Die Convertible-Kamera ist da

Eine drehbare Kamera für sich entwickelnde Luftbildanwendungen

Unsere sich schnell verändernde Welt erfordert Luftbildkameras, die produktiver, vielseitiger und kostengünstiger sind. Die umrüstbare WARP Omni-Kamera ist so konzipiert, dass sie im Vergleich zur Satelliten- und UAV-Bildgebung äußerst konkurrenzfähig ist, sodass Sie Ihr Fachwissen in der Luftbildkartierung für ein breiteres Anwendungsspektrum nutzen können.

Heutzutage sind Luftbilder für verschiedene Anwendungen, die über die reine Kartierung hinausgehen, unverzichtbar geworden. Sie werden in Big-Data-Engines genutzt, um verschiedene Aspekte unseres täglichen Lebens zu beeinflussen, von der Stadtplanung bis zur Landwirtschaft. Bilder haben sich vom Rohmaterial zu wertvollen Endprodukten entwickelt. Bei Online-Karten ändert sich die Karte selbst nur minimal, Overlay-Bilder werden jedoch regelmäßig aktualisiert.

Für viele Anwendungen sind relative Änderungen wichtiger als absolute Werte. Solche Anwendungen sind auf die Verfügbarkeit regelmäßig gesammelter Bilder sowie präziser geometrischer, spektraler und radiometrischer Informationen angewiesen. Daher muss die Datenerfassung umfassend und schnell erfolgen und hochauflösende Schnappschüsse großer Gebiete schnell und routinemäßig erfasst werden.

Herkömmliche Luftaufnahmen mit Starrflügelflugzeugen stehen nun im Wettbewerb mit Satelliten oben und kleineren unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs oder „Drohnen“) unten. Obwohl es an räumlicher Auflösung mangelt, bietet die Satellitenbildgebung eine breite Abdeckung, nützliche Aktualisierungsfrequenzen und keine Betriebskosten für Benutzer. Mittlerweile bietet die UAV-Bildgebung eine unübertroffene Auflösung und Benutzerfreundlichkeit, ist jedoch durch kleinere Sensoren und kürzere Flugzeiten eingeschränkt. Luftbildaufnahmen müssen eine hohe Auflösung, lange Flugzeiten, Effizienz und flexible Aktualisierungsraten bieten, um mit Satelliten- und UAV-Lösungen konkurrenzfähig zu bleiben. Der WARP Omni wurde entwickelt, um „mehr und häufiger zu erfassen“.

Stand der Technik Das Schrägkamerasystem besteht aus Nadir- und Schrägsensoren, die entweder metrische Mittelformat- oder Crop-Size-Consumer-Sensoren sein können. Die Mittelformatsensoren bieten bis zu 150 Megapixel und sorgen so für eine hervorragende Abdeckung und Genauigkeit. Ihre Linsen sind von hoher Qualität und erzeugen im gesamten Bildbereich scharfe und verzerrungsfreie Bilder. Sowohl die Objektive als auch der Verschluss werden individuell kalibriert, um eine sehr hohe geometrische und zeitliche Genauigkeit zu erreichen. Die Verschlusszeit kann bis zu 1/2.500 s betragen und sorgt gleichzeitig für eine präzise Synchronisierung in einem Multisensor-Setup. Andererseits erfreuen sich UAV-Schrägkameras mit Crop-Size-Sensoren aufgrund ihrer geringen Kosten und Benutzerfreundlichkeit trotz mangelnder Bildgröße, Objektivqualität, Fluggeschwindigkeit und Abdeckung zunehmender Beliebtheit. Der WARP Omni wurde nicht nur entwickelt, um all das zu bieten nicht nur die Vorteile eines metrischen Sensorsystems zu nutzen, sondern auch in wichtigen Aspekten die doppelte Kapazität zu haben. Durch die Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit und Flexibilität bei gleichzeitiger Kostenkontrolle werden die Gesamtkosteneffizienz und der Return on Investment (ROI) verbessert.Verdoppeln Sie die Ansichten Schrägkameras erfassen Bilder entlang paralleler Fluglinien, wobei orthogonal platzierte Sensoren entlang und über diese Linien richten. Gebäude, die an Fluglinien ausgerichtet sind, liefern bessere Details als solche, bei denen dies nicht der Fall ist. Eine zunehmende Überlappung und die Aufnahme weiterer Bilder führen nicht zu zusätzlichen Details, da Fuzzy-Eingaben keine zusätzlichen Informationen liefern können. UAVs, die mit einzelnen Schrägsensoren ausgestattet sind und im Kreisflugmodus fliegen, können im Vergleich zu herkömmlichen Schrägkameras mit fünf Sensoren präzise 3D-Gebäudemodelle mit weniger Bildern erstellen. Die ausgeprägteren Ansichten sind der Schlüssel zur Verbesserung. Durch die schnelle und präzise Drehung des Kameragehäuses verdoppelt das WARP Omni die einzigartigen Schrägansichten, ohne dass Größe, Gewicht und Kosten wesentlich zunehmen. Im Gegensatz zur Integration vieler schräger Sensoren mit kleinerem Rahmen entfällt bei der Verwendung metrisch kalibrierter, präzise synchronisierter Sensoren mit großem Rahmen die Notwendigkeit, sensorinterne Parameter abzuschätzen, und die Anzahl der extrinsischen Parameter, die bei der Lufttriangulation angepasst werden müssen, wird erheblich reduziert. Dies erhöht die Verarbeitungsgeschwindigkeit und verbessert die Qualität der 3D-Ergebnisse. Die schnelle, umfassende und genaue Erfassung von mit Geotags versehenen Bildern des großen Bereichs unter einem Flugzeug ist auch für Anwendungen wie Notfallmaßnahmen, Suche und Rettung, Situationsüberwachung und weiträumige Aufklärung, Überwachung und Aufklärung (ISR) von Vorteil.

Halb so groß Der WARP Omni ist kompakt und eigenständig und packt bis zu sieben Mittelformatsensoren mit Bilderfassung und -speicherung, Flugmanagement sowie Positions- und Orientierungssystem (POS) in einem Pod, der nur 30 kg wiegt. Im Gegensatz zu anderen metrischen Schrägkameras ermöglichen ihr stromlinienförmiges Design und die minimale externe Verkabelung eine präzise und zuverlässige Drehung unter typischen Flugbedingungen. Darüber hinaus ermöglicht seine Kompaktheit eine schnelle Installation durch eine einzelne Person, wodurch die Betriebskosten gesenkt werden.Nadir weitet sich in Sekundenschnelle aus Großformat-Mapping-Kameras und Schrägkameras waren traditionell getrennte Produkte. Da der Vermessungsmarkt für 3D-Realitätserfassungsprojekte weiter wächst, wird es immer weniger vorteilhaft, zwei separate Kamerasysteme beizubehalten. Der WARP Omni begegnet diesem Problem, indem er sowohl den Oblique- als auch den Nadir-Mapping-Modus unterstützt und so einen schnellen Übergang zwischen ihnen im Flug ermöglicht. Auf Befehl passen Präzisionsaktuatoren die Neigung der linken und rechten Sensoren an, bis sich ihre Ansichten mit denen des Nadir-Sensors überschneiden, um ein einzelnes zusammengefügtes Bild mit Nadir-Bodenabtastentfernung (GSD), aber ungefähr der doppelten Breite, zu erstellen. Standardmäßig ist das WARP Omni mit einem 70-mm-Nadirobjektiv und vier 110-mm-Schrägobjektiven ausgestattet. Die kombinierte Bildbreite übersteigt 27.000 Pixel bei einem Sichtfeld (FOV) von 80°. Wenn die linken und rechten Sensoren so montiert werden, dass ihre Längsseiten quer zur Spur ausgerichtet sind, beträgt die resultierende Bildbreite 29.000 Pixel und ein Sichtfeld von 86°. Im Wide-Frame-Mapping-Modus können die vorderen und hinteren Sensoren im 45°-Winkel bleiben oder sich zusammen mit den linken und rechten Sensoren bewegen. Im 45°-Winkel ermöglichen sie Schrägansichten von Bodenmerkmalen entlang der Strecke und verbessern so die 3D-Erfassung. Unterdessen bilden die Cross-Track-Ansichten ein einziges Bild mit einheitlicher GSD. Dies macht den WARP Omni besonders nützlich für die Korridorkartierung, insbesondere in bergigem Gelände, wo standardmäßige Schrägwinkel dazu führen können, dass Ansichten außerhalb des Korridorbereichs liegen. Wenn die vorderen und hinteren Sensoren zusammen mit den Seitensensoren eingebracht werden, verbreitert sich der Nadirrahmen effektiv entlang der Strecke. Wenn die Kamera gedreht wird, um Bilder sowohl in der +- als auch in der x-Richtung aufzunehmen, erweitert sich die Bildabdeckung noch weiter. Das Verschieben der Sensorflächen nach innen verhindert außerdem Hindernisse und verringert den atmosphärischen Einfluss auf Schrägbilder, wenn diese durch das optische Fenster eines Druckflugzeugs in großer Höhe aufgenommen werden. Die Möglichkeit, schnell zwischen Schräg- und Nadir-Kartierungsmodus zu wechseln, bietet mehr Flexibilität bei der Bewältigung von Anwendungen mit anspruchsvollen Qualitäts-, Zeit- und Kostenbeschränkungen.

Funktioniert gut mit Lidar Luftgestützte Lidar-Lösungen haben typischerweise ein Sichtfeld von 60°, und für Referenzbilder wird häufig eine Kamera mit einem ähnlichen Sichtfeld verwendet. Üblich ist ein 150-MP-Sensor mit einem 50-mm-Objektiv. Für eine Mission mit einem digitalen Höhenmodell (DEM) ist eine Überlappung von 10–15 % zwischen Lidar-Streifen ausreichend, aber dies reicht nicht aus, um aus den Bildern eine digitale Orthokarte (DOM) zu erstellen. Dank des kombinierten Nadir-Sichtfelds von über 80° des WARP Omni weisen die Bilder eine seitliche Überlappung von über 35 % auf und erfüllen damit die fotometrischen Anforderungen. Darüber hinaus sorgt die längere Brennweite für eine Verbesserung des GSD um 40 %. Darüber hinaus kann die Kamera autonom oder als Reaktion auf Befehle des Lidar-Flugmanagementsystems (FMS) arbeiten. Es ist keine separate Planung erforderlich, was es ideal für zeitkritische Projekte wie die Bewertung von Naturkatastrophen macht.

Scharf und schnell Für eine produktive Luftbildaufnahme ist das Fliegen mit hoher Geschwindigkeit von entscheidender Bedeutung. Die Verschlusszeit muss schnell genug sein, um klare, hochauflösende Bilder von sich schnell bewegenden Flugzeugen aufzunehmen. Um Bewegungsunschärfe zu reduzieren, wurden mechanische Vorwärtsbewegungskompensation (FMC) und trägheitsgestützte Entunschärfetechniken eingesetzt, diese weisen jedoch Einschränkungen auf. FMC funktioniert nur bei Nadir-Sensoren und nicht bei Schrägsensoren, während das Entschärfen bei längeren Verschlusszeiten und niedrigeren Auflösungen effektiver ist und daher häufig bei Videos statt bei Einzelbildern verwendet wird. Im Gegensatz dazu verwendet der WARP Omni Sensoren mit einer Belichtungszeit von nur 1/2.500 s. Es kann zuverlässig Bilder mit 10 cm GSD bei Geschwindigkeiten über 250 Knoten oder 3 cm GSD bei 100 Knoten erzeugen. Die Kamera unterstützt außerdem eine leistungsstarke Bilderfassung und -speicherung und ermöglicht so dauerhafte Aufnahmeraten von bis zu zwei Bildern pro Sekunde, was für die Aufnahme hochauflösender Bilder mit großer Überlappung bei schnellen Flügen unerlässlich ist. Darüber hinaus minimiert eine maßgeschneiderte Gyro-Halterung die negativen Auswirkungen von Vibrationen und Stößen auf die Bildqualität und sorgt so für eine gleichbleibende Leistung auch in Umgebungen mit starken Vibrationen wie Hubschraubern.

Onboard-Operator optional Der WARP Omni basiert auf dem gleichen Grundgerüst wie die großformatigen Multisensor-Nutzlasten für Langstreckendrohnen. Diese Produkte werden seit 2018 erfolgreich in verschiedenen Installationen eingesetzt und haben autonome Missionen in anspruchsvollen Umgebungen durchgeführt, darunter Vermessung, Forstwirtschaft, Hochwasserüberwachung und Erdbebenschadensbewertung. Das FMS der Kamera unterstützt die vollautomatische Regelung von Kameras und Kreiselhalterungen basierend auf hochgeladenen Flugplänen und Positionsmesswerten. Es kann auch externe Sensoren wie Lidar- und Hyperspektralkameras steuern und ermöglicht so eine umfassende Datenerfassung. Das FMS wickelt große Flugpläne mit Tausenden von Linien und Hunderttausenden Fotopunkten effizient ab. Der gesamte Flugplan kann auf einmal hochgeladen und autonom ausgeführt werden, sodass keine manuelle Linienauswahl erforderlich ist. Die Kamera unterstützt auch die Ad-hoc-Bilderfassung ohne vordefinierte Flugpläne mithilfe von GPS-Positionierung und einem integrierten globalen DEM. Darüber hinaus überwacht und protokolliert die Kamera aktiv den Zustand ihrer Hauptkomponenten und Umgebungsbedingungen.

Flexibel und vielseitig Der WARP Omni bietet außergewöhnliche Flexibilität bei der Linsen- und Sensorkonfiguration für eine Vielzahl von Projekten. Benutzer können Kombinationen von Nadir-Sensoren wählen, darunter RGB- oder NIR-150-MP-Sensoren, 280-MP-RGB- und Hyperspektralsensoren. Zu den Objektivoptionen gehören 40/70, 70/110 und 110/150 zusätzlich zur Standardkonfiguration 70 mm/110 mm. Mit seinem kompakten Design und seinen autonomen Fähigkeiten eignet sich der WARP Omni je nach Projektanforderungen für eine Vielzahl luftgestützter Plattformen, darunter Starrflügler, Hubschrauber und langlebige Drohnen.

Getestet und bewährt Seit 2022 hat der WARP Omni die Bildgebung von Zehntausenden Quadratkilometern für vielfältige und anspruchsvolle reale Projekte abgeschlossen, darunter 3D-Geländebildgebung, 3D-Stadtmodellierung und Eisenbahnplanung. Einsätze von 500 m AGL bei 100 Knoten bis über 8.000 Metern bei 240 Knoten und mit luftgestützten Lidar- und Spektralsensoren beweisen seine Effizienz, Vielseitigkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit.

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