告诉你们,什么是倾斜摄影测量

想要知道什么是倾斜摄影,我觉得该和题主你从硬件,软件,成果和应用方面来分析。

近日大疆正式发布了云台相机禅思Zenmuse Z3,售价5999元。更早之前,还有一家公司宣称要做手持云台相机界的小米。“云台”在这几年已成为流行的产品形态,尤其是在无人机方兴未艾的当下,云台更是备受关注。

倾斜摄影在行业内又称【实景三维】【真三维】。

随着航拍无人机的兴起,附着在无人机身上的各种专业名词也开始引起人们的注意,其中最引人注目的词就是“云台”,这是安装在无人机上用来挂载相机的机械构件,看似一个默默无闻的部件,然而对于稳定航拍来说却起着非常大的作用,而且是一个很神奇的东西。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

最初级的云台:相机支撑平台可支撑设备、调节角度

倾斜摄影这个高大上的技术,是舶来品。但是现在无论是硬件还是应用,或者是商业化,发展最快还是国内的公司。

“云台”这个东西本来是用来安装和固定摄像机的支撑设备,一般单反三脚架上面都会配备有一个这样的云台,其主要作用是为了满足相机的多角度调节,比如水平、倾斜或俯仰等,因此这种云台一般能允许空间内的三轴旋转调节。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

倾斜摄影硬件设备

下面这张图里的,就是一台工业级六旋翼无人机,无论是多旋翼无人机,还是固定翼无人机,亦或是垂直起降无人机,都是倾斜摄影的飞行器平台;

飞行器平台和倾斜摄影相机之间的链接组件,就是挂载云台。

什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?

倾斜摄影技术硬件中最核心的部分,就是倾斜摄影相机了,也是国内多家从事倾斜摄影公司的核心技术。

什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?

上面这张图所展示的,就是目前主流的五镜头倾斜摄影相机,市面上也有部分两镜头的倾斜摄影相机(也有三镜头,四镜头的奇葩产品),两镜头相机和五镜头相机孰优孰劣业内各有说法,五镜头工作稳定,采集质量高,集成度高;两镜头价格稍便宜,采集有弊端(四张一组或6张一组),采集不稳定。

倾斜摄影技术发展的前期,各家从业公司采取的办法均是将单相机进行简单集成,且多是外向式设计原理,后期,考虑到减重,续航,稳定性等,部分厂家对单相机进行深度拆解和定制,在相机重量,焦距镜头,控制上均下了很大功夫(以济南赛尔无人机及成都睿铂为主),且均采用内向式布局。

硬件方面,多旋翼挂载五镜头,是一个研发方向,固定翼挂载多镜头,则是另外一个方向,追求的是作业效率。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?

除了采用工业级无人机来进行倾斜摄影设计和作业外,专业航测领域,越来越多的工作者倾向于采用DJI的行业机M600PRO系列来进行数据采集。如图:

什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?

为什么这么做呢?其实很重要的一点,就是价格便宜,性价比高。

可远程的云台:监控摄像头云台可远程控制拍摄方向、全方位扫描

倾斜摄影软件产品

还有一种叫电动云台,这种电动云台一般应用在监控摄像头上,其主要作用是满足摄像头的水平旋转和俯仰角度的调节,云台旋转轴上一般配有电机,能通过手动远程控制云台旋转或利用程序让云台自动旋转,从而达到全方位扫描监控的作用。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

这种东西其实并没有什么技术难度,跟相机支撑平台一样已经是一种见惯不惯的东西,现在很多家用监控摄像头也配备有电动云台。配备了电动云台的摄像头宽容度更高,因为可以通过手机远程控制摄像头旋转,满足不同方向的画面捕捉。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

现在行业内可以用来进行倾斜摄影作业的软件产品,或者说实景三维软件产品不少,有国外的产品,也有国内自主开发的软件产品,其中应用最多的,就是acute smart3D,又称CC,这款软件,负责任的说,应该也是应用最成熟的实景三维计算,生产,浏览软件了,其他诸如photomash暂时不提。

最技术的云台:无人机镜头稳定云台,避免拍摄画面抖动

什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?

这个软件,正版还不便宜,**区单节点6000亿级的软件,一套的价格在30万左右,会考虑采购正版软件的,恐怕只有**各种“局”和“院”了。

好马配好鞍,这款强大的软件,可以将无人机搭载的倾斜摄影相机,所采集到的原始多视角数据,包含位置曝光信息等,进行计算和处理,生产包含点云,坐标,纹理等多种信息在内的实景三维模型数据,进行平方千米级别的数据采集,按照2cm的标准采集,保守估计数据有上万张,进行这种数据量级别的处理,没有一套好的数据处理工作站是不行的,赛尔无人机的工程师就不仅仅是采用一套工作站来进行数据计算,为了满足巨量的倾斜摄影数据计算,工程师们对高性能的服务器进行集群,然后进行三维数据处理,我们以济南赛尔无人机的三维数据处理能力来分析,高精度的数据一天的处理能力超过10平方千米。

当“云台”应用到航拍无人机上,作用则与上述两种“云台”产品有很大的差异,其主要作用是为了防止拍摄画面抖动。

倾斜摄影成果应用

我先给展示一些实景三维模型的数据成果。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?什么是倾斜摄影测量,目前的主要应用是在什么方面呢?

测绘应用:宅基地,规划设计等;

古建筑:精细建模;

水利三维:建筑工程,水利预演;

应急指挥:快速建模,应急指挥;

不动产登记:单体化,信息录入管理;

起初的航拍飞行器直接将相机固定在飞行器上,这种方式存在的不足是当飞行器飞行状态改变甚至是发生轻微的抖动,相机的画面也会同步抖动,大大影响拍摄的质量。

规划设计:BIM,规划设计;

随着陀螺仪技术的成熟,多旋翼飞行器开始发展起来,而无人机云台的工作原理便是利用了多旋翼飞行器利用陀螺仪平稳飞行的原理。

当无人机(多旋翼飞行器)向某一角度倾斜时会被陀螺仪感应到,之后会利用算法迅速加强倾斜角度方向的电机动力,从而使无人机恢复平衡......

电力三维:前期选址,后期建设;

景区三维:建设,宣传,展示;

暂时列这么多,应用其实越来越广泛,也越来越深入。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

云台的“稳定”道理一样,一般无人机云台都能满足相机的三个活动自由度:绕X、Y、Z轴旋转,每个轴心内都安装有电机,当无人机倾斜时,同样会配合陀螺仪给相应的云台电机加强反方向的动力,防止相机跟着无人机“倾斜”,从而避免相机抖动。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

目前这种技术已经发展成熟,陀螺仪的灵敏度和电机的插补速度都很迅速,如果无人机不是抖动得非常严重,拍摄的画面会很平稳。

也有一些无人机不喜欢加装稳定云台,比如竞速无人机,这种无人机以第一视角操控作为乐趣,假如加装了稳定云台,飞手会感受不到无人机发生诸如倾斜、爬升等的飞行状态。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

最便携的云台:手持云台,无人机稳定云台的衍生品

便携式手持云台其实就是无人机云台的衍生品,这种设备有点像一个缩短版的自拍杆,杆的顶端安装有能满足三个自由度活动的“云台”,可以理解为就是将无人机的云台拆装到自拍杆上,主要目的同样是为了防止使用手机或运动相机录像时的抖动。

这种设备目前主要有两种形态。

一种是以大疆手持云台相机:灵眸OSMO 为代表,这款手持云台相机本身内置摄像头,通过安装手机在手柄上作为拍摄画面的显示。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

另一种则是非内置相机的手持云台,比如飞宇科技G4系列的手持云台,其需要将运动相机或手机安装到云台上作为摄像头及取景器使用。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

不管是大疆的手持云台相机还是飞宇科技的手持云台选购攻略,主要作用都是为了稳定录像画面(但并不适合拍照),一般用户如果直接手持手机录像,特别是追拍时,画面会抖动得非常严重,而这类便携手持云台则解决了这个问题,由于云台基本支持三轴的360度旋转调节,响应速度极快,当手部发生抖动时,云台会迅速作出抖动补偿,从而提高画面稳定性。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

这种设备便携性好,价格不贵,从几百到几千不等,喜欢录像的伙伴可直接入手。

最专业的云台:单反手持摄影云台,用于专业摄影

单反手持摄影云台可以看作是便携式手持云台的放大版,其工作原理和便携式手持云台一样,只不过是载体由运动相机/手机变成单反相机,正是由于这种原因其在结构设计和造价上都有很大差异。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

这种设备造型也有像便携式手持云台一样的设计,但由于单反有一定的重量这类单反手持云台并不利于长时间握持使用,而对关键结构的牢固性也有很大要求。所以更多的单反手持摄影云台在结构设计上是通过提手或者双手握持的方式使用。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

(大疆如影 RONIN-M 三轴手持摄影云台)

由于单反比较重,其电机的动力要求和反应速度远比便携式手持云台的高,而结构部件的牢固性和耐用性同样道理,因此整体造价成本也特别昂贵,售价从几千元到上万不等,像大疆的如影 RONIN-M 三轴手持摄影云台售价为:8499元,而飞宇科技的便携式手持云台G4青春版售价仅为:999元。

单反手持摄影云台的专业性更高,这种设备在普通用户中并不多见,更适合某些用于追拍、动态场景拍摄等的专业用户使用。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?

这么多云台,最神奇的还是稳定云台,其是一个“电机+陀螺仪+程序控制”的机械结构,主要是靠算法,大疆的核心竞争力就在于此。如果你想体验云台的能力,不妨买一个试试看,像专业摄影师一样跑着追拍妹纸就不成问题了。

涨知识:大疆们钟爱的云台究竟是什么鬼,能吃吗?