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[综合] 用廉价摄像头模块搞个航空测绘正射影像

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发表于 2020-12-19 20:28:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

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提示:本文仅作为技术交流探讨,请注意遵守国家相关法规。


前段时间闲的蛋疼逛淘宝,去著名的垃圾场(褒义词)立华电子看有什么垃圾值得捡,无意间看到有小的插卡摄像头卖,于是乎买了一些回来看看,本来也没抱多大希望,就想着买来做个小监控挂在办公室用。
0.0.jpg

上面那个摄像头的线序已经被前人破解了写在宝贝评论区里,在此就不复述了,附图:
O1CN019yGtQA1fFVnI0dV6n_!!0-rate.jpg

下面那个因为没有线序图所以买的人也少,但是这种东西对于电子工程师来说其实很好分析出来,拆开一看,4个焊点直接找哪个是GND,很明显和大铺铜接在一起的就是,之后就是VCC,VCC很明显就是和电源芯片相连的引脚,之后两个肯定就是触发引脚,至于是高电平触发还是低电平触发也很好分析,万用表打初始电平,要是是0V那就是高电平触发,要是3.3V左右就是低电平触发,反正肯定和默认电平是反的。

如下图所示,上面第一个就不多说了,下面两个都是从黑色外壳里面拆出来的,一个高配(蓝板子)一个低配(绿板子),上面两个绿色的基本都是130万像素左右,下面那个蓝色的是400万像素,镜头也大一些,实测成像效果下面两个拆出来的好于最上面那个裸的,但是中间那个绿板没有声音录制功能,下面那个蓝板声音录制有电流杂音,反倒是最上面那个成像效果最差的没有电流声,反正三个都是各有优缺点没有完美的。最上面那个裸的是没有缓存的方案,或者说缓存芯片内置了,背面就一个TF卡座,下面两个拆出来的背面有两个大的SOP封装的SDRAM,绿色的是钰创的芯片,蓝色的是三星芯片,详见下方安装到飞机上的图片。
0.jpg

绿色模块背面图
IMG_20201220_130939.jpg

这几个摄像头就是傻瓜式的那种,光圈、ISO、焦距、曝光时间什么都不可调都是自动的,而且防抖能力不行,稍微晃动一点点拍出来的东西拖影就比较大。
手里有这么多摄像头,于是乎寻思着这玩意可以干啥用,拿来做监控也不至于用这么多,想着手头还有个测试飞行控制算法的飞机可用,为毛不拿这玩意来搞航测玩玩,于是乎弄了那个400万像素的,把摄像头固定住,背面用椴木板搭一个和PCB平行的平面(直接贴在飞机上肯定不平),然后通过海绵粘在飞机底下。

众所周知,摄像头直接刚性固定在飞机上即使飞机姿态够稳,但是震动也会导致严重的水波纹,因此必须用很软的海绵做减震处理。
1.jpg

摄像头的电源接在飞控系统的电源上,我供电的是5.5V,摄像头上有稳压模块稳到3.3V,所以这个电压是没问题的,也没查过这个电源芯片支持的最高电压是多少,但是5V供电无疑是非常稳妥的。
拍照触发引脚接在飞控的作业信号输出端口上,GPIO模式,初始电平低电平,动作电平高电平,实测触发保持时间100ms比较合适,拍照最小间隔3.5秒,低于这个时间拍照会漏图。
存储卡方面,用的16G,class10级别的TF卡,实测class4和class10区别不是很大,毕竟一张图也才几百K,但是class10的卡在连拍时表现好一些,至于最大支持的卡没实测过,但是根据经验,这种东西一般只能最大支持到32G。
航线方面,由于不知道这玩意的焦距和CCD尺寸,没法根据重叠度计算航线间距,因此选择了很保守的一个参数,飞行高度100米,旁向间距25米,航向触发间距20米,由于这个摄像头高速运动下肯定会有拖影,所以飞行速度调得很慢只有5m/s,而且飞行得时候不能有风,否则飞机抗风姿态调整时的运动能让图像糊一大片。
以下是飞行过程,用的自家公司的地面站和飞控系统,不是PIX也不是任何一款市面上见得到的系统。

飞行地点:四川省绵阳市江油市青莲镇李白故居旁边的河道,对地高度100米,1级阵风,晴
2.jpg

飞行完毕之后的POS数据,虽然我这有几十套RTK,但是这种玩具级别的飞行就没用RTK,随便弄了个自家公司设计的Ublox NEO-M9N的GPS飞的
2.2.JPG

拍出来的图像分辨率2560*1440,每张图片200-550K左右,大小还行,玩具级别,一共拍了114张图片。
2.1.JPG

由于图片大小不大,电脑配置还可以(Thinkpad T14 4750U处理器 40G内存 1T970Pro硬盘)初始化处理3分钟,空三数据8分钟,用的PIX4D 4.4,3D地图标准精度模式.
3.jpg

从空三数据可以看出,这个摄像头拍出来的东西还是可以勉强凑活看下,软件可以正常识别所有图像
3.1.jpg

十分钟后正射影像已经出来了,所有114张图片均有效,出来的图像基本上就是整个飞行区域
4.jpg

细节展示,这个成像质量相对于价格来说已经很不错了,毕竟首件4块5的价格能在100米高拍出这种清晰度,已经超出了我的预期,当然,和我手头的索尼A5100和A7R2相比这个效果就是个垃圾,不过对于业余随便玩玩来说已经很可以了。
由于PIX4D软件功能强大,本来部分图片有水波纹的,也被自动消除掉了,最终出来的正射影像基本上没有水波纹,每个地方看上去都和实际环境一致。

5.jpg

最后是一些报告数据

dsm
dsm_preview.jpg

重叠度
orthomosaic_overlap.jpg

最终正射缩略图
orthomosaic_preview.jpg

本来最近想搞个小运动相机想挂在330飞机上搞个航测玩玩,都已经看上飞萤8了,结果这个摄像头一波操作下来,得,运动相机的钱都省了,再买几个这玩意凑活玩吧。
最后附上一张这个小摄像头100米高度的成像效果图
PICT0043.jpg





第二天更新

由于昨日拍出来的图片很多都有水波纹,只是被软件消除掉了而已,今天决定改进一下减震部分
之前减震海绵用的就是普通包装海绵,硬度较高,今天直接更换了飞行控制系统IMU里面用的特软高回弹特种海绵,日本NITTO出品
IMG_20201220_132427.jpg

昨天飞行的区域太小了,玩着没啥意思,于是乎今天直接把飞行区域扩大3倍,飞行过程中
第三次飞地面站.JPG

飞行完毕返航,整个航线总计9公里多
第三次飞返航.JPG

这次一共拍了408张照片,水波纹几乎没有了,但是清晰度还是那个鸟样
缩略图集合.JPG

导入POS后的飞行轨迹
geotag_position.jpg

跑的快速模式,20分钟出完所有数据,有几张图片由于拍的全是水面所以快速模式没有识别出来,回家用慢速的继续跑一遍


空三数据如下:

空三射线.JPG

出图报告-重叠度
orthomosaic_overlap.jpg

出图报告-dsm 这次的dsm就比较准确,不像昨天下方有一块区域明显就是错的
dsm_preview.jpg

出图报告-正射缩略图
orthomosaic_preview.jpg

正射图局部放大1
正射局部.JPG

正射图局部放大2
正射局部2.JPG

总结,要想拍的好,还是得飞的慢飞的稳海绵足够软特别软。

OVER





刚才这个图片标准精度模式下的数据
空三,只有2张不可用,中间的找回来了
标准精度空三.JPG

标准精度dsm
标准精度dsm.jpg

标准精度正射缩略图
标注精度正射缩略.jpg

正射局部1
标准精度正射1.JPG

正射局部2
标准精度正射2.JPG

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本帖被以下淘专辑推荐:

 楼主| 发表于 2020-12-21 14:06:31 | 显示全部楼层
既然有人想看下飞机,那就勉为其难给你们看下吧飞机轴距380mm,自己乱画的碳纤维机架
电机和螺旋桨是精灵4的电机和精灵4Pro的静音桨,好盈乐天20A电调

电池是4S 9600mAh,放电平台比较低,最耐艹的时候是在单片电芯3.3V的时候
飞控系统是自家的,各位市面上买不到,我也不打算拿出来卖,所以就别多想了,看看就行
IMG_20201221_135215.jpg

飞机就长上图那鸟样,工程测试机所以做的比较丑

IMG_20201221_134433.jpg
飞行控制系统主控就长这样,整体飞行控制性能基本和DJI A2差不多,支持常见的旋翼机,固定翼,垂直起降固定翼

IMG_20201221_134007.jpg
数传,双频段全双工的,通信距离5公里起步,曾经拉到过12公里还有型号,再远就没测试了,因为飞机飞12公里撞山了

IMG_20201221_134131.jpg
GPS,准确来说叫GNSS模块,黑色那个是串口+IIC转CAN总线的,这套飞控的外设除了数传走的都是CAN总线

IMG_20201221_134345.jpg
电源管理模块,随便乱设计的,也就支持6S供电以内的小飞机

捕获.jpg
地面站软件,源码我肯定不可能让各位看,就看个外表图个乐呵,让各位看到源码了我就完蛋了
这个地面站基本上绝大多数飞行方式都支持,什么正射,倾斜摄影,管状航线,物流运输,螺旋搜索

本人不出售成品与套件,本文仅作为技术交流探讨
对灯光表演飞机感兴趣的请联系我,不敢说全行业第一便宜,但是至少应该是第二便宜,不敢说全行业最简单好用功能强大,但至少应该是第二简单好用功能强大




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 楼主| 发表于 2020-12-22 15:41:12 | 显示全部楼层
nai121 发表于 2020-12-22 15:22
不懂具体原理,只是觉得这些插值400万像素所得精度够用吗???外行小白,勿喷谢谢!! ...

这个就是玩具级别的别太认真,瞎捣鼓着玩的,给你看个真正干活用的相机的清晰度,索尼A7R2,4240万像素,300米高空拍的效果

这是一整张照片的缩略图
原图.jpg

这是将这张照片右下角某一块放大后的效果
缩略图.jpg
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发表于 2020-12-19 21:09:41 | 显示全部楼层
本以为是青铜,结果仔细一看竟然是个王者!
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发表于 2020-12-19 22:10:21 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
这个确实优秀,赞一个
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发表于 2020-12-20 00:23:50 | 显示全部楼层
有意思,学习了,软件不错,闲了也玩玩
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发表于 2020-12-20 01:06:48 | 显示全部楼层
多图拼合成一幅,厉害,无人机巡航可以这样玩,哈
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发表于 2020-12-20 15:40:23 | 显示全部楼层
高玩大佬 太强了
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发表于 2020-12-20 18:25:11 | 显示全部楼层
厉害,专业大佬
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发表于 2020-12-20 22:37:40 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
厉害了,坐等版主加精
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发表于 2020-12-21 01:18:43 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
飞机什么情况,有没有介绍下
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发表于 2020-12-21 11:25:52 | 显示全部楼层
能看透不太浑浊的水下?!
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发表于 2020-12-21 14:23:37 | 显示全部楼层
这个历害这个牛B(
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 楼主| 发表于 2020-12-21 14:27:45 | 显示全部楼层
yuanwb1984 发表于 2020-12-21 11:25
能看透不太浑浊的水下?!

不知道你指的是哪里,正射影像看上去就是那个效果,至于DSM应该是软件算法问题,毕竟这种基于图像的测距在某些情况下是不太准的,类似于双目测距的远离
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发表于 2020-12-21 14:39:37 | 显示全部楼层
LZ你已经涉嫌违法了。。。
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 楼主| 发表于 2020-12-21 14:44:13 | 显示全部楼层
madaxiazi 发表于 2020-12-21 14:39
LZ你已经涉嫌违法了。。。

你想多了,那里刚好出了禁飞区了,而且也不是人口密集区,飞行高度没有超过真高120米不需要飞行执照,这个飞机也实名注册过,我也有无人机经营许可证
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 楼主| 发表于 2020-12-21 15:10:46 | 显示全部楼层
madaxiazi 发表于 2020-12-21 14:39
LZ你已经涉嫌违法了。。。
1.已经刚好出禁飞区了,2.飞行高度真高120米以下不需要报备不需要飞行执照更何况这是无人区,3.这个飞机实名注册过,4.我有无人机经营许可证,5.我这的派出所电话是6089110,欢迎举报,派出所就在我楼下,法院和检察院距离我这里不到200米,如果真违法了可以一条龙办理明天就去蹲号,6.说别人违法之前请先自查法律条款,成年人应该对自己的网络言论负责,不要上来就是这也违法那也违法。

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发表于 2020-12-21 15:28:02 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
四川模友,望大佬指点,公司待遇怎么样,垃圾二本生能进吗?
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 楼主| 发表于 2020-12-21 15:39:49 | 显示全部楼层
zynga 发表于 2020-12-21 15:28
四川模友,望大佬指点,公司待遇怎么样,垃圾二本生能进吗?

待遇很差,天天加班,有时候出去测试得测试到半夜11点居然还没加班费,每个项目做完也不给我发项目奖金,我都连续两个月没休息过一天了,公司整天就是压榨员工每一份剩余价值,我的代码和技术成果都是无条件上交公司,只能说我们老板真不是个东西,哎不对,我怎么能说自己不是个东西呢,我们老板很好,疼每一位员工,我们从不加班周末双休朝九晚五。
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