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無人機攝像頭的清晰度:您所應當了解的三個指標

時間:2022-08-30  17:15:26  來源: 深圳市軒展科技有限公司  瀏覽數: 6

在本文中,我們提出了三個重要指標來描述無人機攝像機的分辨率。為了說明這些概念,軒展科技將為你講解以下無人機攝像頭。


像素分辨率


圖像的像素分辨率是組成圖像的像素數。它由列和行的數量表示,例如1920 x 1080,或者直接由像素總數表示,例如2.1 MP(1920 x 1080 == 273600)。


圖像分辨率說明了圖像的尺寸,單單查看分辨率并不能推算出物體在圖像中有多大,以及圖像中的細節水平。為了回答這些問題,我們有更好的指標,例如地面采樣距離和空間分辨率。

公制

應用

像素分辨率

數據共享和存儲,圖像顯示和數字變焦

地面采樣距離(GSDmm / px

測量,攝影測量

空間分辨率(lp / mm

最小可檢測物體,物體特征


地面采樣距離


地面采樣距離(GSD),以mm / px為單位,是圖像中被觀察對象中的兩個相鄰像素的中心點間距。 1mm / px的GSD表示圖像上的一個像素代表現實世界中的1mm。GSD較小意味著對象將顯得較大,并且可以清楚觀察到途中的細節。


與像素分辨率不同,GSD取決于相機與拍攝對象之間的距離:當相機靠近物體時,GSD會提高(較小的值)。對于魚眼鏡頭,GSD還取決于對象在圖像中的位置。圖像中心的對象的GSD較小(它們看起來較大),角落的對象的GSD較高(它們看起來較小)。

Elios2的攝像頭的GDS分布示意圖

地面采樣距離是攝影測量和圖像測量中的重要指標。然而它沒有完全描述檢測和表征圖像中的物體或缺陷的能力。
 

設想有同一臺攝像機在距場景相同距離處拍攝的兩幅圖像。這兩幅圖像具有相同的像素分辨率和GSD。但是,其中一張光線不足,相機必須增加ISO值或曝光時間以保持正確的曝光。高ISO會產生圖像噪點,而而長時間曝光會在相機移動時產生運動模糊。這都會降低圖像的質量,并最終降低圖像中的細節.

攝像頭機芯

右側的圖像受運動模糊的影響,與無人機穩定時拍攝的的左側圖像相比,圖像的細節水平發生了變化。



空間分辨率



空間分辨率或角分辨率描述了圖像中可見的最小細節。與理論GSD相比,空間分辨率可以用不同的單位表示,該單位通常會考慮模糊,圖像噪聲,對比度和圖像處理:壓縮,降噪,邊緣銳化等。因此,空間分辨率這個指標可以用來量化圖像中的細節還原能力。

 

空間分辨率通常以“每毫米線對”表示。該單位用于描述黑白線圖案交替的空間頻率。

空間分辨率

2 lp /mm的空間分辨率表示可以在圖像上分辨出每毫米有兩個周期的圖案(兩條黑線和兩條白線)。這個數值如果太低斑馬條圖案則顯示為灰色,因為畫面的分辨度太低,黑線和白線混在了一起。

圖像分辨率

Elios 2拍攝的圖像快照(4K視頻),距USAF 1951分辨率圖表為300毫米。

這個圖表中最小的解析元素為圖組1,組1(由綠色箭頭指示)。可以看到從圖組1的2號方塊開始,對比度開始顯著降低,并且無法區分各個線條。

通常來說,圖像中心的空間分辨率要比邊緣和角落的要高。空間分辨率是各向同性(方向性)特征。垂直和水平線條圖案的分辨率可能會大相徑庭。

空間分辨率還取決于相機的焦距和景深。在Elios 2的情況下,當物體距相機15至30厘米時,可獲得最高的空間分辨率。如果物體距離較近,它將在圖像中顯得更大(較低的GSD),但會失焦并顯得模糊從而降低了空間分辨率。

Elios2的空間分辨率測試結果(單位mm)

摩登6平台 為了獲得最佳的空間分辨率,綜上所述,首先你需要了解無人機攝像頭的焦距允許的最短距離,然后在拍攝期間保持此距離。為了幫助飛行員在距檢查對象的最佳距離上飛行,Elios 2具有距離鎖定功能,CockpitApp(Elios 2的控制程序)可以顯示無人機到物體的距離以及最終的GSD(以mm / px為單位)。如下表所示,空間分辨率由顏色代碼的平均值表示。


畫面非常模糊,空間清晰度已經開始衰減

請注意,使用小屏幕播放畫面時會降低圖像的模糊感,因為圖像會縮小到屏幕分辨率。對于Elios2來說,當您在15到20厘米的距離拍攝時可能會發現不了畫面其實已經開始模糊了。但是請記住,如果您停留在30厘米處拍攝的話,則錄制的4K素材將更加清晰。



除了適當的距離外,以下條件通常還可以改善空間分辨率和圖像質量:

大量的光線使相機的ISO保持低的值并且縮短曝光時間

穩定無人機可以減少運動模糊

清潔相機鏡頭——鏡頭上的指紋也會使圖像模糊,并可能導致眩光!


不僅僅是分辨率!


空間分辨率是評估圖像質量的重要指標。然而其他因素也起著重要作用:

照明技術

顏色(對比度,白平衡等)

拍攝時的角度和朝向

顯示屏質量

上面提到的這些要點和相機并沒有直接的關系,而是需要由整個UAS(無人機系統)解決。Elios 2的小尺寸及其耐碰撞性使其可以接近物體并從各種角度對其進行觀察。


而且其先進的照明系統可以增強對3D細節的感知,檢測裂縫,孔洞或凹凸的時候也會更加方便。這些功能使得Elios 2檢測物體的特征時的效果更上一層樓。


摩登6平台 通過一些練習,您可以提高飛行技能,并將注意力集中在拍攝上而不再糾結飛行。牢記本文中介紹的概念,您將大大提高素材的圖像質量。


深圳市軒展科技攝像機產品應用廣泛,包括無人機、管道機器人等等領域都有用到。


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