无人机如何根据航线重叠率与相机参数计算航线间隔与拍照点

对于一块地表,无人机每隔N秒在空中间隔的拍照地表的一块区域,在整个任务执行结束后,拍到的所有区域照片能够完整的表达出一块地表,那么本次任务就是成功的。当然,最好是能有最高的效率去拍,避免资源浪费,在这种情况下,就需要考虑两个方面:

1)重叠率

2)照片覆盖面积

重叠率

在航线规划中,比较看重的重叠率参数有两个:

1)前向(航向)重叠率 ,指无人机在一条航线前进拍照时,相邻图片重叠部分占每张图片覆盖面积的比例

2)旁向重叠率 ,指无人机在相邻航线拍的照片相交的宽度占每张图片覆盖面积的比例

前向(航向)重叠率

如下图所示:

在一条航线上的前后拍照点,拍出来的照片范围重叠部分的长度占照片覆盖范围总长度的比例,就是前向重叠率:

旁向重叠率

如下图所示:

旁向重叠率 = 重叠宽度 / 照片覆盖范围总长度 * 100%:

航线间隔 + 重叠长度 = 照片覆盖范围总长度

照片覆盖面积

要通过用户设定的航线重叠率来计算航线间隔与拍照点间隔的话,按照上面的重叠率定义,还缺少照片的覆盖面积是未知的,照片的覆盖面积需要根据相机参数来获取。

焦距与画幅

如果想知道图片所拍到的区域真实面积的话,焦距与画幅是两个必要参数,如下所示:

图中,无人机的飞行方向是正向朝我们飞来,那么根据相似三角形,就可以列出等式:

焦距 / 画幅 = 无人机飞行高度 / 拍摄到的真实距离

飞行高度是已知的, 也就是说,如果知道相机的焦距与画幅,就可以知道拍摄到的真实距离。

焦距参数一般可以直接获取到,画幅就需要计算转换,在QGC上也是可以直接指定的,将上面的图换成立体的就更容易理解:

无人机前进方向还是朝向我们飞来,也就是我们面对的是长画幅,航线是由远处指向我们面对的方向,此时:

长画幅:与旁向重叠率有关

短画幅:与前向重叠率有关

画幅与相机参数,像素的关系

在实际应用中,例如QGC:

**其中相机的Sensor宽度与高度参数,就是画幅参数,Image是像素的宽度与高度参数,**根据画幅与像素参数可以求出像素点大小:

单像素点宽度 = 画幅宽度 / 像素宽度个数 = 6.17mm / 4000

单像素点高度 = 画幅高度 / 像素高度个数 = 4.55mm / 4000

这一点了解即可,需要用到的还是相机的画幅参数。

画幅参数的长画幅与短画幅在这里以航线方向区分,垂直于航线方向的边是长画幅,与旁向重叠率有关,平行于航线方向的边是短画幅,与前向(航向)重叠率有关,具体对应的相机参数,就需要看相机是横版放置还是竖版放置,如果是横版放置,则长画幅就是相机宽度,如果是竖版放置,长画幅就是相机高度,示意图如下:

拍照点间隔与航线间隔计算示例

例如,在 QGC 中,使用横版放置,选择一个相机,航线高度设置 100 米,重叠率都设置为 70%,根据前向重叠率计算拍照间隔,根据旁向重叠率,计算航线间隔。

拍照间隔计算

**由于选的是横版放置,因此相机宽度参数代表长画幅,高度代表短画幅,与拍照间隔有关的是前向重叠率,也就与短画幅有关,**根据相似三角形:

焦距 / 短画幅 = 飞行高度 / 照片覆盖的真实距离

5.2mm / 5.70mm = 100m / d

d = 109.615m

因为重叠率是 70%,那么未重叠的距离,就是飞机拍一张照需要前进的距离,记作 dist:

dist = d * 0.3 = 32.88m

在 QGC 上是直接显示这个数据的,可以对比一下:

航线间隔计算

**由于选的是横版放置,因此相机宽度参数代表长画幅,与航线间隔有关的是旁向重叠率,也就与长画幅有关,**根据相似三角形:

焦距 / 长画幅 = 飞行高度 / 照片覆盖的真实距离

5.2mm / 7.6mm = 100m / d

d = 146.154m

旁向重叠率是 70%,旁向重叠率 = 重叠宽度 / 照片覆盖总距离 ,根据上面的示意图可以看出,航线间距+重叠距离 = 照片覆盖总距离d:

那么航线间隔记作 dist,则:

dist = d * 0.3 = 43.846m

由于 QGC 中没有直接显示这个距离,只好在 px4 工程中将这个值打印出来验证:

相关推荐
视觉语言导航1 小时前
武汉大学无人机视角下的多目标指代理解新基准!RefDrone:无人机场景指代表达理解数据集
人工智能·深度学习·无人机·具身智能
视觉语言导航2 小时前
AAAI-2025 | 中科院无人机导航新突破!FELA:基于细粒度对齐的无人机视觉对话导航
人工智能·深度学习·机器人·无人机·具身智能
孚为智能科技2 小时前
无人机箱号识别系统结合5G技术的应用实践
图像处理·人工智能·5g·目标检测·计算机视觉·视觉检测·无人机
百锦再6 小时前
MK米客方德SD NAND:无人机存储的高效解决方案
人工智能·python·django·sqlite·android studio·无人机·数据库开发
IT猿手13 小时前
基于强化学习 Q-learning 算法求解城市场景下无人机三维路径规划研究,提供完整MATLAB代码
神经网络·算法·matlab·人机交互·无人机·强化学习·无人机三维路径规划
云卓SKYDROID17 小时前
无人机信号监测系统技术解析
无人机·科普·低空经济·高科技·云卓科技
Perishell17 小时前
无人机避障——(运动规划部分)深蓝学院动力学kinodynamic A* 3D算法理论解读(附C++代码)
无人机·规划控制·kinoastar
嵌入式仿真实验教学平台19 小时前
「国产嵌入式仿真平台:高精度虚实融合如何终结Proteus时代?」——从教学实验到低空经济,揭秘新一代AI赋能的产业级教学工具
人工智能·学习·proteus·无人机·低空经济·嵌入式仿真·实验教学
云钥科技20 小时前
多目应用:三目相机在汽车智能驾驶领域的应用与技术创新
数码相机·汽车
gaosushexiangji20 小时前
基于千眼狼高速摄像机与三色掩模的体三维粒子图像测速PIV技术
人工智能·数码相机·计算机视觉