通過介紹焦距如何影響3D建模結果，您可以初步了解焦距和FOV之間的關係。從飛行參數的設置到3D建模過程，這兩個參數始終處於自己的位置。那麼這兩個參數對3D建模結果有什麼影響？在本文中，我們將介紹Rainpoo如何在產品研發過程中發現這種聯繫，以及如何在飛行高度和3D模型結果之間的矛盾之間找到平衡。
RIY-D2是專門為地籍測量項目開發的產品。它也是最早採用下拉式和內部鏡頭設計的斜置相機。D2具有較高的建模精度和良好的建模質量，適用於平坦地形且樓層不太高的場景建模。但是，對於大滴，複雜的地形和地形（包括高壓線，煙囪，基站和其他高層建築物），無人機的飛行安全將是一個大問題。
在實際操作中，一些客戶沒有計劃好的飛行高度，這導致無人機懸掛高壓線或撞到基站。甚至有些無人機很幸運能夠通過危險點，但他們只在檢查航拍照片時才發現無人機離危險點很近。這些危險和隱患常常給客戶造成巨大的財產損失。
照片中顯示了一個基站，您可以看到它離無人機非常近，很容易撞上 因此，許多客戶向我們提出了建議：可以設計長焦距斜角攝像頭以使無人機的飛行高度更高並且使飛行更安全嗎？根據客戶需求，基於D2，我們開發了一個長焦距版本RIY-D3。與D2相比，D3在相同的分辨率下可以使無人機的飛行高度增加約60％。
在D3的研發過程中，我們始終認為，較長的焦距可以具有更高的飛行高度，更好的建模質量和更高的精度。但是經過實際的工作，我們發現並沒有達到預期的效果，與D2相比，D3建立的3D模型比較緊張，工作效率相對較低。
| 名稱 | Riy-D2 / D3 |
| 重量 | 850克 |
| 尺寸 | 190 * 180 * 88毫米 |
| 感應器類型 | APS-C |
| CMOS尺寸 | 23.5毫米×15.6毫米 |
| 像素物理尺寸 | 3.9微米 |
| 總像素 | 120MP |
| 最小曝光時間間隔 | 1秒 |
| 相機曝光模式 | 等時/等距曝光 |
| 焦距 | D2為20mm / 35mmD3 35mm / 50mm |
| 電源供應 | 統一供應（無人機供電） |
| 內存容量 | 320克 |
| 數據下載速度加快 | ≥70M/秒 |
| 工作溫度 | -10°C〜+ 40°C |
| 固件更新 | 免費 |
| IP速率 | IP 43 |
焦距與建模質量之間的聯繫對於大多數客戶而言並不容易理解，甚至許多傾斜的相機製造商都錯誤地認為長焦距鏡頭有助於建模質量。
這裡的實際情況是：在其他參數相同的前提下，對於建築物外牆，焦距越長，建模平等性越差。這裡涉及什麼樣的邏輯關係？
在最後一篇文章中 焦距如何影響3D建模結果 我們提到過：
在其他參數相同的前提下，焦距只會影響飛行高度。如上圖所示，有兩個散焦鏡頭，紅色表示長焦鏡頭，藍色表示短焦鏡頭。由長焦距透鏡和壁形成的最大角度是α，而由短焦距透鏡和壁形成的最大角度是β。明顯：
這個“角度”是什麼意思？鏡片的FOV的邊緣與壁之間的角度越大，則鏡片相對於壁的水平越高。在收集建築物外牆的信息時，短焦距鏡頭可以更水平地收集牆壁信息，基於此的3D模型可以更好地反映外牆的紋理。因此，對於帶有外牆的場景，鏡頭的焦距越短，收集到的外牆信息越豐富，建模質量就越好。
對於具有屋簷的建築物，在相同的地面分辨率條件下，鏡頭的焦距越長，無人機的飛行高度越高，屋簷下的盲點越多，建模質量將越差。因此，在這種情況下，具有較長焦距鏡頭的D3無法與具有較短焦距鏡頭的D2競爭。
根據焦距和模型質量的邏輯聯繫，如果鏡頭的焦距足夠短並且FOV角度足夠大，則根本不需要多鏡頭相機。超廣角鏡頭（魚眼鏡頭）可以收集所有方向的信息。如下所示：
設計鏡頭的焦距越短越好嗎？
更不用說由超短焦距引起的大失真問題。如果將傾斜攝像機的正交鏡頭的焦距設計為10mm，並且以2cm的分辨率收集數據，則無人機的飛行高度僅為51米。
顯然，如果無人機配備以此方式設計的斜置攝像頭來完成工作，那肯定是危險的。
PS：儘管超廣角鏡頭在傾斜攝影建模中對場景的使用有限，但它對激光雷達建模具有實際意義。以前，一家著名的激光雷達公司曾與我們聯繫，希望我們設計一個安裝在激光雷達上的廣角鏡頭航拍相機，用於地面物體的解釋和紋理採集。
D3的研發使我們意識到，對於傾斜攝影而言，焦距不能單調地長或短。長度與模型的質量，工作效率和飛行高度密切相關。因此在鏡頭研發中，首先要考慮的問題是：如何設置鏡頭的焦距？
雖然短焦具有良好的建模質量，但是飛行高度低，對於無人機的飛行來說並不安全。為了確保無人機的安全性，必須將焦距設計得更長一些，但是焦距較長會影響工作效率和建模質量。飛行高度和3D建模質量之間存在一定矛盾。我們必須在這些矛盾之間尋求妥協。
因此，在D3之後，基於對這些矛盾因素的綜合考慮，我們開發了DG3斜角相機。DG3同時考慮了D2的3D建模質量和D3的飛行高度，同時還增加了散熱和除塵系統，因此它也可以用於固定翼或VTOL無人機。DG3是Rainpoo最受歡迎的斜角相機，也是市場上使用最廣泛的斜角相機。
| 名稱 | Riy-DG3 |
| 重量 | 650克 |
| 尺寸 | 170 * 160 * 80毫米 |
| 感應器類型 | APS-C |
| CCD尺寸 | 23.5毫米×15.6毫米 |
| 像素物理尺寸 | 3.9微米 |
| 總像素 | 120MP |
| 最小曝光時間間隔 | 0.8秒 |
| 相機曝光模式 | 等時/等距曝光 |
| 焦距 | 28毫米/ 40毫米 |
| 電源供應 | 統一供應（無人機供電） |
| 內存容量 | 320 / 640G |
| 數據下載速度加快 | ≥80M/秒 |
| 工作溫度 | -10°C〜+ 40°C |
| 固件更新 | 免費 |
| IP速率 | IP 43 |
RIY-Pros系列斜攝像機可以達到更好的造型質量。那麼專業人士在鏡頭佈局和焦距設置方面有什麼特殊設計？在本期中，我們將繼續在Pros參數後面介紹設計邏輯。
先前的內容提到了這樣的觀點： 焦距越短，視角越大，可以收集到更多的建築物立面信息，並且建模質量越好。
當然，除了設置合理的焦距外，我們還可以使用另一種方法來改善建模效果： 直接增加斜透鏡的角度，也可以收集更多豐富的立面信息。
但是實際上，儘管設置較大的傾斜角度可以提高建模質量，但還有兩個副作用：
1：工作效率降低。 隨著斜角的增加，飛行路線的向外擴展也將增加很多。當傾斜角超過45°時，飛行效率將急劇下降。
例如，專業的航拍相機Leica RCD30，它的傾斜角度僅為30°，這種設計的原因之一就是提高了工作效率。
2：如果傾斜角度太大，陽光很容易進入相機，造成眩光 （尤其是在陰霾的早晨和下午）。Rainpoo斜相機是最早採用內部鏡頭設計的相機。這種設計等效於在鏡頭上加一個遮光罩，以防止其受到斜日光的影響。
通常，尤其是對於小型無人機，其飛行姿態相對較差。鏡頭傾斜角和無人機的姿態疊加後，雜散光很容易進入相機，進一步加劇了眩光問題。
根據經驗，為了確保模型質量，對於空間中的任何物體，最好在飛行過程中覆蓋五組鏡片的紋理信息。
這很容易理解。例如，如果我們要構建一幢古建築的3D模型，則環形飛行的建模質量必須比僅在四個側面拍攝幾張照片的質量好得多。
照片覆蓋的越多，其中包含的空間和紋理信息就越多，建模質量也越好。 這就是傾斜攝影的飛行路線重疊的含義。
重疊程度是確定3D模型質量的關鍵因素之一。在傾斜攝影的一般場景中，重疊率大多數是航向的80％和橫向的70％（實際數據是多餘的）。
實際上，橫向最好具有相同程度的重疊，但是橫向重疊過高會大大降低飛行效率（特別是對於固定翼無人機），因此基於效率，一般的橫向重疊度會低於標題重疊。
提示：考慮到工作效率，重疊程度應盡可能小。在超過某個“標準”之後，提高重疊度對3D模型的影響有限。根據我們的實驗反饋，有時增加重疊實際上會降低模型的質量。例如，對於3〜5cm分辨率的建模場景，較低重疊度的建模質量有時要優於較高重疊度的建模質量。
飛行之前，我們將航向設置為80％，將側向重疊設置為70％，這僅僅是理論上的重疊。在飛行中，無人機會受到氣流的影響，態度的變化將導致實際重疊小於理論重疊。
通常，無論是多旋翼還是固定翼無人機，飛行姿態越差，3D模型的質量就越差。因為較小的多旋翼或固定翼無人機重量更輕且尺寸更小，所以它們容易受到外界氣流的干擾。它們的飛行姿態通常不如中/大型多旋翼或固定翼無人機，因此導致某些地面區域的實際重疊度不夠，最終影響建模質量。
隨著建築物的高度增加，3D建模的難度也會增加。一是高層建築會增加無人機飛行的風險，二是隨著建築物高度的增加，高層部分的重疊會急劇下降，從而導致3D模型的質量較差。
對於上述問題，許多有經驗的客戶已經找到了解決方案：增加重疊程度。實際上，隨著重疊程度的增加，模型效果將得到極大改善。以下是我們所做實驗的比較：
通過以上比較，我們發現：重疊程度的增加對低層建築的建模質量影響很小；但是對高層建築的建模質量影響很大。
但是，隨著重疊程度的增加，航空照片的數量將增加，並且數據處理的時間也將增加。
2 的影響 焦距 上 3D 高層建築的建模質量
我們在先前的內容中得出了這樣的結論：對於 門面建築 3D 建模場景，焦距越長，建模效果越差 質量。 但是，對於高層區域的3D建模，需要更長的焦距才能確保建模質量。如下所示：
在相同的分辨率和重疊度的條件下，長焦距鏡頭可以確保屋頂的實際重疊度和足夠安全的飛行高度，以實現更高的高層建築建模質量。
例如，當使用DG4pros斜角攝像機對高層建築進行3D建模時，不僅可以達到良好的建模質量，而且精度仍然可以達到1：500地籍測量的要求，這是長焦距的優勢。長鏡片。
案件： 斜攝影的成功案例
為了獲得更好的建模質量，在相同分辨率的前提下，必須確保足夠的重疊度和大視野;對於地形高度差異較大或高層建築物的區域，鏡頭的焦距也應為影響建模質量的重要因素。基於上述原理，Rainpoo RIY-Pros系列斜置相機在鏡頭上進行了以下三個優化：
1更改鏡頭的佈局塞斯
對於Pros系列傾斜攝像機，最直觀的感覺是其形狀從圓形變為方形。發生此更改的最直接原因是鏡頭佈局已更改。
這種佈局的優點是可以將攝像機尺寸設計得更小，重量也可以相對更輕。但是，這種佈局將導致左右斜透鏡的重疊程度低於前，中和後透視圖的重疊程度：也就是說，陰影A的面積小於陰影B的面積。
如前所述，為了提高飛行效率，側向重疊通常小於航向重疊，並且這種“周圍佈局”將進一步減少側向重疊，這就是為什麼橫向3D模型比航向3D更差的原因模型。
因此，對於RIY-Pros系列，Rainpoo將鏡頭佈局更改為：平行佈局。如下所示：
這種佈局將犧牲部分形狀和重量，但是優點是可以確保足夠的橫向重疊並獲得更好的建模質量。在實際的飛行計劃中，RIY-Pro甚至可以減少一些側向重疊以提高飛行效率。
2 調整角度 斜 倫SEs
“平行佈局”的優點是，它不僅可以確保足夠的重疊，而且可以增加側面FOV並可以收集更多建築物的紋理信息。
在此基礎上，我們還增加了斜透鏡的焦距，使其底部邊緣與以前的“周圍佈局”佈局的底部邊緣重合，從而進一步增加了角度的側視圖，如下圖所示：
這種佈局的優點是，儘管斜透鏡的角度發生了變化，但它不會影響飛行效率。而且，在大大提高了側鏡的FOV之後，可以收集更多的外牆信息數據，並且當然可以提高建模質量。
對比實驗還表明，與傳統的鏡頭佈局相比，Pros系列佈局可以真正提高3D模型的橫向質量。
左側是傳統佈局相機構建的3D模型，右側是Pros相機構建的3D模型。
3 增加焦距 斜鏡片
RIY-Pros斜相機鏡頭從傳統的“環繞佈局”變為“平行佈局”，斜鏡頭拍攝的照片的近點分辨率與遠點分辨率之比也將增加。
為了確保該比率不超過臨界值，Pros斜透鏡的焦距比以前增加了5％〜8％。
| 名稱 | Riy-DG3優點 |
| 重量 | 710克 |
| 尺寸 | 130 * 142 * 99.5毫米 |
| 感應器類型 | APS-C |
| CCD尺寸 | 23.5毫米×15.6毫米 |
| 像素物理尺寸 | 3.9微米 |
| 總像素 | 120MP |
| 最小曝光時間間隔 | 0.8秒 |
| 相機曝光模式 | 等時/等距曝光 |
| 焦距 | 28毫米/ 43毫米 |
| 電源供應 | 統一供應（無人機供電） |
| 內存容量 | 640克 |
| 數據下載速度加快 | ≥80M/秒 |
| 工作溫度 | -10°C〜+ 40°C |
| 固件更新 | 免費 |
| IP速率 | IP 43 |
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