Механические затворы: Руководство для пилотов беспилотников
Механические затворы: Руководство для пилотов беспилотников
Обзор технологии, лежащей в основе нового поколения высокоточных средств аэрофотосъемки.
Беспилотники меняют традиционные методы сбора данных и помогают профессионалам работать быстрее, эффективнее и безопаснее в самых разных отраслях. Еще 10 лет назад мысль о летающем роботе, проносящемся по небу и делающем снимки, была скорее научной фантастикой, чем реальностью. Сейчас специалисты в области сельского хозяйства, строительства, геодезии и мониторинга окружающей среды используют технологию DJI для создания подробных карт и моделей местности.
Дроны стали основным инструментом для картографирования и аэрофотосъемки. Думаем, многим хорошо известен процесс съемки: БПЛА летит по заданному маршруту на большой скорости, делая снимки через регулярные промежутки времени и на постоянной высоте. Затем фотографии объединяются с помощью программного обеспечения для создания точных карт.
В этой статье рассмотрим подробнее технологию и главную особенность, которая отличает картографические дроны промышленного уровня от других: механический затвор.
Что же такое механический затвор? Чем отличается от других типов затворов? И почему он играет такую важную роль в получении высококачественных аэрофотоснимков? Давайте начнем
Подробно о том, как работают камеры CMOS
Для того, чтобы понять, почему механические затворы так важны для картографии и геодезии, необходимо вернуться на несколько шагов назад и изучить принцип работы камер (и беспилотников).
При попадании света в камеру он улавливается датчиком изображения, который состоит из миллионов крошечных пикселей. Пиксели сделаны из материала, называемого комплементарным металлооксидным полупроводником ("CMOS"). Когда свет попадает на CMOS, он создает электрический заряд, который используется для создания изображения.
Как же устроен затвор? Затвор контролирует, как долго CMOS подвергается воздействию света. Если затвор открыт, свет проникает в камеру и попадает на CMOS. Когда камера делает снимок, затвор временно открывается, позволяя свету попасть на CMOS и создать изображение.
Что представляет собой механический затвор и чем он отличается от остальных затворов?
Выделяют несколько типов затворов, каждый из которых по-разному подвергает пиксели CMOS воздействию света.
Начнем с механического затвора — это тип, который предпочитают профессионалы картографии и который используется в новом Mavic 3 Enterprise, Phantom 4 RTK и датчике Zenmuse P1.
Механический затвор работает путем воздействия света на всю поверхность датчика изображения за один раз. В результате каждый пиксель представляет собой точно такой же момент времени экспозиции. Это важное условие. Когда будем рассматривать отличия принципа работы механических затворов от электронных или как их еще называют скользящие, это станет более понятно.
Электронные затворы отличаются тем, что они подвергают датчик изображения воздействию света по одной линии пикселей за один раз. Датчик камеры используется для управления воздействием света и экспонируют пиксели постепенно сверху вниз. Это означает, что у электронных затворов есть небольшая временная задержка между верхней частью кадра и нижней. В большинстве случаев это не является проблемой, но когда в кадр попадает движение, эти типы затворов могут вызывать так называемый эффект скольжения или желе - искажение изображения, характерное для съемки движущихся объектов (или когда сама камера движется с большой скоростью, как это происходит во время полета дрона).
Подводя итог, можно сказать, что механический затвор работает, экспонируя каждый пиксель матрицы камеры одновременно. Электронные затворы подвергают пиксели воздействию света по одному ряду за раз. Но почему это важно с точки зрения аэрофотосъемки?
Для профессиональных геодезистов точность - это главное. Поскольку скользящие (электронные) затворы могут создавать искажения, когда в процессе съемки возникает движение, они не являются идеальным решением для картографических съемок. Даже небольшое проявление "эффекта желе" от скользящего затвора способно испортить точность ориентации картографического программного обеспечения, что, в свою очередь, снижает точность измерений.
Необходим ли механический затвор для картографических работ?
Работа профессиональных геодезистов обычно оценивается по ее точности. Поскольку многие беспилотники сегодня оснащены технологией RTK, позволяющей проводить измерения с сантиметровой точностью, то теперь невозможно оправдать некачественные снимки, которые могут испортить результаты. Использование дрона с механическим затвором обеспечивает наилучшее качество изображения и снижает вероятность возникновения эффекта "желе". Если электронные или скользящие затворы создают эффект размытия при движении, то механические затворы предотвращают его. Риск искажения изображения был бы минимальным, если бы камера и объект съемки были неподвижны. Однако если необходимо эффективно использовать преимущества беспилотных летательных аппаратов, необходимо, чтобы затвор был максимально эффективен при съемке с движущейся платформы.
Какие дроны оснащены механическим затвором?
Некоторые платформы DJI Enterprise оснащены механическим затвором, который идеально подходит для картографических и геодезических работ. К ним относятся:
Phantom 4 RTK
Phantom 4 RTK оснащен встроенным RTK-модулем, который помогает получать данные с сантиметровой точностью и уменьшает необходимость использования наземных контрольных точек во время съемки. Сенсор CMOS с диагональю 1 дюйм и разрешением 20 мегапикселей оснащен механическим затвором для снижения вероятности смазывания изображения.
Mavic 3 Enterprise
Mavic 3 Enterprise (M3E) - это компактный и портативный дрон с инновационными возможностями для профессионалов геодезии. В дополнение к модулю RTK, обеспечивающему точность картографирования на уровне сантиметра, M3E оснащен широкоугольной камерой 20 Мп с матрицей 4/3 CMOS и механическим затвором.
M3E выводит картографию и эффективность миссий на новый уровень благодаря частоте съемки 0,7 секунды. Более короткие интервалы между снимками позволяют значительно сократить продолжительность съемки.
M3E также может работать в условиях недостаточной освещенности. Его широкоугольная камера имеет пиксели размером 3,3 мкм, а также улучшенное программное обеспечение для работы в условиях низкой освещенности.
Matrice 300 RTK и Zenmuse P1
Zenmuse P1 — это флагманская фотограмметрическая полезная нагрузка DJI. В нем сочетаются полнокадровый 45 МП сенсор со сменными объективами с фиксированным фокусом на 3-осевом стабилизированном гимбале.
Благодаря размеру пикселя 4,4 мкм обеспечивается низкий уровень шума и высокая чувствительность изображения, а модуль RTK и интервалы между снимками в 0,7 секунды позволяют проводить высокоэффективные съемки.
Zenmuse P1 также оснащен механическим затвором и системой DJI TimeSync 2.0, которая синхронизирует время между модулями на микросекундном уровне для обеспечения сантиметровой точности данных и возможности ориентации в реальном времени.
Zenmuse P1 совместим только с DJI M300.
Подбор оптимального беспилотника для картографирования и аэрофотосъемки
При подборе идеального дрона для картографирования и аэрофотосъемки мы рекомендуем использовать камеру с механическим затвором. Это лучший способ избежать эффекта скольжения или эффекта "желе". С помощью Phantom 4 RTK, M3E и Zenmuse P1 можно выполнять динамичные съемки, будучи уверенным в том, что фотографии (и созданные на их основе карты и модели) будут максимально четкими и точными.
Для приобретения продуктов от DJI просто позвоните нашим менеджерам по телефону +7 (727) 390 70 15 или напишите на почту sales@drone.com.kz.