定距拍照曝光距离设置

  1.  计算方法

  在给定地面分辨率情况下,能计算相对航高及影像对应的地面长宽。这样,在给定的航向重叠度条件下,能算出曝光距离(曝光距离 = 影像对应地面宽 * (1 - 重叠度))。重叠度相差5%时,对应的曝光距离差约为30m,因此,若GPS的定位精度在30m左右,设定重叠度大于75%,则能满足规范中对重叠度的要求。

  假定曝光时间为1/2000秒时,若飞行速度为33.33m/s(120km/h),则像点位移为0.023像素;通过反算,则像点位移为1像素时,对应的曝光时间为1/166.7s。即对应飞行速度为33.33m/s时,曝光时间小于1/166时,能满足规范要求。在天气状况适合时,在满足影像质量的前提下,应尽量降低曝光时间。

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         公式:

         相对航高

                  H = f × GSD / a

         式中:

                  H  ——航摄航高,单位为米(m)

                  f   ——镜头焦距,单位为毫米(mm)

                  a   ——像元尺寸,单位为毫米(mm)

                  GSD ——地面分辨率,单位为米(m)

         像点位移

                            δ = v × t / GSD

         式中:

                  δ ——像点位移,单位为像素

                  v­ ——飞机飞行速度,单位为米/秒(m/s)

                  t —— 曝光时间,单位为秒(s)

                  GSD——地面分辨率,单位为米(m)

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         引用规范:

         本文主要参照《CHZ 3005 -2010 低空数字航空摄影规范》以下条款:

4.1.1.1 相对航高

         相对航高一般不超过1500m,最高不超过2000m。

4.1.3 抗风能力

         b)无人机飞行器航摄系统应具备4级风气象条件下安全飞行的能力。

4.1.4 飞行速度

         航空摄影时巡航速度一般不超过120km/h,最快不超过160km/h。

7.1.1像片重叠度

         像片重叠度应满足以下要求:

         a)航向重叠度一般应为60% ~ 80%,最小不应小于53%;

         b)旁向重叠度一般应为15% ~ 60%,最小不应小于8%。

7.2 影像质量

         c) 确保因飞机地速的影响,在曝光瞬间造成的像点位移一般不应大于1个像素,最大不应大于1.5个像素。

2 算例

(1)Canon 5D Mark II 相机

相机安装时,拍摄影像短边方向与飞行方向平行。

相机品牌

相机参数

佳能5D Mark II

CCD尺寸(毫米)

36*24

像元大小(毫米)

0.00641

影像尺寸(像素)

5616*3744

 

焦距       (毫米)

地面分辨率(米)

 相对航高        (米)

影像对应地面长(米)

影像对应地面宽(米)

  飞行速度  (米/秒)

曝光时间(1/秒)

  像点位移(像素)

像点位移为1像素时曝光时间(1/秒)

24

0.2

748.83

1123.20

748.80

33.33

2000

0.023

166.67

35

0.2

1092.04

1123.20

748.80

33.33

2000

0.023

166.67

50

0.2

1560.06

1123.20

748.80

33.33

2000

0.023

166.67

 

焦距       (毫米)

航向重叠80%曝光距离(米)

航向重叠75%曝光距离(米)

航向重叠70%曝光距离(米)

航向重叠80%曝光时间间隔(秒)

航向重叠75%曝光时间间隔(秒)

航向重叠70%曝光时间间隔(秒)

24

149.7600

187.2000

224.6400

4.4928

5.6160

6.7392

35

149.7600

187.2000

224.6400

4.4928

5.6160

6.7392

50

149.7600

187.2000

224.6400

4.4928

5.6160

6.7392

                 

(2)理光 GX 200 相机

相机安装时,拍摄影像长边方向与飞行方向平行。

相机品牌

相机参数

理光

CCD尺寸(毫米)

11.9529*8.9647

 

像元大小(毫米)

0.00328

 

影像尺寸(像素)

3648*2736

       

 

  焦距       (毫米)

地面分辨率(米)

 相对航高        (米)

影像对应地面长(米)

影像对应地面宽(米)

  飞行速度  (米/秒)

曝光时间(1/秒)

  像点位移(像素)

像点位移为1像素时曝光时间(1/秒)

6

0.2

365.85

729.60

547.20

33.33

2000

0.023

166.65

 

  焦距       (毫米)

航向重叠80%曝光距离(米)

航向重叠75%曝光距离(米)

航向重叠70%曝光距离(米)

航向重叠80%曝光时间间隔(秒)

航向重叠75%曝光时间间隔(秒)

航向重叠70%曝光时间间隔(秒)

6

145.9200

182.4000

218.8800

3.2835

4.1044

4.9253

 

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