Системы камеры с помощью беспилотников: принципы и приложения

Беспилотные воздушные транспортные средства (БПЛА) обычно носят Вторник- Монтированная полезная нагрузка камеры для захвата стабильной, высокой - качественные изображения. Всадка камеры - это моторизованное крепление, которое удерживает видимым - световые (электро - Оптические, EO) и/или инфракрасные (IR) датчики и используют обратную связь Gyro/IMU, чтобы отменить движение самолета. Активно наклоняясь и вращаясь вдоль нескольких осей, кардинг сохраняет уровень камеры, несмотря на движение или вибрацию дронов. Как объясняет один из отраслевых источников, внедорожник ?Минимиза [es] нежелательные движения и вибрации для гладких, устойчивых кадров? с использованием двигателей и инерционной единицы измерения (IMU). Эта стабилизация позволяет беспилотникам записывать ясное, высокое видео с разрешением даже в ветреных или динамических условиях. Например, интегрированные шарниры ?Дайте камеру или датчику на доске практически вибрацию - Свободное движение?, создавая четкие аэродиальные фотографии и видео.

Рисунок: 3 - Осина камера оси (DJI Phantom 4) с бесщеточными двигателями и датчиками, что позволяет независимо контролировать рыскание, высоту и рулон. Это компенсирует движение беспилотника, чтобы сохранить камеру устойчивой.

Современные картины, как правило, используются 3 - Стабилизация оси (Управление рысканием, шагом и рулоном) для полной ориентации. (Некоторые меньшие полезные нагрузки используют 2 - Осины, которые стабилизируют только шаг и рулон; очень крупные системы добавляют 4 -ю ось ?лифта? для дополнительной вертикальной компенсации движения.) Бесщеточные электрические двигатели приводят каждую ось, руководствуясь встроенными датчиками IMU (гироскопы и акселерометры) и контроллером. Вместе они обнаруживают движение и применяют счетчик - движения в режиме реального времени. Например, если беспилотник наклоняется вперед, двигатель тона наклоняет камеру обратно, чтобы выровнять ее. Результатом является плавное видео даже во время быстрых маневров. Вот почему Гимбалы БПЛА стали незаменимыми для воздушной визуализации: они Устранить нежелательное движение камеры и позвольте беспилотникам захватить острые, профессиональные - качественные кадры.

EO/ИК -датчики камеры

Полезные нагрузочные нагрузки в картинках беспилотников часто объединяются Электро - Оптический (EO) и Инфракрасный (IR) датчики (?двойной eo/ir -карман?). Камера EO является обычным высоким разрешением, видимая - Легкая камера (часто HD или 4K), в то время как ИК -датчик, как правило, является тепловой камерой, которая обнаруживает тепло. Камера EO отражает прекрасные визуальные детали для сцен на дневные режимы; ИК -камера чувствует тепловые сигнатуры, чтобы операторы могли ?видеть? в темноте или через дым, туман и листву. На практике, EO/IR Gimbals предоставляют Двойной - Спектр Осведомленность: при дневном свете канал EO дает цвет или низкие изображения, а ночью ИК -канал выделяет теплые объекты (люди, двигатели, пожары) по их тепловым контрассу. Например, тепловые беспилотники используют линзы, настроенные на инфракрасные длины волн и внутренние процессоры изображения, для перевода тепловых схем в видимое видео. Во всех случаях сборка камеры (EO или IR) монтируется на карданке, поэтому она остается стабильной, когда летит беспилотник.

Встроенная обработка изображений

Многие передовые системы Gimbal включают в себя бортовую электронику для обработки видео в режиме реального времени. Например, встроенные - в процессорах могут выполнять видео стабилизацию, улучшение контрастности и даже задачи искусственного интеллекта, такие как автоматизированное обнаружение объекта или отслеживание. Некоторые eo/ir -карлики предлагают такие функции, как живой Geo - Tagging или целевое обозначение. Современные системы могут зафиксировать на Движущийся объект автоматически и держите его в центре в раме - так - называется ?Auto - Branging? - комбинируя алгоритмы зрения с управлением движением Gimbal. По сути, буровая установка в карданке может идентифицировать транспортное средство или человека, а затем побудить камеру, чтобы следовать за ней плавно. Эти возможности часто полагаются на бортовой компьютер беспилотника и специальный процессор в каркасе, работающий вместе. Таким образом, полезные нагрузки в шлюхах беспилотников не только механически стабилизируют камеру, но и обеспечивают реальную обработку изображений времени (например, стабилизация видео, отслеживание объектов и улучшение) для лучшей ситуационной осведомленности.

Ключевые функции

• Высокий - Резолюционная визуализация и масштабирование: Современные шарики несут камеры HD или 4K для четких деталей. Многие включают линзы оптического зум (часто 10 × 45 × увеличение), чтобы операторы могли идентифицировать отдаленные цели. Например, 30 -кратный оптический шкаф для увеличения может разрешить небольшие функции на расстоянии сотни метров с минимальной потерей качества. Этот диапазон масштабирования (иногда в сочетании с цифровым масштабированием) значительно расширяет эффективный диапазон наблюдения беспилотника.

• Тепловая инфракрасная камера: Почти все eo/ir -шалы предлагают длинноволновую инфракрасную (LWIR) тепловую визуализацию. Тепловой датчик ?видит? тепло, позволяя беспилотнику обнаруживать людей, машины или теплые предметы ночью или посредством препятствий. Это неоценимо для поиска - и - Спасание, пожаротушение и задачи безопасности. Некоторые полезные нагрузки даже имеют несколько ИК -полос (например, как MWIR, так и LWIR) или охлажденные тепловые ядра для повышения чувствительности.

• Лазерный дальномер/обозначатель: Высшие - Конец Гимбалы часто интегрируют глаз - безопасная лазерная система. Лазерный дальномер быстро измеряет расстояние до интересующей точки, которая обеспечивает точную геоположение и целевую маркировку. В военном или обзоре использования оператор может сбросить лазерную ?краску? на далекий объект; Отраженный луч сообщает системе точный диапазон этого объекта. (Иногда лазерный обозначатель также включен для руководства боеприпасами.)

• Авто - отслеживание и видео аналитика: Многие карлики предлагают встроенные - в видео -отслеживании. После того, как оператор выбирает объект (например, человек или транспортное средство), каркас и камера будут автономно следить за ним. Более продвинутые модели включают признание на основе AI (обнаружение человека/транспортного средства, лицензию - чтение плиты и т. Д.) И Geo - FENCING. Процессор Gimbal также может выполнять улучшение изображения (снижение шума, низкое повышение света) в режиме реального времени. Эти умные функции означают, что беспилотник может приобретать и поддерживать фокус на целевых показателях с минимальным входом оператора.

• Multi - Гибкость датчика: Стежниковые стручки обычно являются модульными. Одна башня может дома два или более Каналы: например, видимая камера зум -камеры плюс тепловая камера (а иногда и широкий угол ?поиск?). В некоторых конструкциях каркас может быстро обмениваться датчиками или видами. Например, двойная полезная нагрузка EO может переключаться на широкоугольную камеру дневного света при широком сканировании, а затем увеличить телеобъектив на интересный момент. Другие системы включают в себя специализированные вложения, такие как освещения, или датчики окружающей среды.

Приложения

Камеры беспилотников используются в очень широком спектре воздушных миссий. Поскольку они обеспечивают стабильные, много - спектральные изображения и данные, они необходимы для задач наблюдения, проверки и анализа. Общие варианты использования включают:

• Наблюдение и разведка: Военные и правоохранительные дроны полагаются на карбалы для ISR (разведка, наблюдение, разведка). Стабилизированная полезная нагрузка EO/IR позволяет БПЛА наблюдать за интересами (границы, поля битвы, места проведения мероприятий) с высоты. Гирозотоображенное крепление гарантирует, что даже когда движется беспилотник или вертолет, камера остается запертой на сцене. Это обеспечивает надежную идентификацию и отслеживание целей (транспортные средства, лодки, лиц) в различных условиях.

• Поиск и спасение / ответ на катастрофу: В чрезвычайных ситуациях беспилотники с опорными ищутными ищут пропавших людей или оценивают ущерб. Тепловой датчик может обнаружить тепловую подпись человека в густых лесах или обломках, даже ночью. Как только цель найдена, камера высокого - определение проверяет детали. Поскольку время в SAR имеет решающее значение, реальная видеосвязанность времени (в сочетании с автоматическим отслеживанием) помогает наземным бригадам быстро найти жертв. После наводнений, пожаров или землетрясений инфраструктура обследования камеры в кардах и обнаружение горячих точек или выживших.

• Инспекция, картирование и съемка: Промышленные беспилотники часто переносят шарниры для осмотра линий электропередачи, нефтяных буровых установок, трубопроводов или башен для сотовой связи. Стабилизированная камера Zoom позволяет операторам четко видеть трещины или дефекты с безопасного расстояния. Многие полезные нагрузки также включают в себя точный GPS и лазерный дальномер для точности Geo - Tag Каждое фото. При наблюдении и фотограмметрии, камера с тщательным шаром (особенно с надиром - Указывающим широким - Уголм) обеспечивает точное отображение: устойчивая платформа создает четкие перекрывающиеся изображения, необходимые для трехмерных моделей. Гимбалы также используются для крыши/солнечной, панельной обследования и точной сельскохозяйственной визуализации.

• Мониторинг окружающей среды и дикой природы:Защитники используют беспилотники с камерами в кардации для отслеживания животных, мониторинга лесов, водно -болотных угодий или ледников, а также изучают экосистемы. Например, тепловые карлики могут считать животных на рассвете/сумерках, когда они теплые по сравнению с окружающей средой. EO/ИК -образы помогают исследователям наносить на карту здоровье растительности, лесные пожары или браконьерство. Способность переключаться между цветом и тепловыми модами (и нацеливаться на - Track) делает эти Gimbals универсальными инструментами для экологических исследований.

• Кинематографические съемок и производство СМИ: Профессиональные режиссеры и новостные команды гору Gimbal Cameras на беспилотниках для аэрофотографии. Стабилизатор 3 -оси имеет решающее значение, чтобы стать гладким, встряхнуть - Бесплатные кадры для фильмов или живых мероприятий. Высокий - Конец Гимбалс с гирозоном - Стабилизация позволяет летать с более тяжелыми кинотеатрами, пока все еще снимая пленку - Качественные изображения. Даже любители используют камеры с опорным заводом для производства высокого - определение панорамы и видео. Короче говоря, шарниры обеспечивают творческие воздушные снимки, сохраняя камеру устойчивой и ориентированной во время сложных путей полета.

Рисунок: Многочисленные камеры камеры (система малой беспилотной системы Raven) - Центральный модуль обеспечивает поле зрения 360 ° и работает днем ??или ночью. Такие взаимозаменяемые модули кардика позволяют тактическим беспилотникам быстро изменять датчики или покрывать все направления.

Эти примеры иллюстрируют универсальность опорных полетов. Объединяя стабилизированные монтажные, высокие датчики производительности (EO, IR, Zoom Lines) и бортовую обработку, камеры беспилотников служат бесчисленные миссии. От патрулей безопасности до инфраструктуры и от изучения дикой природы до кинопроизводства эти системы превращают движущийся БПЛА в надежную платформу воздушной визуализации.

Источники: Техническая литература и данные производителя описывают, как работают EO/IR Gimbals. Например, обзоры промышленности отмечают, что в Gimbals используются двигатели плюс IMU для стабилизации камер, и что системы EO/IR предлагают такие функции, как тепловое зрение и масштаб. Примечания к заявлениям и новостям документируют их использование в наблюдении, поиск - и - спасение, проверку и картирование (например, как используется на FLIR и других платформах БПЛА). Эти источники подтверждают принципы и возможности, обобщенные выше.