1. Principali criticità nella fotografia aerea con droni di grandi dimensioni e requisiti hardware
Nelle operazioni pratiche di fotografia aerea, i droni di grandi dimensioni si trovano spesso ad affrontare quattro tipi di criticità che influiscono sull'efficienza del compito e sulla qualità dei dati, con ogni criticità che impone requisiti chiari e rigorosi sul modulo fotocamera montato:
- Perdita di dettagli durante il movimento ad alta velocità: Durante il rilevamento e la mappatura, i droni devono viaggiare a velocità di 40-60 km/h. I moduli convenzionali tendono a produrre bordi sfocati degli oggetti a causa di frame rate insufficienti. Pertanto, il modulo deve presentare frame rate elevati + pixel elevati per garantire che i dettagli catturati durante il movimento possano essere utilizzati per la calibrazione post-coordinata.
- Squilibrio della qualità dell'immagine in caso di improvvisi cambiamenti di luce: Il monitoraggio della protezione delle piante agricole deve coprire il periodo della rugiada mattutina, il periodo di irrigazione di mezzogiorno e il periodo di valutazione della crescita serale. Le immagini sono soggette a problemi come "rumore eccessivo in condizioni di scarsa illuminazione, sovraesposizione in condizioni di forte illuminazione e volti scuri in controluce". Il modulo deve avere forti capacità di regolazione dinamica per garantire una qualità dell'immagine costante durante tutto il giorno.
- Conflitto tra integrazione del drone e autonomia: Sebbene i droni di grandi dimensioni abbiano una forte capacità di carico, lo spazio interno è limitato. Inoltre, se il modulo si basa sulla porta USB del drone per l'alimentazione, potrebbe subire frequenti disconnessioni a causa di una potenza insufficiente. Il modulo deve bilanciare "dimensioni compatte" con "alimentazione indipendente e stabile" per evitare di occupare un'eccessiva capacità di carico e spazio.
- Carenze di affidabilità in ambienti complessi: Le indagini di soccorso di emergenza incontrano spesso forti vibrazioni ad alta quota e grandi differenze di temperatura. I moduli possono subire deviazioni dell'obiettivo e scarso contatto dei componenti. Il modulo deve avere un design resistente alle vibrazioni e alle temperature per garantire 2-3 ore di funzionamento continuo senza interruzioni.
2. Soluzioni alle criticità e supporto dei parametri per il modulo fotocamera USB UHD IMX334
Prendendo di mira le criticità di cui sopra, il modulo forma un ciclo "criticità - parametro - soluzione" attraverso la progettazione mirata dei parametri principali, piuttosto che l'accumulo di prestazioni superficiali. I vantaggi specifici si riflettono nei seguenti quattro aspetti:
1. 4K@60FPS + 2,0μm Pixel: Risolvere la perdita di dettagli durante il movimento ad alta velocità e migliorare l'accuratezza dei dati di rilevamento
Per i moduli convenzionali a 30FPS, quando un drone viaggia a 50 km/h, ogni fotogramma dell'immagine produrrà uno spostamento di circa 0,28 metri, con conseguente sfocatura dei dettagli degli oggetti. Tuttavia, l'uscita 4K@60FPS del modulo riduce l'intervallo tra i fotogrammi a 16,7 ms, riducendo lo spostamento a 0,23 metri. In combinazione con le dimensioni dei pixel grandi di 2,0μm che aumentano l'assorbimento della luce per pixel, i bordi degli oggetti rimangono nitidi anche durante il movimento veloce, eliminando la necessità di ripristino dei dettagli post-elaborazione tramite algoritmi.
Inoltre, gli 8MP di pixel effettivi forniscono pixel ridondanti oltre la risoluzione 4K (3840×2160). Dopo la fotografia aerea, le aree locali possono essere ritagliate e ingrandite di 1,5 volte, consentendo comunque l'identificazione delle macchie di malattie fogliari. Ciò riduce la necessità di rifare i voli a causa di dettagli insufficienti e migliora l'efficienza del monitoraggio agricolo.
2. Combinazione di tecnologia WDR + DOL: affrontare lo squilibrio della qualità dell'immagine in caso di improvvisi cambiamenti di luce e abilitare il funzionamento tutto il giorno
Per affrontare i problemi di luce in momenti diversi, il modulo adotta una soluzione di "collaborazione a doppia tecnologia":
- In condizioni di forte luce di mezzogiorno, la tecnologia DOL acquisisce e sovrappone 2-3 fotogrammi di immagini con esposizioni diverse, espandendo la gamma dinamica a oltre 120 dB. Ciò impedisce alle foglie delle colture di apparire "tutte bianche" a causa della forte riflessione della luce e consente una chiara distinzione dei gradi di arricciamento delle foglie.
- Per la scarsa illuminazione mattutina e la retroilluminazione serale, la tecnologia WDR bilancia la luminosità delle aree chiare e scure. Nel frattempo, il filtro IR da 650 nm filtra il rumore infrarosso nella nebbia mattutina, evitando immagini con sfumature rosse e rumore eccessivo in ambienti con scarsa illuminazione. Ciò garantisce che i dati sulla crescita delle colture catturati durante il periodo della rugiada possano essere utilizzati per l'analisi comparativa.
3. Dimensioni 38mm×38mm + 75mm×42mm + alimentazione DC12V: bilanciare l'integrazione e l'autonomia e adattarsi allo spazio del corpo del drone
Lo spazio interno riservato ai moduli fotocamera nei droni di grandi dimensioni di solito non supera 50mm×50mm×80mm. Le dimensioni del modulo con guscio (38mm×38mm + 75mm×42mm) possono essere facilmente integrate nel vano dell'apparecchiatura senza la necessità di modificare la struttura del corpo del drone. Allo stesso tempo, l'alimentazione indipendente DC12V (corrente di funzionamento 600mA) si adatta direttamente ai pacchi batteria al litio da 12 V comunemente utilizzati nei droni, evitando di fare affidamento sull'alimentazione della porta USB. Inoltre, il design a basso consumo energetico da 600 mA rappresenta una piccola percentuale del consumo energetico nei droni con batterie di capacità convenzionale, supportando il funzionamento continuo a lungo termine senza la sostituzione della batteria a metà attività.
4. Processo SMT + AA + conformità ROHS: migliorare l'affidabilità in ambienti complessi e ridurre i rischi di guasto
Prendendo di mira gli ambienti difficili dei soccorsi di emergenza, il modulo migliora la durata dal punto di vista del processo:
- SMT assicura una precisione di saldatura di 0,1 mm per chip, condensatori e altri componenti, consentendo la resistenza a vibrazioni ad alta frequenza inferiori a 200 Hz e prevenendo interruzioni dell'imaging causate da componenti allentati.
- Il processo AA (Active Alignment) controlla la deviazione del centro ottico tra l'obiettivo e il sensore entro ±0,01 mm. Anche se esposto a differenze di temperatura da -10℃ a 40℃, non vi è sfocatura dell'immagine causata dalla deviazione dell'obiettivo, garantendo l'acquisizione accurata delle posizioni del personale e dei dettagli del terreno durante le indagini di soccorso.
- Il processo conforme a ROHS utilizza materiali in resina resistenti alla temperatura, impedendo la volatilizzazione di sostanze nocive che corrodono i componenti ad alte temperature e prolungando la durata del modulo in ambienti esterni difficili.
3. Implementazione del valore basata sullo scenario: dai vantaggi dei parametri al miglioramento dell'efficienza operativa pratica
I vantaggi dei parametri del modulo non sono solo teorici; possono risolvere efficacemente i problemi pratici nella fotografia aerea con droni di grandi dimensioni e tradursi in un miglioramento dell'efficienza operativa:
- Scenario di rilevamento e mappatura: L'elevato frame rate (4K@60FPS) e l'alta risoluzione consentono ai droni di catturare dettagli più nitidi degli oggetti durante la navigazione. Non è necessario ripetere la verifica delle aree sfocate durante la post-elaborazione, riducendo la rilavorazione e accorciando indirettamente il ciclo di rilevamento per una singola area.
- Scenario di ispezione energetica: L'effetto collaborativo delle tecnologie WDR e DOL migliora significativamente l'effetto di imaging di torri e conduttori elettrici in ambienti retroilluminati. Ciò evita giudizi errati di rischi nascosti come danni agli isolatori e rottura dei trefoli dei conduttori a causa di immagini sovraesposte o sottoesposte, migliorando l'accuratezza e la sicurezza dell'ispezione.
- Scenario di soccorso di emergenza: La stabilità dell'alimentazione indipendente DC12V e il design resistente alle vibrazioni riducono la probabilità di guasto del modulo durante forti vibrazioni ad alta quota e frequenti virate. Ciò garantisce un'uscita di immagini continua e stabile durante le indagini di soccorso, fornendo al comando a terra riferimenti di immagini coerenti in loco e prevenendo ritardi nelle decisioni di soccorso a causa di interruzioni delle apparecchiature.
- Scenario di monitoraggio della protezione delle piante agricole: La ridondanza di 8MP di pixel e il vantaggio di rilevamento della luce dei pixel da 2,0μm assicurano che le immagini delle colture catturate in periodi di scarsa illuminazione mostrino ancora chiaramente la crescita delle foglie e i segni di parassiti/malattie. Ciò elimina la necessità di restrizioni rigorose sull'orario di funzionamento ed espande la finestra per il monitoraggio agricolo.
È evidente che il valore principale di questo modulo risiede nella "corrispondenza precisa tra i parametri e i requisiti dello scenario". Affrontando le criticità pratiche nelle operazioni, fornisce un supporto hardware più affidabile ed efficiente per la fotografia aerea con droni di grandi dimensioni, piuttosto che fare semplicemente affidamento sull'accumulo di parametri elevati.
