+386 1 292 73 90info@geavis.si
EN
logo
Geavis
logo
  • Storitve
    • Zajem prostorskih podatkov
    • Napredna obdelava prostorskih podatkov
    • Geoprostorske analize
    • Vizualizacije in prezentacije
  • Panoge
    • Državna uprava in javni sektor
    • Nepremičnine
    • Zemljemerstvo in geodezija
    • Gradbeništvo
    • Gospodarski objekti in infrastruktura
    • Kamnolomi in odprti rudniki
    • Kmetijstvo in gozdarstvo
    • Zavarovalnice
    • Raziskave prostora
    • Turizem in promocija
  • Tehnologija
  • Projekti
  • O nas
    • Geavis
    • Naročniki
    • Kontakt
  • Blog
Kakšna je razlika med aerofotografijo in digitalnim ortofotom?
Kakšni so ukrepi, da brezpilotni letalnik ne postane plen za ptiče
Inovacija Pix4D je rešitev za odpravo pojava “rolling shutter”
05.09.2016 Tehnologija

O pojavu “rolling shutter”

Srce vsakega digitalnega fotoaparata ali kamere je svetlobno tipalo (senzor), ki nadomešča film iz klasičnih naprav. Sestavljeno je iz mreže na svetlobo občutljivih transistorjev (vsak transistor za vsak piksel slike) in ustreznega drugega vezja. Svetloba, ki pade na transistor, se v odvisnosti od jakosti svetlobe pretvori v električni signal, ki ga nato analogno/digitalni pretvornik pretvori v digitalno obliko, kar z ustrezno opremo vidimo kot digitalno sliko.

V sodobnih digitalnih fotoaparatih in video kamerah se najpogosteje uporabljata dva tipa svetlobnih tipal: CCD in CMOS.

Razlika med CCD in CMOS tehnologijo je v zgradbi samega tipala. CCD tipalo ima skupni svetlobno-električni pretvornik za vse piksle, CMOS tipalo pa za vsak piksel svoj pretvornik. Zato se tudi razlikuje način zajema slike pri obeh tipalih. Zaklopka aparatov s CCD tipalom tipično deluje tako, da tipalo v istem trenutku zajame sliko celotnega prizora. Medtem pa pri aparatih s CMOS tipalom tipično srečujemo t.i. “vrtečo zaklopko (rolling shutter)”, ko tipalo zajame sliko prizora postopoma od zgoraj navzdol po vrsticah pikslov.

Geavis-compare-global-and-rolling-shutterPrimerjava načina delovanja tipal CCD in CMOS.
Vir: pix4d.com/rolling-shutter-correction/

Poglavitna prednost CMOS tipal v primerjavi s tipali CCD je v manjši porabi električne energije, hitrejšemu delovanju sistema ter manjši občutljivosti na digitalni šum. Kljub temu, da je zajem slike pri CCD tipalu kvalitetnejši kot pri CMOS tipalu, pa so proizvajalci z inovativnimi izboljšavami v zgradbi CMOS tipal kvaliteto zajetih slik že povsem približali CCD tipalom.

Vse to povečuje popularnost uporabe tehnologije CMOS v digitalnih aparatih. Še zlasti se je ta tehnologija uveljavila v zrcalno refleksnih aparatih (t.i. DSLR camera – digital single-lens reflex camera), ki jih pogosto uporabljamo v brezpilotnih letalnikih za zajem aerofotografij.

Ker se zajem cele slike ne zgodi v istem trenutku, pri tipalih CMOS prihaja do časovnega zamika pri zajemu različnih delov prizora (zgornji del slike je pridobljen prej kot spodnji), kar se pozna tudi kot diagonalni zamik posameznih delov nastale digitalne slike. Govorimo o t.i. učinku “vrteče zaklopke (rolling shutter effect)”, ki nastane, kadar se med slikanjem premika bodisi objekt slikanja bodisi digitalni fotoaparat oz. kamera, s čimer se srečujemo tudi pri aerofotografiranju. Večja ko je hitrost in višina letenja brezpilotnega letalnika, bolj so izrazita popačenja zaradi učinka “rolling shutter”. Popačenja se na pridobljenih posnetkih poznajo kot poševno nagnjeni objekti, ki so v naravi sicer pokončni.

Geavis-rolling_shutter_skew_flickr

Sicer pokončen stolp je na aerofotografiji nagnjen zaradi učinka “rolling shutter”,
ki nastane pri veliki hitrosti brezpilotnega letalnika.
Vir: arstechnica.com

Rešitev Pix4D za odpravo pojava“rolling shutter”

Mali brezpilotni letalniki, ki so zaradi svoje robustnosti vse bolj popularni za profesionalno pridobivanje prostorskih podatkov iz zraka, so tipično opremljeni s fotoaparati CMOS tehnologije, ki so podvrženi pojavu t.i. »vrteče zaklopke (rolling shutter effect)«. Posledica tega pojava so lahko popačene aerofotografije zaradi zamaknjenih delov na sliki.

Več o pojavu “vrteče zaklopke (rolling shutter effect)

Težava nastane, kadar popačene aerofotografije obdelujemo s fotogrametrično programsko opremo, saj zaradi zamaknjenih delov slike nastajajo napake pri obdelavi in analizah prostorskih podatkov. Vse to je nezaželeno, kadar projekt zahteva visoko točnost rezultatov obdelav in analiz.

Švicarsko podjetje Pix4D, ki je letošnjo pomlad izdalo novo različico programske opreme za fotogrametrično obdelavo aerofotografij Pix4Dmapper 2.1, učinkovito odpravlja omenjeno težavo. Gre za prvo komercialno programsko opremo, ki vključuje korekcijo pojava »rolling shutter« in omogoča profesionalnim brezpilotnim letalnikom leteti hitreje in zajeti večja območja površja na Zemlji brez izgube natančnosti.

Na čem temelji rešitev?

Tipična fotogrametrična programska oprema temelji na predpostavki, da v času zajemanja slike fotoaparat miruje, Pix4Dmapper 2.1 pa v svojem korekcijskem modelu upošteva njegovo gibanje. Medtem ko CMOS fotoaparat zajema sliko postopoma vrstico za vrstico pikslov, se namreč tudi sam istočasno premika z letalnikom.

Geavis-rolling shutter

Zaradi gibanja letalnika se spreminja položaj tipala CMOS.
Vir: pix4d.com

Korekcijski model za vsako vrstico pikslov slike izračuna približek položaja fotoaparata z metodo linearne interpolacije položajev fotoaparata na začetku in ob koncu zajema slike. Izračunane vmesne položaje programska oprema nadalje vključi v svoje algoritme obdelave aerofotografij in z njimi korigira zamike na aerofotografiji, ki so posledica pojava »rolling shutter«.

Nova funkcionalnost programske opreme Pix4Dmapper 2.1 tako omogoča, da brezpilotni letalniki v času zajema aerofotografij lahko letijo bistveno hitreje, ne da bi ogrozili natančnost rezultatov nadaljnjih geoprostorskih postopkov.

0
Vaš komentar Prosimo, izpolnite vsa polja, označena z *

Za preklic odgovora kliknite tukaj.

Kategorije

  • Državna uprava in javni sektor (1)
  • Kamnolomi in odprti rudniki (2)
  • Kmetijstvo in gozdarstvo (4)
  • Nepremičnine (3)
  • Predpisi (6)
  • Raziskave prostora (2)
  • Tehnologija (42)
  • Trendi (15)
  • Zemljemerstvo in geodezija (2)

Arhiv

  • december 2018 (1)
  • september 2018 (1)
  • avgust 2018 (1)
  • maj 2018 (1)
  • februar 2018 (1)
  • december 2017 (1)
  • november 2017 (1)
  • oktober 2017 (1)
  • avgust 2017 (1)
  • junij 2017 (1)
  • maj 2017 (2)
  • april 2017 (1)
  • marec 2017 (1)
  • februar 2017 (1)
  • januar 2017 (2)
  • december 2016 (1)
  • november 2016 (1)
  • oktober 2016 (2)
  • september 2016 (2)
  • avgust 2016 (1)
  • julij 2016 (2)
  • maj 2016 (2)
  • april 2016 (1)
  • februar 2016 (2)
  • januar 2016 (1)
  • december 2015 (1)
  • november 2015 (1)
  • oktober 2015 (1)
  • september 2015 (2)
  • avgust 2015 (1)
  • julij 2015 (2)
  • maj 2015 (1)
  • april 2015 (1)
  • marec 2015 (2)
  • februar 2015 (4)
  • januar 2015 (4)

GEOSPACE

Geospace je Geavisov zbirnik domačih in tujih spletnih vsebin o pustolovščinah malih civilnih brezpilotnih letalnikov, o uporabnih vidikih aerofotografiranja in geoprostorskih izzivih za dobrobit življenja in poslovanja.


View my Flipboard Magazine.

Sledite nam

LinkedINYouTubeskype

BODITE OBVEŠČENI


Spoštujemo vašo zasebnost, zato bomo vaš e-naslov uporabljali le za pošiljanje Geavisovih e-novic. Kadarkoli boste želeli, se boste lahko odjavili.
© 2016 Geavis d.o.o.
  • | Informacije o piškotkih
  • | Pravne informacije
  • | Avtorji