Drone Gimbal Camera Systems: Principles and Applications

Bezpilotné letecké vozidlá (UAV) be?ne prená?ajú trik- U?ito?né za?a?enie kamery na zachytenie stabilnych a vysokych kvalitnych snímok. Gimbal fotoaparátu je motorizovany dr?iak, ktory dr?í vidite?né - svetlo (elektro - optické, EO) a/alebo infra?ervené (IR) senzory a pou?íva sp?tnú v?zbu Gyro/IMU na zru?enie pohybu lietadla. Aktívnym naklápaním a otá?aním pozd?? viacerych osí si Gimbal udr?uje hladinu fotoaparátu napriek pohybu alebo vibráciám robotov. Ako vysvet?uje jeden odvetvovy zdroj, gimbal ?minimalizované ne?iaduce pohyby a vibrácie pre hladké a stabilné zábery“ s pou?itím motorov a inerciálnej meracích jednotiek (IMU). Táto stabilizácia umo?ňuje robotom kamery zaznamenáva? jasné, video s vysokym rozlí?ením aj vo veternych alebo dynamickych podmienkach. Napríklad integrované gimbály ?Dajte fotoaparátu alebo senzora - Prakticky vibráciu - vo?ny pohyb“, ktory produkuje svie?e letecké fotografie a video.

Obrázok: Axisová kamera pre osi (DJi Phantom 4) s kefovymi motormi a senzormi, ?o umo?ňuje nezávislú kontrolu nad vybo?ením, vy?kou a rolkou. To kompenzuje pohyb dronov, aby sa fotoaparát stal stabilnym.

Moderné gimbalské dr?iaky zvy?ajne pou?ívajú 3 - Stabilizácia osi (Ovládanie vybo?enia, tónu a rolu) pre riadenie úplnej orientácie. (Niektoré men?ie u?ito?né za?a?enie pou?ívajú 2 - Axis Droby, ktoré stabilizujú iba ihrisko a rolu; ve?mi ve?ké systémy pridávajú 4. ?vy?ah“ osi pre extra vertikálnu kompenzáciu pohybu.) Elektrické motory bez kefiek poháňajú ka?dú os, riadené palubami sníma?ov IMU (gyroskopy a akcelerometre) a ovláda?. Spolo?ne detekujú pohyb a aplikujú pohyby v reálnom ?ase. Napríklad, ak sa drón nakloní dopredu, motor tónu nakláňa fotoaparát sp?? na vyrovnávanie. Vysledkom je hladké video aj po?as rychlych manévrov. Preto sa uav gimbals stal nevyhnutnym pre letecké zobrazovanie: eliminujte ne?iaduci pohyb fotoaparátu a umo?nite robotom zachyti? ostré, profesionálne - kvalitné zábery.

Senzory kamery EO/IR

U?ito?né za?a?enie dronov Elektro - Optical (EO) a infra?ervené (IR) senzory (?Dual EO/IR Gimbal“). Fotoaparát EO je konven?ná vidite?ná - vidite?ná - svetelná kamera (?asto HD alebo 4K), zatia? ?o IR senzor je zvy?ajne tepelnou kamerou, ktorá detekuje teplo. Fotoaparát EO zachytáva jemné vizuálne detaily pre denné scény; IR fotoaparát sníma tepelné podpisy, tak?e operátori m??u ?vidie?“ v tme alebo dymom, hmle a lístia. V praxi poskytuje EO/IR Gimbals Duálne - spektrum Vedomie: Za denného svetla dáva kanál EO farbu alebo nízke - svetelné obrázky a v noci IR kanál zvyrazňuje teplé objekty (?udia, motory, po?iare) svojím termálnym kontrastom. Napríklad tepelné roboty pou?ívajú ?o?ovky naladené na infra?ervené vlnové d??ky a interné obrazové procesory na preklad tepelnych vzorov do vidite?ného videa. Vo v?etkych prípadoch je zostava fotoaparátu (EO alebo IR) namontovaná na gimbal, tak?e pri letí dron zostane stabilny.

Na palube spracovania obrazu

Mnoho pokro?ilych gimbalskych systémov zah?ňa palubnú elektroniku na spracovanie videa v reálnom ?ase. Napríklad vytvorené - v procesoroch m??u vykonáva? stabilizáciu videa, vylep?enie kontrastu a dokonca aj úlohy umelej inteligencie, ako je detekcia automatizovaného objektu alebo sledovanie. Niektoré EO/IR Gimbals ponúkajú funkcie, ako napríklad Live Geo - Ozna?ovanie alebo ur?enie cie?a. Moderné systémy m??u zaisti? Pohyblivy objekt automaticky a udr?ujte ho v rámci v rámci - tak - nazyvané ?Auto - Sledovanie“ - kombináciou algoritmov vízie s riadením pohybu Gimbalu. V skuto?nosti m??e Gimbal Rig identifikova? vozidlo alebo osobu a potom zabi? fotoaparát, aby ho hladko sledoval. Tieto schopnosti sa ?asto spoliehajú na palubny po?íta? dronov a na vyhradeny procesor spolo?nosti Gimbal, ktory spolupracuje. Stru?ne povedané, u?ito?né za?a?enie dronom Gimbal nielen stabilizuje fotoaparát mechanicky, ale tie? poskytuje skuto?né spracovanie obrazu ?asu (napr. Stabilizácia videa, sledovanie objektov a vylep?enie) pre lep?ie situa?né povedomie.

K?ú?ové funkcie

• Vysoké - Zobrazovanie a priblí?enie rozlí?enia: Moderné gimbály nesú fotoaparáty HD alebo 4K pre jasné detaily. Mnohé zah?ňajú optické ?o?ovky so zoomom (?asto 10 × –45 × zv???enie), tak?e operátori m??u identifikova? vzdialené ciele. Napríklad 30 × opticky priblí?enie m??e vyrie?i? malé vlastnosti stovky metrov s minimálnou stratou kvality. Tento sortiment Zoom (niekedy v kombinácii s digitálnym priblí?ením) vyrazne roz?iruje efektívny rozsah sledovania robotov.

• Tepelná infra?ervená kamera: Takmer v?etky EO/IR Gimbals ponúkajú tepelné zobrazovanie s dlhou vlnou (LWIR). Tepelny senzor ?vidí“ teplo, ?o umo?ňuje roboti detekova? ?udí, strojov alebo teplych predmetov v noci alebo ob?trukciami. To je neocenite?né pre úlohy vyh?adávania - a - záchranné, hasi?ské a bezpe?nostné úlohy. Niektoré u?ito?né za?a?enie majú dokonca aj viac IR pásov (napr. MWIR aj LWIR) alebo ochladené tepelné jadrá pre zvy?enú citlivos?.

• Laserovy dia?komer/ozna?ovate?: Vy??ie - koniec Gimbals ?asto integrujú oko s laserovym systémom laser. Laserovy dia?komer rychlo meria vzdialenos? k bodu záujmu, ?o umo?ňuje presné geo - umiestnenie a ozna?ovanie cie?ov. Vo vojenskom alebo prieskumnom pou?ití m??e operátor vynecha? laserovú ?farbu“ na vzdialeny objekt; Odrazeny lú? povie systému presny rozsah tohto objektu. (Niekedy je laserovy ozna?ova? zahrnuty aj na vedenie munície.)

• Automatické sledovanie a analyza videa: Mnoho gimbálov ponúka vytvorené - pri sledovaní videa. Akonáhle operátor vyberie objekt (napr. Osoba alebo vozidlo), trik a fotoaparát ho autonómne sledujú. Pokro?ilej?ie modely zah?ňajú rozpoznávanie zalo?ené na AI (detekcia ?loveka/vozidlá, licencia - ?ítanie tanierov at?.) A geo - oplotenie. Procesor spolo?nosti Gimbal m??e tie? vykona? vylep?enie obrazu (redukcia hluku, nízke zvy?enie svetla) v reálnom ?ase. Tieto inteligentné funkcie znamenajú, ?e robot m??e získa? a udr?iava? zameranie na ciele s minimálnym vstupom operátora.

• Flexibilita viacerych - Senzor: Gimbalské struky sú zvy?ajne modulárne. Jedina ve?a by mohla by? v dome dve alebo viac Kanály: Napríklad vidite?ná kamera na priblí?enie plus tepelnú kameru (a niekedy ?irokú ?o?ovku - uhol ?vyh?adávanie“). V niektorych dizajnoch m??e gimbal rychlo vymeni? medzi senzormi alebo vyh?admi. Napríklad dvojité u?ito?né za?a?enie EO sa pri ?irokom skenovaní m??e prepnú? na ?irokouhly kameru denného svetla a potom priblí?i? teleobjektív na zaujímavom bode. Medzi ?al?ie systémy patria ?pecializované prílohy, ako sú osvet?ova?e Spotlight alebo environmentálne senzory.

?iadosti

Gimbalské fotoaparáty Drone sa pou?ívajú vo ve?mi ?irokej ?kále leteckych misií. Preto?e poskytujú stabilné, viac - spektrálne snímky a údaje, sú nevyhnutné pre úlohy sledovania, kontroly a analyzy. Be?né prípady pou?itia zah?ňajú:

• Doh?ad a prieskum: Vojenské a zákonné práva sa spoliehajú na Gimbals pre ISR (spravodajské informácie, doh?ad, prieskum). Stabilizované u?ito?né za?a?enie EO/IR umo?ňuje UAV pozorova? oblasti záujmu (hranice, bojisky, miesta udalostí) z nadmorskej vy?ky. Gyro -stabilizovany dr?iak zais?uje, ?e aj ke? sa pohyb alebo vrtu?ník pohybuje, fotoaparát zostáva uzamknuty na scéne. To umo?ňuje spo?ahlivú identifikáciu a sledovanie cie?ov (vozidlá, lode, osoby) za r?znych podmienok.

• Odpove? pátrania a záchrany / katastrofy: V prípade mimoriadnych udalostí roboti s Gimbálmi h?adajú nezvestnych ?udí alebo posudzujú ?kody. Tepelny senzor m??e spozorova? tepelny podpis ?loveka v hustych lesoch alebo sutinách, dokonca aj v noci. Akonáhle je cie? nájdeny, fotoaparát s vysokou definíciou overí podrobnosti. Preto?e v SAR je kriticky, skuto?né - ?asové video odkaz (v kombinácii s automatizovanym sledovaním) pomáha pozemnym posádkam rychlo nájs? obete. Po povodniach, po?iaroch alebo zemetraseniach skúmajte infra?truktúru gimbalskych kamier a detegujte hotspoty alebo pozostalych.

• Kontrola, mapovanie a prieskum: Priemyselné bezpilotné lietadlá ?asto prená?ajú gimbály, aby skontrolovali elektrické vedenia, ropné súpravy, potrubia alebo bunkové ve?e. Stabilizovany fotoaparát so zoomom umo?ňuje operátorom jasne vidie? praskliny alebo defekty z bezpe?nej vzdialenosti. Mnoho u?ito?nych za?a?ení obsahuje aj presny GPS a laserovy dia?komer, ktory presne Geo - ozna?í ka?dú fotografiu. V prieskume a fotogrametrii umo?ňuje gimballovaná kamera (najm? s ?o?ovkou smerom k ?o?ovke - uhlov): Stála platforma vytvára ostré prekryvajúce sa obrázky potrebné pre 3D modely. Gimbaly sa tie? pou?ívajú na prieskumy panelov strechy/slne?ného - a precíznu po?nohospodárstvo.

• Monitorovanie ?ivotného prostredia a vo?ne ?ijúcich ?ivo?íchov:Ochrancovia pou?ívajú bezpilotné lietadlá s gimbalskymi kamerami na sledovanie zvierat, monitorovanie lesov, mokradí alebo ?adovcov a ?tudovanie ekosystémov. Napríklad tepelné gimbály m??u spo?íta? zvieratá za úsvitu/súmraku, ke? sú v porovnaní s ?ivotnym prostredím teplé. Snímky EO/IR pomáhajú vedcom mapova? vegetáciu zdravie, lesné po?iare alebo pytliactvo. Schopnos? prepína? medzi farbami a tepelnymi re?imami (a cie?ovou stopou) robí tieto gimbály v?estranné nástroje pre ekologické prieskumy.

• Filmové filmovanie a produkcia médií: Profesionálni tvorcovia a spravodajské posádky Mount Gimbal Camera na bezpilotnych lietadlách pre leteckú kinematografiu. Stabilizátor 3 -osi je rozhodujúci pre hladké, bezplatné zábery pre filmy alebo ?ivé podujatia. Vysoké - koncové gimbály s gyro stabilizáciou umo?ňujú lietanie s ?a??ími kamerami kina a zároveň zachytávajú obrázky kvality. Dokonca aj fandisti pou?ívajú na vyrobu panorám a videí s vysokym rozlí?ením a videá. Stru?ne povedané, Gimbals umo?ňujú kreatívne letecké zábery tym, ?e po?as zlo?itych letovych ciest udr?iavajú stálu a orientovanú kameru.

Obrázok: Viaceré gimbalské kamerové struky (Raven Small UAV System) - stredovy modul poskytuje 360 ??° zorné pole a funguje vo dne alebo v noci. Takéto vymenite?né gimbalské moduly umo?ňujú taktickym robotom rychlo meni? senzory alebo pokry? v?etky smery.

Tieto príklady ilustrujú v?estrannos? gimbalského u?ito?ného za?a?enia. Kombináciou stabilizovanej montá?e, senzorov s vysokym obsahom vykonu (EO, IR, ?o?ovky priblí?enia) a na palube spracovania slú?ia dronom gimbalskych kamier nespo?etné mno?stvo misií. Od bezpe?nostnych hliadok po in?pekciu infra?truktúry a od ?túdií vo?ne ?ijúcich ?ivo?íchov a? po filmovú tvorbu tieto systémy menia pohyblivú UAV na spo?ahlivú leteckú zobrazovaciu platformu.

Zdroje: údaje o technickej literatúre a údajoch vyrobcu opisujú, ako fungujú EO/IR Gimbals. Preh?ady v priemysle si napríklad poznamenávajú, ?e Gimbals pou?ívajú na stabilizáciu fotoaparátov Motors Plus IMUS a ?e systémy EO/IR ponúkajú funkcie, ako je tepelné videnie a priblí?enie. Poznámky k aplikáciám a spravodajské správy dokumentujú ich pou?itie pri sledovaní, vyh?adávaní - a - záchranár, in?pekcia a mapovanie (napr. Ako sa pou?íva na platformách FLIR a ?al?ích platformách UAV). Tieto zdroje potvrdzujú princípy a schopnosti zhrnuté vy??ie.