W różnych branżach drony rewolucjonizują tradycyjne metody gromadzenia danych i pomagają profesjonalistom pracować szybciej, mądrzej i bezpieczniej. Zaledwie dziesięć lat temu pomysł latającego robota przemierzającego niebo i robiącego zdjęcia był bardziej science fiction niż rzeczywistością. Teraz eksperci z dziedzin rolnictwa, budownictwa, geodezji i monitoringu środowiska wykorzystują technologię DJI do tworzenia szczegółowych map i modeli terenu.
Drony stały się niezbędnymi narzędziami do tworzenia map i fotografii lotniczej, a już prawdopodobnie dobrze znasz ten proces: Twój UAV leci wyznaczoną trasą z dużą prędkością, robiąc zdjęcia w regularnych odstępach czasu i na stałej wysokości. Zdjęcia są następnie łączone ze sobą za pomocą sprytnego oprogramowania w celu utworzenia dokładnych map.
W tym artykule zagłębimy się w leżącą u podstaw technologię i przyjrzymy się kluczowej funkcji, która wyróżnia drony mapujące klasy korporacyjnej na tle innych: mechanicznej migawce.
Co to jest migawka mechaniczna? Czym różni się od innych typów rolet? I dlaczego odgrywa tak ważną rolę w uzyskaniu wysokiej jakości zdjęć lotniczych? Zacznijmy...
Bliższe spojrzenie na działanie kamer CMOS
Aby zrozumieć, dlaczego migawki mechaniczne są tak ważne w aplikacjach do tworzenia map i pomiarów geodezyjnych, warto cofnąć się o kilka kroków i przyjrzeć się, jak działają kamery (i drony z kamerą).
Światło docierające do aparatu jest wychwytywane przez czujnik obrazu składający się z milionów maleńkich pikseli. Piksele te są wykonane z materiału zwanego półprzewodnikiem z tlenku metalu komplementarnego (CMOS). Kiedy światło uderza w matrycę CMOS, wytwarza ładunek elektryczny, który służy do tworzenia obrazu.
Jak zbudowana jest przesłona? Migawka kontroluje, jak długo pamięć CMOS jest wystawiona na działanie światła. Gdy migawka jest otwarta, światło wpada do aparatu i uderza w matrycę CMOS. Kiedy aparat robi zdjęcie, migawka zostaje tymczasowo otwarta, umożliwiając przedostanie się światła do matrycy CMOS i utworzenie obrazu.
Co to jest migawka mechaniczna i czym różni się od innych?
Istnieje kilka różnych typów migawek, z których każdy wpływa inaczej na piksele CMOS.
Zacznijmy od migawki mechanicznej, preferowanej przez profesjonalistów zajmujących się mapowaniem i stosowanej w nowych Mavic 3 Enterprise, Phantom 4 RTK i sensorze Zenmuse P1.
Mechaniczne migawki działają poprzez jednoczesne wystawienie na działanie światła całej ramki przetwornika obrazu. Oznacza to, że każdy piksel reprezentuje dokładnie ten sam moment ekspozycji. Jak wkrótce się przekonamy, najważniejszy jest czas. Staje się to jaśniejsze, gdy weźmiemy pod uwagę sposób działania rolet mechanicznych w porównaniu z roletami elektronicznymi lub rolowanymi.
Migawki elektroniczne różnią się tym, że naświetlają czujnik obrazu pojedynczo, po jednej linii pikseli. Elektroniczne migawki wykorzystują czujnik aparatu do kontrolowania ekspozycji i stopniowego naświetlania pikseli, od góry do dołu. Oznacza to, że w przypadku rolet elektronicznych występuje niewielkie opóźnienie czasowe pomiędzy górą kadru a dołem. W większości przypadków nie stanowi to problemu, ale gdy w kadr wchodzi ruch, migawki tego typu mogą powodować tak zwany efekt toczenia/galaretowatości, czyli rodzaj zniekształcenia obrazu częstego podczas fotografowania poruszających się obiektów (lub gdy sam aparat porusza się z dużą prędkością). prędkość, jak to ma miejsce w przypadku czasu lotu drona).
Tak więc migawka mechaniczna działa poprzez jednoczesne eksponowanie każdego piksela na matrycy aparatu. Elektroniczne migawki eksponują piksele na światło w jednym rzędzie na raz. Ale dlaczego jest to ważne w kontekście fotografii lotniczej?
Dla profesjonalnych geodetów dokładność jest najważniejsza. Ponieważ migawki obrotowe i elektroniczne mogą powodować zniekształcenia, gdy do równania zostanie wprowadzony ruch, nie nadają się one idealnie do misji mapowych. Nawet niewielka ilość „efektu galarety” spowodowanego ruchem migawki może zakłócić orientację oprogramowania do mapowania, co z kolei zmniejszy dokładność pomiarów.
Czy mechaniczna migawka jest konieczna do misji mapowych?
Pracę profesjonalnych geodetów ocenia się zazwyczaj na podstawie jej dokładności. Ponieważ wiele dronów jest obecnie wyposażonych w technologię RTK, która umożliwia wykonywanie pomiarów z centymetrową precyzją, nie ma usprawiedliwienia dla złej jakości zdjęć, które mogłyby zepsuć wyniki. Korzystanie z drona z mechaniczną migawką zapewnia najlepszą jakość obrazu i zmniejsza ryzyko powstania strasznego efektu „galaretowatego”. Podczas gdy systemy elektroniczne lub rolowane migawki wprowadzają rozmycie w procesie fotografowania, migawki mechaniczne zapobiegają temu. Ryzyko zniekształcenia byłoby minimalne, gdyby aparat i obiekt były nieruchome. Jeśli jednak chcesz skorzystać z wydajności, jaką zapewniają drony, potrzebujesz migawki, która najlepiej sprawdza się podczas fotografowania z ruchomej platformy.
Które drony mają mechaniczną migawkę?
Kilka platform DJI Enterprise jest wyposażonych w mechaniczną migawkę, która idealnie nadaje się do zastosowań związanych z mapowaniem i pomiarami. Należą do nich:
Phantom 4RTK
Phantom 4 RTK posiada wbudowany moduł RTK, który zapewnia dane z dokładnością do centymetra i zmniejsza zależność od naziemnych punktów kontrolnych podczas pomiarów. Jego 1-calowy 20-megapikselowy czujnik CMOS jest wyposażony w mechaniczną migawkę, eliminującą ryzyko rozmycia w przypadku cofnięcia migawki.
Mavic 3 Enterprise
Mavic 3 Enterprise (M3E) to kompaktowa i przenośna platforma z rewolucyjnymi możliwościami dla profesjonalistów zajmujących się geodezją. Oprócz modułu RTK zapewniającego centymetrową dokładność mapowania, M3E jest wyposażony w 20-megapikselowy szerokokątny aparat 4/3 CMOS z mechaniczną migawką.
Co najważniejsze, dzięki szybkości przechwytywania obrazu wynoszącej 0,7 sekundy, M3E przenosi mapowanie i wydajność misji na nowy poziom. Dzięki krótszym odstępom między zdjęciami czas fotografowania można znacznie skrócić.
M3E może także pracować w warunkach słabego oświetlenia. Kamera szerokokątna z pikselami 3,3 μm i zaawansowanym oprogramowaniem zapewniającym działanie przy słabym oświetleniu. Nigdy wcześniej okno pracy nie było tak szerokie.
Matrice 300 RTK i Zenmuse P1
Czujnik Zenmuse P1 to flagowy moduł fotogrametryczny DJI. Łączy w sobie pełnoklatkowy czujnik 45 MP z wymiennymi obiektywami o stałej ogniskowej na 3-osiowym stabilizowanym gimbalu.
Rozmiar piksela 4,4 µm zapewnia niski poziom szumów i wysoką czułość obrazu, natomiast moduł RTK i odstępy między zdjęciami wynoszące 0,7 sekundy umożliwiają bardzo wydajne fotografowanie.
Zenmuse P1 posiada również mechaniczną migawkę i DJI TimeSync 2.0, który synchronizuje czas pomiędzy modułami na poziomie mikrosekund, zapewniając dane z centymetrową dokładnością i orientację w czasie rzeczywistym.
Zenmuse P1 jest kompatybilny wyłącznie z DJI M300.
Wybór odpowiedniego drona do mapowania i fotografii lotniczej
Jeśli szukasz idealnego drona do mapowania i fotografii lotniczej, polecamy latać z aparatem wyposażonym w mechaniczną migawkę. Jest to zdecydowanie najlepszy sposób na wyeliminowanie ryzyka zadziałania migawki lub efektu galarety. Dzięki Phantom 4 RTK, M3E i czujnikowi Zenmuse P1 możesz wykonywać pełne akcji zdjęcia, mając pewność, że Twoje zdjęcia (oraz wygenerowane przez nie mapy i modele) będą tak ostre i dokładne, jak to tylko możliwe.