Minden, amit a GS18 I fotogrammetriai kamerájáról tudni érdemes

aktuális

 

Global shutter érzékelő

Biztosan mindenki találkozott már a jelenséggel, amikor egy mozgó tárgyat próbált lefényképezni, hogy a leképződött képen a mozgó tárgyból csak egy elmosódott paca jelent meg. Ezt a jelenséget ’rolling shutter’ effektusnak nevezik, és abból adódik, hogy a CMOS érzékelőből történő soronkénti információ kiolvasás lassabban történik, mint ahogy a tárgy a valóságban halad. Amíg az objektív előtt egy autó átszáguld egy század másodperc alatt, addig az érzékelő talán még csak az első 30 sort olvasta ki, ezért mire a 720 vagy 1080 sor végére érünk, az eldőlt dominókhoz hasonló elcsúszást láthatunk a képen. Az 1. ábra alsó képén jól látható például, hogy a szemnek is követhetetlen sebességgel forgó hátsó rotor mennyire eltorzul a leképződés során.

Egy fotogrammetriai célra használt felvételen ilyen elcsúszás nem engedhető meg, hiszen a későbbi mérésekhez torzulás mentes képekre van szükségünk. Ugyanakkor az is bebizonyosodott, hogy a földi fotogrammetria azon megoldása, ahol különböző pontokon egyesével megállva egyesével készítjük el a képeket nem túl hatékony. A GS18 I kamerája ezért úgynevezett ’global shutter’ (globális zár) érzékelővel lett ellátva, ahol a pixelek kiolvasása egyszerre történik, nem pedig soronként mint a ’rolling shutter’ esetén (2. ábra). Mivel így a teljes kép egy adott időpillanatban képződik le biztosak lehetünk, hogy a menet közben készített képek is torzulás-mentesek lesznek.

1. ábra: Rolling shutter effektus
2. ábra: Információ kiolvasás a különböző szenzorokból

 

 

 

 

 

 

 

Felbontás: 1.2MP

A műszer specifikációit böngészve talán ez a legmeglepőbb paraméter, amivel szembesülünk. Hogyan lehetséges, hogy egy 2020-as csúcstechnológia egy olyan felbontású kamerán alapul, ami kis jóindulattal már egy 10 éves ’kevésbé’ okos telefonban is elérhető volt? Mégis, ha alaposan végig gondoljuk rá kell jönnünk, hogy nem is olyan meglepő ez a választás.

 

A GS18 I megalkotása során az egyik fő szempont az volt, hogy minden mérés megvalósítható legyen közvetlenül a terepen bármiféle utófeldolgozó algoritmustól, sőt internet kapcsolattól függetlenül, ámde ésszerű feldolgozási idő alatt. A fejlesztési cél egy képalkotási képeségekkel kiterjesztett GNSS volt (nem pedig egy lézerszkenner GNSS képességekkel). Ennek megfelelően a GNSS felhasználói gyakorlatból kiindulva a mérés tartományát 2 és 10 méter között határozták meg. Gyakorlati tapasztalatok alapján fejlesztőink arra a megállapításra jutottak, hogy 10 méteres távolságban az 1280 x 960 pixel felbontás (1.2 MP) egy pixelen még mindig milliméter nagyságrendű terepi leképződést eredményez. A felbontás növelésével természetesen a pixel lefedettség is javítható lenne, azonban ez a képek közötti relatív pontosság növekedés nem eredményezne a GNSS mérés bizonytalanságával terhelt abszolút pontosságban (3. ábra lent) jelentős javulást, ellenben a nagy felbontásból fakadó nagyobb fájlméret a feldolgozási idő jelentős növekedését eredményezné. Az 1,2MP kamera tehát egy kompromisszum, ami a kitűzött pontosság és a terepi felhasználhatóság szem előtt tartásával született meg.

 

3. ábra: GS18 I abszolút pontosság

 

 

 

5. ábra: GS18 I látómező

 

Halszem lencse

A GS18 I halszem lencsével van ellátva a látómező szélesítése érdekében. A halszemlencse görbületéből fakadó torzulások természetesen valós időben javításra kerülnek a szoftverben. A kamera látószöge így Hz: 80°/ V: 60°, ami 10m-es távon Hz: 16m és V: 12m látómezőt eredményez. A lencse enyhén lefelé irányul, hogy a közmű árkok is jól felvételezhetők legyenek vele.

5. ábra: GS18 I látómező

Fényérzékenység vs. zársebesség

A mérés során. nagyon fontos. hogy a kamera gyorsan alkalmazkodni tudjon a változó fényviszonyokhoz, hiszen egyrészt a jellemző pontoknak felismerhetőnek kell lenniük, másrészt a háttérben dolgozó algoritmusoknak is tiszta képekre van szüksége. A legoptimálisabb működés elérése érdekében a következő kompromisszumokat kellett alkalmazni a kamerán:

A kamera fókusza a kép közepére van fixálva 0,5m – ∞ közé, így biztosítva, hogy mindig a közeli objektumok fényereje domináljon.

A fényviszonyok gyors adaptálásában nagy szerepe van a fényérzékenységnek, de mint kiderült csak egy bizonyos pontig, a tapasztalat ugyanis azt mutatta, hogy a túl nagy fényérzékenység egy pont után ront a felvétel minőségén, és zajos képeket eredményez. Ezért a fényérzékenység ISO 800 értékben lett maximalizálva.

Mivel egy dinamikus, mozgó mérő rendszerről beszélünk nem hagyhattunk túl hosszú zársebességet. A tapasztalati úton megállapított 5ms érték úgy lett meghatározva, hogy biztosan ne keletkezzen elmosódás a képen, de mégis annyi fényt engedjen be a rendszer amennyit csak lehetséges.

 

 

 

 

 

 

Ahogy a címben is ki volt emelve a GS18 I kamerája egy fotogrammetriai kamera. Minden eleme arra lett kihegyezve, hogy a lehető legpontosabb mérések legyenek elvégezhetők az elkészült képeken. A jelmondat hatékonyság az esztétikum felett. Éppen ezért nincs értelme a GS18 I kameráját adatlap szinten összehasonlítani a mai okos eszközökben megtalálható sok megapixeles HDR kamerákkal. A GS18 I kamerája egy egyedülálló fotogrammetriai munkafolyamathoz optimalizált egyedi kamera megoldás, ami minden tulajdonságával a munkafolyamat hatékonyságát és pontosságát támogatja. Sajnos bele kell törődnünk, hogy nem a GS18 I kamerájával fogjuk a családi képeinket készíteni a jövőben, de talán ez a kis áldozat belefér cserébe a Visual Positioning által teremtett új mérési lehetőségekért.

A következő bejegyzés a GS18 I háttér folyamatairól fog szólni, tarts velünk akkor is.