[МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Здравствуйте! В этом уроке мы поговорим о видах полезной нагрузки, которые используются на беспилотных летательных аппаратах. На слайде вы видите пять пунктов, которые можно отнести к полезной нагрузке. Это, безусловно, фотокамеры, о которых уже шла речь раньше, это видеокамеры, тепловизоры, лазерные сканеры и какие-то дополнительные устройства. Видеокамеры используются в том случае, когда необходимо выполнить мониторинг местности в том случае, когда оператор будет просматривать видеоряд вручную, глазами. Тепловизоры, тепловизионная съемка, используются для поиска нагретых объектов, например, поиск утечек или незаконных врезок в нефтегазопроводы. Лазерные сканеры, пожалуй, — самая интересная деталь. Это непосредственно съемка местности сканированием, непосредственно геодезический способ получения координат точек. Лазерные сканеры и беспилотники еще несколько лет назад, можно так сказать, были слабосовместимы, во-первых, потому что сканирующие головы не ставили по массе, по потребляемой энергии и по стоимости на беспилотные летательные аппараты. Сейчас уже выпускаются серийные устройства, на которых сканеры работают в полную силу. Безусловно, они уступают по производительности большим пилотируемым системам, где лазерные сканеры и аэрофотосъемочные камеры объединены в единый комплекс, вот, однако они уже выпускаются. Наконец, вспышки, или инфракрасные подсветки, используются для съемки местности с беспилотников в темное время суток. Давайте рассмотрим, какие виды фотокамер используются на беспилотниках. Можно было бы их разделить на четыре группы. К первой группе логично отнести какие-то простые, легкие, дешевые камеры, раньше их называли «мыльницами», сейчас этот сегмент почти исчез, потому что каждый производитель пытается выпустить некий хороший аппарат за приемлемые деньги. Вторая группа наиболее представлена сейчас на рынке — это либо зеркальные камеры, зеркальные камеры имеют хорошую оптику, но достаточно много весят, поэтому их поднимают только достаточно большие самолеты, беспилотники самолетного типа. Или компактные камеры премиум-класса, наиболее востребованные сейчас, пожалуй, у нас. К третьей группе я бы отнес камеры промышленного характера — это устройства, непосредственно выпускающиеся для аэрофотосъемки, в том числе с беспилотников, они, например, не снабжаются видоискателем, они проходят калибровку на заводе-изготовителе, они имеют хорошую геометрию оптики и матрицу. Это действительно дорогие устройства, на порядок дороже предыдущей категории. Либо это встроенные камеры готовых беспилотников. Часто мы даже не знаем их технические характеристики, поэтому и поменять, заменить мы ее не можем. Качество снимка — это, конечно, залог успеха фотограмметрической обработки данных. Какие факторы приводят к снижению качества изображения? Это смаз, шумы, неправильная фокусировка, неправильный выбор экспозиции, дисторсия снимка, а также какие-то хроматические искажения. Вообще в камерах используется в настоящее время два типа затвора — это шторно-щелевой затвор или центральный затвор. Центральный затвор однозначно имеет преимущество перед шторно-щелевым, потому что шторно-щелевые затворы приводят к так называемому временному параллаксу. Из иллюстрации вы видите, что согласно принципу его работы щель проходит в данном случае поперек кадра, за это время камера успевает сместиться на несколько метров, возникает временной параллакс. Соответственно, к недостаткам относительно дешевых камер относятся отсутствие их лабораторной калибровки, уже упомянутый шторно-щелевой затвор или неполный набор ручных настроек. В этой таблице показаны технические характеристики двух камер фирмы Sony. Ну, надо сказать, что Sony, наверное, сейчас самая востребованная марка среди камер, которые ставятся на беспилотники. В таблице приведены характеристики Sony серии Alpha, в данном случае — A5000, и DSC-RX1 — достаточно тоже известная камера. Камеры, которые используются для аэрофотосъемки, традиционно имеют объективы с постоянным фокусным расстоянием, в данном случае они равны, фокусное расстояние — 20 и 35 миллиметров соответственно, и их калибровка выполняется либо в лабораторных условиях, либо самостоятельно, либо учитывается дальше при фотограмметрической обработке именно для данного объектива, для данного фокусного расстояния. Конечно, камера DSC-RX1 в данном случае выигрывает по характеристикам. Она имеет полнокадровую матрицу, которая позволяет работать при плохом свете, при плохой освещенности, то есть в пасмурную погоду. Что значит «полнокадровая»? Смысл в том, что физический размер пиксела, около пяти или шести микрометров, позволяет иметь высокую чувствительность матрицы, то есть в результате сократить время выдержки при фотосъемке. Сократить время выдержки — значит, уменьшается смаз. Детализация изображения высокая, ее можно компенсировать, опять же, высотой съемки. Угол поля зрения для данных камер примерно одинаковый. Угол поля зрения камеры с объективом, который имеет большее фокусное расстояние, естественно, меньше. При этом разрешающая способность на местности, безусловно, выше. Это две связанные между собой вещи. Sony Alfa имеет шторно-щелевой затвор, RX1 имеет центральный затвор, что лучше. И, наконец, последний пункт — это возможность модификации камеры для проведения инфракрасной съемки. Запись данных в ближнем инфракрасном диапазоне позволяет рассчитать ряд индексов, самый известный из них — индекс NDVI, он применяется для решения экологических задач. На следующем слайде вы как раз можете видеть примеры растров — это могут быть как отдельные снимки, так и фрагменты ортофотопланов, полученных по данным фотограмметрической обработки, полученных с беспилотников с использованием информации, записанной камерой в ближнем ИК диапазоне. Синтезированные цвета позволяют, в частности, отделить хвойные породы от лиственных или наоборот — выявить сухие или усыхающие деревья среди здоровых деревьев в лесу. Конечно, такое разделение может быть произведено оператором или экологом каким-то образом вручную по данным снимка или ортофотоплана, однако, безусловно, современные геоинформационные технологии позволяют автоматизировать выделение таких объектов, в частности, найти все сухие деревья на большом участке местности. На следующем слайде показано влияние дисторсии при фотограмметрической обработке снимков. Дисторсией называется геометрическое искажение снимка, связанное с разным увеличением объектива по площади всего кадра. Геометрически дисторсия проявляется в том, что прямые линии перестают быть прямыми. Другими словами, снимок из идеальной центральной проекции становится искаженным геометрически. Здесь показаны подушкообразная и бочкообразная дисторсии. Достаточно значительные искажения вносятся в координаты точек местности, если дисторсия не будет учтена. Каким образом можно бороться с влиянием дисторсии при фотограмметрической обработке? Либо необходимо использовать дорогие камеры, возможно, они прошли калибровку на заводе-изготовителе, имеют паспорт, и дисторсия учтена в виде параметров. Второй вариант — это производить калибровку самостоятельно и вводить коэффициенты дисторсии в цифровую фотограмметрическую станцию при обработке. Ну и наконец, третий вариант — это создавать модель местности методом фототриангуляции с использованием способа связок, так называемой самокалибровкой. На следующем слайде представлена промышленная камера — Leica RCD-30. Такие камеры обеспечивают аэрофотосъемку в случае сопровождения воздушного лазерного сканирования, то есть входят в состав соответствующих комплексов. Это среднеформатная камера, она имеет 60-мегапиксельную матрицу, причем в диапазоне как оптическом, так и ближнем инфракрасном, сменный центральный затвор, высокоточная геометрия матрицы. Камера комплектуется сменными объективами 50 и 80 миллиметров, что позволяет использовать ее на разных высотах. Интересно, что такие камеры снабжаются двухосевым компенсатором сдвига. Компенсатор сдвига приводит к отсутствию смаза на снимке при больших скоростях движения камеры. В случае беспилотных летательных аппаратов скорости не столь значительны, допустим, средняя скорость может быть 50 км/ч — компенсатор сдвига в этом случае не требуется. Но в случае большой авиации скорости съемки существенно возрастают — 200 км/ч и более, поэтому там необходим компенсатор сдвига. Пространственное разрешение такой камеры будет составлять 15 сантиметров на высоте 3780 футов, это около 1 километра 150 метров с объективом 50 миллиметров. Вес камеры четыре килограмма. Такая камера, в частности, устанавливается на некий аппарат — Leica Heli, который вы видите на слайде. И, наконец, важная часть полезной нагрузки — это непосредственно подвес камеры. Необходимо упомянуть о том, что подвесы могут быть одно-, двух- или трехосевые. Подвес камеры — достаточно важный элемент. Почему? Потому что он позволяет стабилизировать камеру в полете, например, когда коптер летит и действует боковой ветер, коптер сильно наклонен, мы хотим выполнить плановую аэрофотосъемку, значит, подвес отклоняет камеру строго в надир. Подвес может отклонять камеру до углов вплоть до 90 градусов, что используется для фасадной съемки. Также подвес может управляться автопилотом и снимать точку с известными географическими координатами. Такой способ съемки используют для событийной съемки.
