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您也许第一反应是#xff0c;摄影测量所需的理想相机#xff0c;是有着超高分辨率的相机#xff0c;但事实可能并非如此相机是非常重要的角色合适的相机产出合适的图像得到合适的重建精度这是相机的重要性。
您也许第一反应是摄影测量所需的理想相机是有着超高分辨率的相机但事实可能并非如此分辨率确实是相机非常重要的指标但绝非唯一指标。
1. 分辨率
分辨率显然是相机必须关注的参数之一更高的分辨率意味着对目标更好的细节解析能力能恢复出更多目标表面细节并带来更高的测量精度。
高分辨率带来的缺点
动态模糊更明显。亮度变低需要加大进光量比如增大光圈或快门时间而增大光圈会让景深减小增大快门时间会让动态模糊更明显。算法处理时间增加。成本增加。
这些问题虽不是那么致命但能够让你不盲目的追求高分辨率最好查阅资料对当前相机厂商的主流分辨率有个大致的了解选择中上分辨率设备不过分追求超高分辨率。
从经验来看无人机图像三维重建有最常用的2000万像素级别次常用4000万像素级别少见的上亿像素级别。
请避免使用图像处理工具后期增加分辨率这除了增加处理时间大部分时候都没有好处并不会带来预期的精度提升还有可能破坏图像参数对应关系。请注意另一种提高分辨率的方式像素内插。例如某相机宣传高达一亿像素你还需参考其传感器画幅是否是真的原生态的一亿像素而不是算法内插得到的。画幅是重要指标看后文小画幅高分辨率很有可能是像素内插出的如果对重建精度要高要求请慎选。一般来说大画幅小分辨率 小画幅高分辨率。
2. 镜头
关注镜头的主要关注点在于焦距和视场角短焦距通常意味着广角镜头有带来更大的视野范围同时却增加了像素的GSDground sample distance并有更明显的像素畸变反之长焦距有着更窄的视野范围但更小的像素GSD以及更小的畸变。 在摄影测量学中一般不会考虑焦距过短和超大广角一方面加大像素GSD对精度没有好处另一方面降低了像素畸变估计的准确性。也不会考虑超长焦和超小窄角在上篇中我们提及到用于三维重建的图片必须满足相邻足够的重叠度60%以上过于窄小的视野使得为满足重叠度必须拍摄超多的图片这带来了更大的计算负担。
在实践中偏向于选择微广角或微长焦用35毫米等效焦距值来初步分析一个镜头的状况是个很好的方法如果这个值是35毫米则通常是一个视野和焦距都很适中的镜头如果这个值是24则它是一个微广角镜头如果是48则是一个微长焦镜头都是比较常见的。现在无人机厂商都比较青睐将相机焦距设计到24~35之间带一些广角可以获取更大的视野也能在满足重叠度的情况下减少采集图片的数量。
3. 传感器
提起传感器画幅是我们最常说的一个参数画幅在胶片时代指的是胶片的尺寸规格现在指的就是相机传感器的尺寸。
全画幅自然比半画幅有更高的图像质量也就是人们常说得底大一级压死人核心关注的是传感器尺寸尺寸越大则进光量越大对画面还原的情况越好暗光拍摄也会更强整体质量更优秀。
如图所示全画幅相机比一英寸相机大2.7倍的面积如果同样产出2000万像素的图片孰优孰劣显而易见。一英寸已经是当前手机相机的天花板而大部分入门级别数码相机大多是APS-C也叫半画幅全画幅相机则位于高端相机之列。 画幅带来的一些优势是无形的采集到同等亮度的图像全画幅要比APS-C使用更低的IOS、更少的快门时间和更小的光圈随之带来更少的噪点更少的运动模糊以及更长的景深。
要想产出高质量的三维模型自然是推荐你使用APS-C半画幅以上的相机但价格成本也是不可忽视的因素画幅往往和价格直接挂钩。如果你现在只是一个初级玩家不必过分追求画幅日常的手机Iphone 15: 1/1.28、消费无人机DJI Mini4 : 1/1.3都在一英寸画幅以下而大疆专用于测绘的行业旗舰Mavic 3E则是4/3英寸的底这些已然足够。而一些专业建模师在选择相机时画幅必定是会重点关心的参数。
4. 快门类型
快门类型是影响图像质量的重要因素。 机械快门 Mechanical Shutter 电子快门 Electronic Shutter 分为卷帘快门Rolling Shutter和全局快门Global Shutter
一般来说机械快门相比电子卷帘快门存在优势原因就是电子卷帘快门的果冻效应由于电子卷帘快门是逐行进行曝光导致不同行曝光的时刻不一样高速移动的目标会出现重复片段也就是果冻效应如下图所示 机械快门则相比而言果冻效应轻微很多大部分几乎无法察觉。
电子全局快门也没有果冻效应因为是全像素同时曝光如下图所示 卷帘快门的一个巨大的优势是价格低廉而且优势十分明显。
参考文献
【图文科普】选好相机成为优秀的三维重建摄影大师的第一步
