, PPK è disponibile perché i file di missione sono memorizzati con le osservazioni GNSS originali e con i file TimeStamps.MRK.
Smart Oblique Capture

Qualcosa in più sullo Zenmuse P1

Il P1 è il carico utile di rilevamento e fotogrammetria di punta di DJI. Con un sensore full frame da 45 MP, a basso rumore e ad alta sensibilità con obiettivi intercambiabili a fuoco fisso da 24/35/50 mm su una sospensione cardanica stabilizzata a 3 assi, questa è la nostra telecamera di rilevamento più potente fino ad oggi. La P1 può scattare una foto ogni 0,7 secondi (con tempi di posa fino a 1 / 2000esimo di secondo) e può coprire 3 km2 in un unico volo.

Il P1 è compatibile con Matrice 300 RTK di DJI, la nostra ultima piattaforma di droni commerciali. Capace di 6 sensori e posizionamenti direzionali, 55 minuti di volo e una portata di 15 km, l’M300 è una gradita nuova aggiunta a qualsiasi flotta di droni.

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