Quadcopter Fotogrammetrie - 💡 Fix My Ideas

Quadcopter Fotogrammetrie

Quadcopter Fotogrammetrie


Auteur: Ethan Holmes, 2019

Tegen het einde van mijn afstudeerprogramma in mediakunst en computerwetenschappen, zat ik vast aan een scriptie waar ik niet langer veel belangstelling voor had. Ik was mijn motivatie kwijt en vreesde dat ik in een onbeslagen toekomst terecht zou komen met een project dat ik niet kon ' Ik breng mezelf naar volledigheid en verwachtingen, inclusief mijn eigen, onvervulde verwachtingen. Omstreeks deze tijd had een vriend van me zich aangemeld voor een klas die naar Cuba zou gaan. Dit was een kans die ik niet kon missen, dus ik heb me aangemeld. Dit avontuur leidde me naar vele anderen, waaronder het ontstaan ​​van wat mijn nieuwe stelling zou worden.

Ik ben lang een enthousiaste R / C-vlieger geweest. In mijn jeugd bouwden mijn vader en ik een klein vliegtuig op balsahout met gasmotoren. Het was aan een touw vastgemaakt en je kon alleen in een cirkel vliegen. Het arme vliegtuig heeft zijn eerste vlucht niet overleefd. Dat heeft mijn R / C-ervaring jarenlang afgesloten, omdat we het ons niet konden veroorloven het opnieuw te bouwen. De prijs van alle dingen die R / C op dat moment maakte, maakte het voor velen kostbaar.

Een paar jaar geleden ontdekte ik de hobby opnieuw. Ik kocht een kleine R / C-helikopter voor mijn broer en was verrast door de kwaliteit, vliegtijd en wendbaarheid. Ik begon wat onderzoek te doen en vond een geheel nieuwe, meer betaalbare wereld van R / C. Deze revolutie was vooral te danken aan de opkomst en verspreiding van lithium-polymeerbatterijen en borstelloze motoren, die dure, rommelige gasmotoren verving en elektrische modellen een meer realistische propositie maakte. En zo begon mijn obsessie.

Het begon met kleine helikopters. Toen bouwden grotere helikopters uit delen. Dit leidde tot vliegtuigen, en zo begon ik met het vliegen met FPV (first person view). Kort daarna kwamen tricopters en quadcopters, die volledige driedimensionale bewegingsvrijheid en een zeer stabiel platform voor camera's opleverden.

Toen kwam Cuba, fotogrammetrie en bevrijding van mijn ongeïnspireerde these. Fotogrammetrie is een methode om 3D-modellen van objecten te maken door een serie (meestal honderden) foto's te maken. Het concept is zo oud als moderne fotografie. Wat is veranderd, is het gebruik van digitale foto's en software. De software neemt alle foto's en vergelijkt ze om overeenkomende punten te vinden. Vervolgens gebruikt de software deze punten om de diepte te berekenen.

Via mijn afstudeerprogramma in mediakunsten aan de New Mexico Highlands University reisde ik naar Cuba voor fotografie, fotogrammetrie en een uitwisseling van ideeën. Eén doel was om contact te maken met het kantoor van de historicus, die verantwoordelijk is voor het restaureren van de gebouwen in Oud Havana.

Highlands University werkte ongeveer een jaar met het Georgia O'Keeffe Museum aan de ontwikkeling van het gebruik van fotogrammetrie als een instrument voor conservering en behoud. We hoopten deze eenvoudige en goedkope technieken met leden van het Office of the Historian te delen. We namen contact met ze op, leerden meer over wat ze deden en demonstreerden de methoden die we hadden ontwikkeld voor het documenteren van historische objecten en sites met behulp van fotogrammetrie. Ze waren erg enthousiast en boden ons de mogelijkheid om fotogrammetrische modellen van verschillende gebouwen en structuren te maken.

Dit was mijn eerste echte kans om fotogrammetrie in het veld te gebruiken, en ook ik was onder de indruk van wat mogelijk was. Tijdens het werken aan het documenteren van verschillende structuren, werd het echter duidelijk dat we werden beperkt door foto's te nemen op grondniveau, waardoor gaten in de beelden werden gecreëerd. Nadat we een voorlopig model van Hotel Santa Isabel hadden gerenderd, ontdekte ik dat alles boven het gezichtsveld onvermijdelijk in de gegevens zou verschijnen als zwarte gaten in plaats van als een solide 3D-model.

Ik begon verschillende manieren te bedenken om een ​​volledig beeld van het gebouw te krijgen. Een voor de hand liggende methode zou zijn om een ​​hydraulische lift te huren, maar dat zou kostbaar en onpraktisch kunnen zijn in krappe ruimtes. Helikopters zouden kunnen werken, maar zouden ook kostenbesparend zijn. Toen sloeg het me: ik kon multirotor R / C-vliegtuigen gebruiken om de ontoegankelijke gebieden te fotograferen. Mijn passie voor fotografie en de R / C-wereld kwamen op een prachtige manier samen.

Toen ik terugkwam uit Cuba ging ik meteen aan het werk. Ik was pas onlangs begonnen met het experimenteren met het bouwen van quadcopters, en degene die ik bezat, had betere dagen gekend. Maar ik ging door en begon het te modificeren om een ​​camera te dragen voor mijn proof-of-concept-build. Mijn eerste test gebruikte een GoPro Hero HD-set voor time-lapse en mijn huis als onderwerp. Ik heb 200 foto's gemaakt en de resultaten, hoewel niet mooi, waren zeer bemoedigend. Ik ging op zoek naar een speciaal gebouwde quadcopter als een gestabiliseerd cameraplatform om fotogrammetrische modellen van grootschalige structuren te maken.

Vanaf het begin was ik vastbesloten dat het betaalbaar en toegankelijk zou zijn en ik hoopte dat mijn idee anderen zou kunnen inspireren en informeren. In de eenvoudigste vorm kan fotogrammetrie worden gedaan met een compacte digitale camera en een laptop met verrassend goede resultaten. Maar naarmate de gewenste kwaliteit van het afgewerkte model toeneemt, nemen de hardwarevereisten en verwerkingstijd dramatisch toe.

Nadat ik de nieuwe quadcopter had gebouwd, begon ik met het testen en verzamelen van gegevens. Het werkte perfect. Ik verzamelde honderden foto's om te verwerken en veranderde in een compleet 3D-model van het historische gebouw met meerdere verdiepingen dat mijn onderwerp was. Toen de foto's waren verwerkt en een compleet model was gemaakt in software, concludeerde ik dat mijn methodologie degelijk en volledig uitvoerbaar was als een nuttig hulpmiddel voor fotogrammetrie van grootschalige structuren.

In samenwerking met de veldtest, heb ik een blog gemaakt om iedereen te helpen die mogelijk geïnteresseerd is in het starten met een eigen quadcopter. Uav3-d.info heeft artikelen over zowat elk concept van quadcoptervlucht, zodat deze technologie zelfs door de meest oningewijde kan worden gebruikt.


MIJN SETUP

MULTIROTOR: Speciaal gebouwd met behulp van onderdelen grotendeels van rctimer.com met een APM 2.5-controllerkaart van diydrones.com. Het heeft 30-amp SimonK ESC's (elektronische snelheidsregelaars) en 900kV-motoren met 10 × 4,7 "koolstofvezel rekwisieten.

CAMERA: Canon PowerShot met aangepaste CHDK-firmware, waarmee de camera in RAW-indeling kan fotograferen en automatisch foto's kan maken.


Fotogrammetrie Tips

  1. Een digitale camera met vaste brandpuntsafstand is het beste.
  2. Zorg ervoor dat uw foto's elkaar 60% tot 80% overlappen.
  3. Maak de foto's horizontaal op uw object en op een uniforme afstand.
  4. Eenvormige verlichting is belangrijk voor het maken van goede modellen.
  5. Verwerk de afbeeldingen in Agisoft PhotoScan.
  6. Modellen van lage kwaliteit kunnen op een laptop worden gegenereerd. Hoogwaardige modellen vereisen multi-GPU-systemen met 128 GB RAM.
  7. Voor kleine modellen kunt u wegkomen met 30 tot 60 foto's. Grotere modellen (zoals gebouwen) kunnen duizenden afbeeldingen vereisen. Hoe meer foto's, hoe beter je kunt bereiken.

Dit artikel verscheen in MAKE Volume 37, pagina 42.



U Bent Wellicht Geïnteresseerd Zijn

Doe mee aan de MAKE Halloween Contest - Deadline Today!

Doe mee aan de MAKE Halloween Contest - Deadline Today!


Doe mee aan de CRAFT Halloween-wedstrijd - Deadline vandaag!

Doe mee aan de CRAFT Halloween-wedstrijd - Deadline vandaag!


5, 4, 3, 2, 1, dingen over Schuyler St. Leger

5, 4, 3, 2, 1, dingen over Schuyler St. Leger


Project: Elephant Block Puzzle

Project: Elephant Block Puzzle






Recente Berichten