DJI开发之航线重叠率的计算

2023-05-16

介绍

无人机在规划一块区域的时候，我们需要手动的给予一些参数来影响无人机飞行，对于一块地表，无人机每隔N秒在空中间隔的拍照地表的一块区域，在整个任务执行结束后，拍到的所有区域照片能够完整的表达出一块地表，那这次任务就是成功的。当然，如果想完整的把一块地表拍下来也很简单，我们完全可以不停的去拍照，飞行的间隔特别小，但这不是我们想要的，因为这种方式比较浪费资源，我们想要的是在可能的情况下，以最少的航线规划、最少的图片数量来诠释这块地表，毕竟wayPoint最多只能执行99个。

重叠率

重叠率又分航向重叠率和旁向重叠率：

航向重叠率：指无人机在一条航线前进拍照时，第一次拍照的图片与第二次重叠的概率
旁向重叠率：指无人机在第一条航线拍的照片与第二条航线拍的照片重叠的概率

航向重叠率

用一张图来表示，绿色图块是第一次拍照拍到的地表区域，红色图块是第二次拍照拍到的地表区域，他俩重叠的部分的区域相对于他们自己来说就叫做航向重叠率。假设我们现在设置这次无人机飞行的航向重叠率为50%，那么重叠的部分正好是他们自身的一半，那么能不能设置重叠率为100%呢？当然不行，这样话，绿色块和红色块就是一个完美的重合，也就意味着第一次拍照和第二次拍照都在同一个地方，无人机就根本不会往前飞行了，而是停留在那。

旁向重叠率

绿色块是我们在第一条航线中拍到的区域，红色块是我们第二条航线拍到的区域，他俩重叠的部分相对于他们自己来说就叫做旁向重叠率，旁向重叠率是影响航线规划间隔的唯一因素，我们需要通过重叠率来计算出飞行路径的间隔，当然，此处的重叠率也不能设置为100%，如果设置100%的话，那么红色块就会和绿色块重叠，也意味着第一条航线和第二条航线重叠，无人机也就只会在一条航线上来来回回的飞行。

焦距与画幅

如果想知道一张图片所拍到的区域真实面积的话，那么焦距与画幅是离开不的因素。

如图所示，当前无人机是正向向我们飞过来的，我们需要求 拍摄到的真实的距离 ，其实看到图我们就能猜到，这是一个相似三角形的运算，计算公式：

那么，也就意味着我们需要知道焦距、画幅、无人机高度这些已知值，才能计算出拍摄到的真实距离。

焦距

焦距的获取Dji已经给出了API，我们可以直接获取。

 public static Aircraft getAircraft() {
        BaseProduct product = getProduct();
        if (product != null && product.isConnected()) {
            if (product instanceof Aircraft) {
                return (Aircraft) product;
            }
        }
        return null;
}

Camera camera=getAircraft().getCamera();
//如果camera不为空，并且当前drone支持焦距
if (camera != null&&camera.isOpticalZoomSupported()) {
        camera.getOpticalZoomFocalLength(new CommonCallbacks.CompletionCallbackWith<Integer>() {
                    @Override
                    public void onSuccess(Integer integer) {
                        //获取到焦距值
                    }

                    @Override
                    public void onFailure(DJIError djiError) {
                        
                    }
                });
}else{
    //如果不支持焦距的话，则可以给个默认的焦距值 24(单位为毫米)
}

复制代码

画幅

画幅是一个固定值，分为长画幅与短画幅，上图中仅仅只是一个平面图，无法表示长画幅与短画幅的意思，我们对上图再做个立体图也就知晓了

画幅其实是一个矩形，也正好对应我们拍摄到的照片是一张矩形的照片，画幅的默认值为。

长画幅：35mm(单位毫米)，与旁向重叠率相关
短画幅：24mm(单位毫米)，与航向重叠率相关

计算

由于每次在规划航线时，无人机高度是用户自由进行选择拖动的，所以也是一个已知值，每次拖动无人机高度，航线会重新进行规划

非重叠距离公式

下面是一个通用的计算公式，计算出非重叠部分的真实距离

    /**
     * @param height 无人机高度，单位米(m)
     * @param frame  画幅
     * @param focal  焦距
     * @param ratio  重叠率
     */
    public static double get(double height, double frame, double focal, double ratio) {
        //todo 如果focal焦距为0的话，则使用默认值值24毫米
        focal = focal == 0 ? 24 : focal;
        //单位换成米
        focal = focal / 1000;
        frame = frame / 1000;
        //设呈现的真实距离为x
        double x;
        //拍摄到的距离
        x = frame * height / focal;
        //设重叠距离
        double d;
        //重叠部分的距离
        d = ratio * x;
        //非重叠部分的距离 （单位米）
        d = x - d;
        return d;
    }
复制代码

航向重叠计算

已知短画幅=24mm，假设从无人机拿到的焦距是26mm，高度设置的是100米，重叠率设置80%，则无人机真正拍摄到的距离差为：

double distance=get(100,24,26,0.8)
复制代码

现在计算出了无人机在拍摄照片的时候，拍摄第一张的位置与拍摄第二张的位置的距离差，那么计算这个距离值拿来干什么用呢，我们知道，距离=速度*时间 ，我们拍照的时间间隔是固定的，假设我们设计的时间是每隔2s进行一次拍照，那么，我们就可以根据这个公式计算出 速度 ，然后将这个速度设置给 wayPoint , 当然，这个速度不能超过无人机的最大速度(10m/s)，我们可以在此做个判断，如果超过无人机最大速度，则设置无人机最大速度为 wayPoint 的速度，如果没有，则反之。我们可能在想，假设公式计算出来的最大速度是20m/s，如果我给他设置了最大速度10m/s的话，不会有影响吗？其实不然，我们假设飞行的距离是40m，我以20m/s的速度进行飞行，那么也就是2s就飞完了，如果这时候我下调到10m/s进行飞行，也就是需要4s才能飞完，已知无人机每隔2s进行一次拍照，那么20m/s的速度只需要拍一张就足够了，10m/s的就需要拍摄两张，这并不会影响拍摄的区域，只不过拍摄的照片比预期多了而已。

旁向重叠计算

旁向重叠的计算影响航线的的间隔，对于一块固定地表，间隔越宽，则飞行的航线就越少，间隔越窄，则飞行的航线就越多，主要影响间隔的就是重叠率。已知长画幅=35mm，假设从无人机拿到的焦距是26mm，高度设置的是100米，重叠率设置80%，则航线间距离为:

double distance=get(100,24,26,0.8)
复制代码

最终将航线距离丢给航线路径规划公式，计算出任务所执行的航点

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