在本文中，我們提出了三個(gè)重要指標(biāo)來(lái)描述無(wú)人機(jī)攝像機(jī)的分辨率。為了說(shuō)明這些概念，軒展科技將為你講解以下無(wú)人機(jī)攝像頭。

像素分辨率

圖像的像素分辨率是組成圖像的像素?cái)?shù)。它由列和行的數(shù)量表示，例如1920 x 1080，或者直接由像素總數(shù)表示，例如2.1 MP（1920 x 1080 == 273600）。


圖像分辨率說(shuō)明了圖像的尺寸，單單查看分辨率并不能推算出物體在圖像中有多大，以及圖像中的細(xì)節(jié)水平。為了回答這些問(wèn)題，我們有更好的指標(biāo)，例如地面采樣距離和空間分辨率。 

地面采樣距離

地面采樣距離（GSD），以mm / px為單位，是圖像中被觀察對(duì)象中的兩個(gè)相鄰像素的中心點(diǎn)間距。 1mm / px的GSD表示圖像上的一個(gè)像素代表現(xiàn)實(shí)世界中的1mm。GSD較小意味著對(duì)象將顯得較大，并且可以清楚觀察到途中的細(xì)節(jié)。


與像素分辨率不同，GSD取決于相機(jī)與拍攝對(duì)象之間的距離：當(dāng)相機(jī)靠近物體時(shí)，GSD會(huì)提高（較小的值）。對(duì)于魚(yú)眼鏡頭，GSD還取決于對(duì)象在圖像中的位置。圖像中心的對(duì)象的GSD較小（它們看起來(lái)較大），角落的對(duì)象的GSD較高（它們看起來(lái)較小）。

地面采樣距離是攝影測(cè)量和圖像測(cè)量中的重要指標(biāo)。然而它沒(méi)有全描述檢測(cè)和表征圖像中的物體或缺陷的能力。
 

設(shè)想有同一臺(tái)攝像機(jī)在距場(chǎng)景相同距離處拍攝的兩幅圖像。這兩幅圖像具有相同的像素分辨率和GSD。但是，其中一張光線不足，相機(jī)必須增加ISO值或曝光時(shí)間以保持正確的曝光。高ISO會(huì)產(chǎn)生圖像噪點(diǎn)，而而長(zhǎng)時(shí)間曝光會(huì)在相機(jī)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊。這都會(huì)降低圖像的質(zhì)量，并最終降低圖像中的細(xì)節(jié).

空間分辨率

空間分辨率或角分辨率描述了圖像中可見(jiàn)的最小細(xì)節(jié)。與理論GSD相比，空間分辨率可以用不同的單位表示，該單位通常會(huì)考慮模糊，圖像噪聲，對(duì)比度和圖像處理：壓縮，降噪，邊緣銳化等。因此，空間分辨率這個(gè)指標(biāo)可以用來(lái)量化圖像中的細(xì)節(jié)還原能力。

 

空間分辨率通常以“每毫米線對(duì)”表示。該單位用于描述黑白線圖案交替的空間頻率。

2 lp /mm的空間分辨率表示可以在圖像上分辨出每毫米有兩個(gè)周期的圖案（兩條黑線和兩條白線）。這個(gè)數(shù)值如果太低斑馬條圖案則顯示為灰色，因?yàn)楫?huà)面的分辨度太低，黑線和白線混在了一起。

Elios 2拍攝的圖像快照（4K視頻），距USAF 1951分辨率圖表為300毫米。

這個(gè)圖表中最小的解析元素為圖組1，組1（由綠色箭頭指示）。可以看到從圖組1的2號(hào)方塊開(kāi)始，對(duì)比度開(kāi)始顯著降低，并且無(wú)法區(qū)分各個(gè)線條。

通常來(lái)說(shuō)，圖像中心的空間分辨率要比邊緣和角落的要高。空間分辨率是各向同性（方向性）特征。垂直和水平線條圖案的分辨率可能會(huì)大相徑庭。

空間分辨率還取決于相機(jī)的焦距和景深。在Elios 2的情況下，當(dāng)物體距相機(jī)15至30厘米時(shí)，可獲得高的空間分辨率。如果物體距離較近，它將在圖像中顯得更大（較低的GSD），但會(huì)失焦并顯得模糊從而降低了空間分辨率。

Elios2的空間分辨率測(cè)試結(jié)果(單位mm)
 

為了獲得適合的空間分辨率，綜上所述，首先你需要了解無(wú)人機(jī)攝像頭的焦距允許的最短距離，然后在拍攝期間保持此距離。為了幫助飛行員在距檢查對(duì)象的理想距離上飛行，Elios 2具有距離鎖定功能，CockpitApp（Elios 2的控制程序）可以顯示無(wú)人機(jī)到物體的距離以及最終的GSD（以mm / px為單位）。如下表所示，空間分辨率由顏色代碼的平均值表示。

畫(huà)面非常模糊，空間清晰度已經(jīng)開(kāi)始衰減

請(qǐng)注意，使用小屏幕播放畫(huà)面時(shí)會(huì)降低圖像的模糊感，因?yàn)閳D像會(huì)縮小到屏幕分辨率。對(duì)于Elios2來(lái)說(shuō)，當(dāng)您在15到20厘米的距離拍攝時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)不了畫(huà)面其實(shí)已經(jīng)開(kāi)始模糊了。但是請(qǐng)記住，如果您停留在30厘米處拍攝的話，則錄制的4K素材將更加清晰。



除了適當(dāng)?shù)木嚯x外，以下條件通常還可以改善空間分辨率和圖像質(zhì)量：

大量的光線使相機(jī)的ISO保持低的值并且縮短曝光時(shí)間

穩(wěn)定無(wú)人機(jī)可以減少運(yùn)動(dòng)模糊

清潔相機(jī)鏡頭——鏡頭上的指紋也會(huì)使圖像模糊，并可能導(dǎo)致眩光！


不僅僅是分辨率！


空間分辨率是評(píng)估圖像質(zhì)量的重要指標(biāo)。然而其他因素也起著重要作用：

照明技術(shù)

顏色（對(duì)比度，白平衡等）

拍攝時(shí)的角度和朝向

顯示屏質(zhì)量

上面提到的這些要點(diǎn)和相機(jī)并沒(méi)有直接的關(guān)系，而是需要由整個(gè)UAS（無(wú)人機(jī)系統(tǒng)）解決。Elios 2的小尺寸及其耐碰撞性使其可以接近物體并從各種角度對(duì)其進(jìn)行觀察。

而且其*的照明系統(tǒng)可以增強(qiáng)對(duì)3D細(xì)節(jié)的感知，檢測(cè)裂縫，孔洞或凹凸的時(shí)候也會(huì)更加方便。這些功能使得Elios 2檢測(cè)物體的特征時(shí)的效果更上一層樓。


通過(guò)一些練習(xí)，您可以提高飛行技能，并將注意力集中在拍攝上而不再糾結(jié)飛行。牢記本文中介紹的概念，您將大大提高素材的圖像質(zhì)量。

深圳市軒展科技攝像機(jī)產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，包括無(wú)人機(jī)、管道機(jī)器人等等領(lǐng)域都有用到。