Оглавление
Беспилотные технологии меняют подходы к сбору и анализу данных во многих отраслях жизни человека. Если 10 лет назад представление о дронах, которые с высоты птичьего полета делают снимки было скорее научной фантастикой, чем реальностью, то сегодня беспилотники успешно конкурируют с традиционными методами сбора данных и помогают профессионалам работать более эффективно и с меньшими рисками для жизни и здоровья, чем это было раньше.
Дроны стали незаменимыми инструментами для картографирования и аэрофотосъемки. Профессионалам, использующим БПЛА, хорошо знаком процесс сбора данных: беспилотник летит по заданной траектории на высокой скорости, делает снимки через равные промежутки времени и на постоянной высоте. Затем снимки объединяются с помощью специального программного обеспечения для формирования точных карт.
Съемка городского квартала с помощью Mavic 3 Enterprise
Создание детализированных карт и 3D-моделей местности и рельефа важно для специалистов в области сельского хозяйства, строительства, геодезии, мониторинга окружающей среды и других сферах. Одна из технологий, которая помогает добиться высокой точности сбора данных, – механический затвор камеры.
В статье детально рассмотрим эту технологию дронов DJI Mavic 3 Enterprise, нового поколения беспилотников от DJI, и ответим на следующие вопросы:
- что из себя представляет механический затвор;
- чем он отличается от других видов;
- почему эта технология играет важную роль в сборе высококачественных аэрофотоснимков.
Взгляд изнутри: как работают CMOS-камеры
Чтобы понять, почему механические затворы так важны при сборе данных для картографирования и геодезии, рассмотрим, как устроены камеры дронов.
Когда свет попадает в камеру, он фиксируется датчиком изображения, который состоит из миллионов крошечных пикселей. Эти пиксели изготовлены из материала, называемого комплементарным металлоксидным полупроводником (CMOS). Когда свет попадает на CMOS, он создает электрический заряд, который используется для создания изображения.
Затвор определяет, как долго CMOS подвергается воздействию света. Если затвор открыт, свет попадает в камеру и попадает на него. Когда камера делает снимок, шторка временно открывается, чтобы свет мог попасть на CMOS и создать изображение.
Что такое механический затвор и чем он отличается от остальных затворов?
Существует несколько различных типов затворов, каждый из которых по-разному освещает пиксели CMOS.
Механический тип затвора – самый предпочтительный для специалистов, которые собирают данные для картографии. Он установлен на новых дронах Mavic 3 Enterprise, Phantom 4 RTK и на камере для БПЛА Zenmuse P1.
При механическом затворе вся рамка датчика изображения освещается за один раз. Это означает, что каждый пиксель представляет один и тот же момент времени экспозиции. Информация считывается со всей площади матрицы единовременно, что очень важно для качества получаемых снимков.
Сравним механический затвор с электронным. В цифровых камерах с электронными затворами используются датчики камеры для управления освещением и постепенно выставляются пиксели сверху вниз. Это означает, что электронные жалюзи на самом деле имеют небольшую временную задержку между верхней частью рамки и нижней. В большинстве случаев это не проблема, но когда съемка совершается в движении (как это обычно бывает во время полета дрона) или фотографируется движущийся объект, изображения с камер с таким затвором получается размытым.
Подводя итог, можно сказать, что механический затвор позволяет выставить каждый пиксель датчика камеры одновременно. Электронный затвор цифровой камеры считывает изображение с матрицы построчно.
Почему механический затвор камеры важен для аэрофотосъемки?
Для геодезистов точность получаемых снимков – это основа основ. Если камера с электронным затвором не позволяет собирать качественные изображения во время полета дрона, то эффективность проведения картографической миссии будет стремится к нулю. Программное обеспечение в свою очередь не сможет точно обработать собранные данные.
Почему механический затвор камер дрона важнее для картографических миссий, если есть технология RTK?
Сейчас многие беспилотные летательные аппараты совместимы с технологией RTK для обеспечения измерений с точностью до сантиметра и получения снимков высокого качества.
При этом использование дрона с механическим затвором позволяет делать снимки еще более высокого качества без эффекта «желе».
Риск получения нечетких и размытых изображений был бы минимальным, если бы и камера, и ее объект всегда оставались статичными. При съемке в движении, лучше воспользоваться преимуществами, которые есть у дронов с камерами с механическими затворами.
Дроны с камерами с механическими затворами
Камера с механическим затвором – это лучший выбор для картографических миссий. С ним можно быть уверенным, что и снимки, карты местности и цифровые модели рельефа будут максимально четкими и точными.
Несколько промышленных беспилотников DJI оснащены камерами с механическими затворами, к ним относятся:
- Phantom 4 RTK
- Mavic 3 Enterprise (M3E)
- Matrice 300 RTK с камерой Zenmuse P1
Phantom 4 RTK
Дрон оснащен встроенным модулем RTK для получения данных с точностью до сантиметра без использования наземных контрольных точек во время съемки. Имеет 1-дюймовый 20-мегапиксельный CMOS-сенсор, оснащенный механическим затвором для устранения риска размытия затвора.
Mavic 3 Enterprise (M3E)
Это компактная и портативная платформа с революционными возможностями для профессионалов в области геодезии. Помимо модуля RTK, обеспечивающего точность съемки на сантиметровом уровне, M3E оснащен камерой с разрешением 20 Мп с сенсором 4/3 CMOS и механическим затвором.
Важно отметить, что M3E выводит картографирование и эффективность миссий на новый уровень благодаря скорости захвата изображения в 0,7 секунды. Отметим, что при сокращении интервалов между снимками значительно уменьшается и продолжительность съемки.
M3E также способен работать в условиях низкой освещенности благодаря широкоугольной камере обеспечивает разрешение 3,3 мкм и улучшенным программным обеспечением для работы в условиях низкой освещенности.
Matrice 300 RTK с камерой Zenmuse P1
Камера Zenmuse P1 является флагманской полезной нагрузкой DJI для фотограмметрии. Она сочетает в себе полнокадровый 45-мегапиксельный сенсор со сменными объективами с фиксированным фокусом на 3-осевом стабилизированном карданном подвесе.
Размер пикселя в 4,4 мкм обеспечивает получение изображений с низким уровнем шума и высокой чувствительностью, а модуль RTK и интервалы между кадрами в 0,7 секунды позволяют выполнять высокоэффективные съемки.
Zenmuse P1 также оснащен механическим затвором и системой DJI TimeSync 2.0, которая синхронизирует время между модулями на микросекундном уровне для обеспечения точности данных до сантиметра и ориентации в реальном времени. Zenmuse P1 совместим исключительно с DJI M300.
Коллеги! Если у вас остались вопросы по данному материалу или вы хотите обсудить какие-то другие темы, касающиеся промышленных беспилотных технологий, присоединяйтесь к нашему телеграм-чату специалистов.