如何選擇款好的傾斜攝影相機(jī)

、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)效率和成本上來分析，無人機(jī)搭配傾斜攝影相機(jī)的組合確實(shí)比傳統(tǒng)人工作業(yè)方式更加出色。

俗話說“工欲善其事，必先利其器”，選擇款合適的相機(jī)對(duì)我們項(xiàng)目的開展是必要的。但我們選購相關(guān)設(shè)備的時(shí)候，市面上種類頗雜的產(chǎn)品會(huì)對(duì)我們的選擇造成很大困擾——到底什么樣的設(shè)備才是好設(shè)備呢？在挑選設(shè)備的時(shí)候到底需要注意哪些地方呢？怎樣才能選到能滿足我們需求的設(shè)備呢？

根據(jù)多年傾斜相機(jī)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際需求，今天為大家介紹些傾斜相機(jī)的關(guān)鍵性技術(shù)點(diǎn)，以供大家在設(shè)備選擇的時(shí)候參考。

二、無人機(jī)的選擇
2.1固定翼

固定翼無人機(jī)具有飛行速度快，飛行高度高的特點(diǎn)，被廣泛用于對(duì)精度要求相對(duì)較低的大面積數(shù)據(jù)采集任務(wù)，由于這種項(xiàng)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(guī)劃圖紙從二維到三維的轉(zhuǎn)變，作為各個(gè)信息承載平臺(tái)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這種項(xiàng)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(duì)固定翼而言，多旋翼無人機(jī)就飛的要慢而且高度也會(huì)低很多，般用于對(duì)精度要求相對(duì)較高的小面積數(shù)據(jù)采集任務(wù)。多旋翼無人機(jī)通過高分辨率的飛行方式建出來的模型經(jīng)過驗(yàn)證可以很輕松的達(dá)到1:500地籍也就是中誤差5cm以內(nèi)，并且相對(duì)傳統(tǒng)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(diào)，對(duì)于傳統(tǒng)測繪單位來說，外業(yè)人員是測繪流程辛苦、成本相對(duì)高、人員流動(dòng)性大的問題直是測繪單位的頭疼事，傾斜攝影不但能輕松達(dá)到項(xiàng)目要求還能將大量外業(yè)人員放到辦公室吹著空調(diào)，是目前個(gè)解決了測繪單位剛需的個(gè)手段；旋翼機(jī)飛得慢、飛的穩(wěn)，適合這種1-2cm分辨率的項(xiàng)目。

三、傾斜攝影相機(jī)的選擇
3.1雙鏡頭相機(jī)

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(jī)重量太大，大多數(shù)情況下傾斜相機(jī)只能搭載有人機(jī)進(jìn)行航飛作業(yè)。但是有人機(jī)價(jià)格昂貴，空域申請(qǐng)困難，飛行起來也很麻煩，所以當(dāng)時(shí)的傾斜攝影相機(jī)使用起來非常不方便。在無人機(jī)開始興起之后，由于無人機(jī)使用方便、價(jià)格低廉，將傾斜相機(jī)掛載在無人機(jī)成為了主流方向。

為了克服無人機(jī)載重太輕的缺點(diǎn)，雙鏡頭傾斜攝影相機(jī)通過前后搖擺的方式模擬五鏡頭傾斜相機(jī)來采集建筑物的五個(gè)面，從而達(dá)到減少傾斜相機(jī)重量的目的。在當(dāng)時(shí)雙鏡頭相機(jī)具有重量輕，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，所以很快占據(jù)了部分市場，但是通過搖擺采集數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)也漸漸凸顯出來。

缺點(diǎn)

雙鏡頭產(chǎn)品的空三計(jì)算，大部分均存在分層，交錯(cuò)的問題，需要反復(fù)進(jìn)行空三計(jì)算來糾正，這無異于加大的工作量，降低了工作效率。雙鏡頭相機(jī)也沒有正攝相機(jī)，所以在作業(yè)過程中，無法保證建筑物部的紋理的采集效果。后導(dǎo)致的結(jié)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?yàn)殡p鏡頭通過搖擺獲取建筑物側(cè)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(dǎo)致無人機(jī)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(dǎo)致相機(jī)對(duì)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(guī)則，給后期處理數(shù)據(jù)帶來了很大的麻煩。

隨著傾斜攝影相機(jī)的不斷升，市面上的雙鏡頭相機(jī)也越來越少見了。

3.2三鏡頭相機(jī)

優(yōu)點(diǎn)

為了彌補(bǔ)雙鏡頭沒有正攝相機(jī)的不足，些廠家開始使用三鏡頭相機(jī)，三鏡頭相機(jī)除了和雙鏡頭樣價(jià)格相對(duì)便宜，重量較輕以外，不需要前后搖擺使得三鏡頭相機(jī)能夠搭載在速度較快的固定翼無人機(jī)上。

缺點(diǎn)

但是三鏡頭只能采集物體的三個(gè)面，如果滿足少采集五個(gè)面的數(shù)據(jù)要求，就必須要旋轉(zhuǎn)或者對(duì)同個(gè)測區(qū)飛行兩次（橫著次，豎著次）。旋轉(zhuǎn)拍照的完整曝光周期較長，所以無人機(jī)飛行速度不能太快，效率必定會(huì)受到影響。并且旋轉(zhuǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的壽命也是個(gè)問題。如果不旋轉(zhuǎn)，而用井字形飛法，也會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)不可避免的問題：就是同個(gè)物體它的五個(gè)面沒辦法在同時(shí)間曝光，所以在后期建模的時(shí)候經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)“花斑”的現(xiàn)象，使得模型的效果很難看。更為嚴(yán)重的是，這種“花斑”會(huì)引起空三同名點(diǎn)匹配出現(xiàn)誤差，終可能導(dǎo)致空三分層；第二是固定翼在飛行時(shí)，它的轉(zhuǎn)彎不像多旋翼那樣方便，所以每次轉(zhuǎn)彎都會(huì)有段無用航線，同個(gè)測區(qū)飛兩次就會(huì)至少浪費(fèi)四次轉(zhuǎn)彎，而傾斜攝影對(duì)照片的重疊度要求又高（般航向80%，旁向75%），這樣密集的航線使得三鏡頭的作業(yè)效率大大降低。

“花斑”現(xiàn)象

固定翼井字飛行航線規(guī)劃圖

3.3五鏡頭相機(jī)

由于雙鏡頭和三鏡頭相機(jī)存在系列缺陷，所以現(xiàn)在市面上的傾斜攝影相機(jī)依然是由五鏡頭占據(jù)主流。而且隨著技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)廠家的工業(yè)化集成度增加，使得早先困擾五鏡頭的重量和尺寸問題已經(jīng)得到了比較完美的解決，市面上甚至出現(xiàn)了百克別的五鏡頭傾斜攝影相機(jī)，這讓傾斜攝影技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

但是同樣都是五鏡頭傾斜攝影相機(jī)，市面上的價(jià)格確差異很大，從幾萬元到近百萬不等，那么是什么原因造成價(jià)格差距很大呢？我們?cè)谶x擇五鏡頭相機(jī)時(shí)，又應(yīng)該看重哪些參數(shù)呢？

鏡頭的光學(xué)特性

傾斜攝影相機(jī)，先是款相機(jī)，收集高質(zhì)量航片是它的要任務(wù)。那么作為相機(jī)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(jī)不是隨便買五個(gè)相機(jī)拼在起就行了，帶有測量任務(wù)要求的相機(jī)對(duì)鏡頭要求很高。為了滿足后期的高精度要求，必須對(duì)傾斜攝影相機(jī)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型。

從光學(xué)特性來講，測量型相機(jī)對(duì)入射光線的色散率、畸變程度有著很高要求，而普通材料鏡片無法滿足這樣的使用需求。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(fù)消色差技術(shù)。它可以減少因鏡頭色散帶來的累積誤差，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(duì)航片特征點(diǎn)的識(shí)別度。

相機(jī)鏡頭使用的鏡片類型也相當(dāng)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(zhǔn)的畫面質(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(dǎo)致價(jià)格直居高不下。

重量

無人機(jī)的續(xù)航與其所搭載的載荷重量息息相關(guān)，影響著外業(yè)們的數(shù)據(jù)采集效率。款輕巧的五鏡頭相機(jī)能延長無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間，所以在不犧牲其他參數(shù)的情況下，傾斜攝影相機(jī)的重量越輕越好。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與拷貝

因?yàn)閮A斜攝影的數(shù)據(jù)量往往非常龐大，天下來往往有幾百個(gè)G的數(shù)據(jù)，所以相機(jī)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(jī)的拷貝速度大約在20M/S～30M/S之間，能達(dá)到70M/S以上拷貝速度的相機(jī)都是比較出色的。當(dāng)然了，處理如此大的數(shù)據(jù)量往往是內(nèi)業(yè)人員較為頭疼的問題，好的傾斜攝影相機(jī)廠家，會(huì)在出廠時(shí)搭配些預(yù)處理軟件，可以減少內(nèi)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(cuò)誤。

同步反饋功能

傾斜攝影相機(jī)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(fù)雜程度不同，航片大小也就不致，所以相機(jī)寫入、存儲(chǔ)照片的時(shí)間也就不同。這些細(xì)微的時(shí)間差經(jīng)大量航片累積放大后，很可能導(dǎo)致相機(jī)丟片!

丟片是指相機(jī)在空中時(shí)，由于某種原因?qū)е挛鍌€(gè)相機(jī)中的某個(gè)或者幾個(gè)并沒有按照程序，完成拍照動(dòng)作。少量丟片，我們可以花費(fèi)大量時(shí)間找到丟片點(diǎn)，然后采取補(bǔ)救措施，大量丟片會(huì)直接導(dǎo)致本架次數(shù)據(jù)作廢。所以，我們需要密切監(jiān)控相機(jī)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(shù)據(jù)預(yù)處理

我們知道，傾斜攝影的痛點(diǎn)主要集中在內(nèi)業(yè)方面，數(shù)據(jù)處理過程中的問題往往花費(fèi)用戶大量時(shí)間去處理，極大地耽誤了項(xiàng)目進(jìn)度。針對(duì)這些問題，好的傾斜攝影相機(jī)廠家，會(huì)在出廠時(shí)搭配些輔助軟件，可以減少內(nèi)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(cuò)誤。所以在相機(jī)選購過程中，是否有針對(duì)數(shù)據(jù)整理、處理部分的優(yōu)化，也是需要考慮的。

其它參數(shù)

當(dāng)然，決定臺(tái)傾斜攝影相機(jī)的好壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上面幾個(gè)指標(biāo)，還有諸如相機(jī)內(nèi)存的大小，相機(jī)鏡頭布置的角度、相機(jī)鏡頭焦距比例、與無人機(jī)的適配度，是否對(duì)相機(jī)安做了保護(hù)設(shè)計(jì)，是否能夠兼容不同類型的無人機(jī)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(yù)算有很大關(guān)系。

四、結(jié)語
以上就是對(duì)市面上主流傾斜攝影相機(jī)的盤點(diǎn)和我們選購傾斜攝影相機(jī)時(shí)需要注意的地方，希望對(duì)想進(jìn)入傾斜攝影域，但是又不知道怎么選擇傾斜相機(jī)的你能帶來些幫助。