定距拍照曝光距离设置

1.  计算方法

  在给定地面分辨率情况下，能计算相对航高及影像对应的地面长宽。这样，在给定的航向重叠度条件下，能算出曝光距离（曝光距离 = 影像对应地面宽 * （１　－　重叠度））。重叠度相差5％时，对应的曝光距离差约为30ｍ，因此，若GPS的定位精度在30ｍ左右，设定重叠度大于75％，则能满足规范中对重叠度的要求。

  假定曝光时间为1/2000秒时，若飞行速度为33.33m/s（120km/h），则像点位移为0.023像素；通过反算，则像点位移为1像素时，对应的曝光时间为1/166.7s。即对应飞行速度为33.33m/s时，曝光时间小于1/166时，能满足规范要求。在天气状况适合时，在满足影像质量的前提下，应尽量降低曝光时间。

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         公式：

         相对航高

                  H = f × GSD / a

         式中：

                  H  ——航摄航高，单位为米（m）

                  f   ——镜头焦距，单位为毫米（mm）

                  a   ——像元尺寸，单位为毫米（mm）

                  GSD ——地面分辨率，单位为米（m）

         像点位移

                            δ = v × t / GSD

         式中：

                  δ ——像点位移，单位为像素

                  v­ ——飞机飞行速度，单位为米/秒（m/s)

                  t —— 曝光时间，单位为秒（s）

                  GSD——地面分辨率，单位为米（m）

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         引用规范：

         本文主要参照《CHZ 3005 -2010 低空数字航空摄影规范》以下条款：

4.1.1.1 相对航高

         相对航高一般不超过1500m，最高不超过2000m。

4.1.3 抗风能力

         b）无人机飞行器航摄系统应具备4级风气象条件下安全飞行的能力。

4.1.4 飞行速度

         航空摄影时巡航速度一般不超过120km/h，最快不超过160km/h。

7.1.1像片重叠度

         像片重叠度应满足以下要求：

         a）航向重叠度一般应为60％　～　80％，最小不应小于53％；

         b）旁向重叠度一般应为15％　～　60％，最小不应小于8％。

7.2 影像质量

         c） 确保因飞机地速的影响，在曝光瞬间造成的像点位移一般不应大于1个像素，最大不应大于1.5个像素。

2 算例

（1）Canon 5D Mark II 相机

相机安装时，拍摄影像短边方向与飞行方向平行。

相机品牌	相机参数
佳能5D Mark II	CCD尺寸（毫米）	36*24
	像元大小（毫米）	0.00641
	影像尺寸（像素）	5616*3744

 

焦距       （毫米）	地面分辨率（米）	相对航高        （米）	影像对应地面长（米）	影像对应地面宽（米）	飞行速度  （米/秒）	曝光时间（1/秒）	像点位移(像素）	像点位移为1像素时曝光时间(1/秒）
24	0.2	748.83	1123.20	748.80	33.33	2000	0.023	166.67
35	0.2	1092.04	1123.20	748.80	33.33	2000	0.023	166.67
50	0.2	1560.06	1123.20	748.80	33.33	2000	0.023	166.67

 

焦距       （毫米）	航向重叠80%曝光距离（米）	航向重叠75%曝光距离（米）	航向重叠70%曝光距离（米）	航向重叠80%曝光时间间隔（秒）	航向重叠75%曝光时间间隔（秒）	航向重叠70%曝光时间间隔（秒）
24	149.7600	187.2000	224.6400	4.4928	5.6160	6.7392
35	149.7600	187.2000	224.6400	4.4928	5.6160	6.7392
50	149.7600	187.2000	224.6400	4.4928	5.6160	6.7392

                 

（2）理光 GX 200 相机

相机安装时，拍摄影像长边方向与飞行方向平行。

相机品牌	相机参数
理光	CCD尺寸（毫米）	11.9529*8.9647
	像元大小（毫米）	0.00328
	影像尺寸（像素）	3648*2736

 

焦距       （毫米）	地面分辨率（米）	相对航高        （米）	影像对应地面长（米）	影像对应地面宽（米）	飞行速度  （米/秒）	曝光时间（1/秒）	像点位移(像素）	像点位移为1像素时曝光时间(1/秒）
6	0.2	365.85	729.60	547.20	33.33	2000	0.023	166.65

 

焦距       （毫米）	航向重叠80%曝光距离（米）	航向重叠75%曝光距离（米）	航向重叠70%曝光距离（米）	航向重叠80%曝光时间间隔（秒）	航向重叠75%曝光时间间隔（秒）	航向重叠70%曝光时间间隔（秒）
6	145.9200	182.4000	218.8800	3.2835	4.1044	4.9253