3d mapping camera

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Como os pontos de controle e dados PPK afetam a precisão relativa do modelo 3D

Nestes dois experimentos, introduzimos quatro variáveis ​​diferentes para verificar a precisão relativa do modelo 3D. As quatro variáveis ​​diferentes são:

1: Tipos de drones portadores: um drone VTOL ou um drone multi-rotor

2: GSD diferente

3: Com / Sem pontos de controle de solo

4: Com / Sem dados PPK

Experimento 1: o efeito dos pontos de controle do solo (GCPs) na precisão relativa do modelo 3D;

Condição 1

Drone portador

Câmera oblíqua

GSD

PPK

CW10 VTOL

DG4pros

2cm

sim

Tabela de resultados 1:

Número de Objetos

comprimento de medição (L0)

Comprimento do modelo 3D (L1) sem GCP

Comprimento do modelo 3D (L2) com GCP

Ds1 (L0-L1)

Ds2 (L0-L2)

1

7,210

7,20

7,21

0,01

0,00

 

8.706

8,71

8,68

0,00

0,03

 

10,961

10,87

10,90

0,09

0,06

2

7.010

6,89

6,98

0,12

0,03

3

1.822

1,79

1,80

0,03

0,02

4

10.410

10,39

10,40

0,02

0,01

5

10,718

10,67

10,70

0,05

0,02

6

13.787

13,75

13,77

0,04

0,02

7

11,404

11,39

11,39

0,01

0,01

 

12.147

12,13

12,13

0,02

0,02

8

7.526

7,51

7,49

0,02

0,04

 

13.797

13,79

13,81

0,01

-0,01

9

10.374

10,35

10,36

0,02

0,01

10

2,109

2.03

2.02

0,08

0,09

 

4.281

4,15

4,16

0,13

0,12

11

14.675

14,61

14,66

0,07

0,02

 

8.600

8,60

8,54

0,00

0,06

12

13.394

13,37

13,35

0,02

0,04

13

12.940

12,88

12,89

0,06

0,05

14

7,190

7,20

7,18

-0,01

0,01

15

13.371

13,36

13,35

0,01

0,02

 

6,435

6,40

6,41

0,03

0,02

16

3,742

3,75

3,72

-0,01

0,02

17

6.022

5,97

5,98

0,05

0,04

18

3.937

3,93

3,89

0,01

0,05

19

8.120

8,10

8,12

0,02

0,00

 

14,411

14,40

14,40

0,01

0,01

20

6.077

6,04

6,03

0,04

0,05

21

13,696

13,65

13,66

0,05

0,04

RMSE: Ds1 = 0,0342m , Ds2 = 0,0308m

Condição 2

Drone portador

Câmera oblíqua

GSD

PPK

CW10 VTOL

DG4pros

2cm

Não

Tabela de resultados 2:

Número de Objetos

comprimento de medição (L0)

Comprimento do modelo 3D (L1) sem GCP

Comprimento do modelo 3D (L2) com GCP

Ds1 (L0-L1)

Ds2 (L0-L2)

1

7,210

7,18

7,18

0,030

0,030

 

8.706

8,69

8,68

0,016

0,026

 

10,961

10,89

10,91

0,071

0,051

2

7.010

6,88

6,92

0,130

0,090

3

1.822

1,76

1,79

0,062

0,032

4

10.410

10,38

10,39

0,030

0,020

5

10,718

10,65

10,66

0,068

0,058

6

13.787

13,72

13,77

0,067

0,017

7

11,404

11,41

11,38

-0,006

0,024

 

12.147

12,13

12,12

0,017

0,027

8

7.526

7,44

7,47

0,086

0,056

 

13.797

13,83

13,83

-0,033

-0,033

9

10.374

10,35

10,34

0,024

0,034

10

2,109

1,98

2.03

0,129

0,079

 

4.281

4,14

4,18

0,141

0,101

11

14.675

14,55

14,59

0,125

0,085

 

8.600

8,58

8,57

0,020

0,030

12

13.394

13,36

13,35

0,034

0,044

13

12.940

12,95

12,92

-0,010

0,020

14

7,190

7,21

7,21

-0,020

-0,020

15

13.371

13,36

13,36

0,011

0,011

 

6,435

6,37

6,43

0,065

0,005

16

3,742

3,74

3,72

0,002

0,022

17

6.022

6,03

6,00

-0,008

0,022

18

3.937

3,91

3,94

0,027

-0,003

19

8.120

8,09

8,09

0,030

0,030

 

14,411

14,40

14,41

0,011

0,001

20

6.077

6,06

6,03

0,017

0,047

21

13,696

13,68

13,65

0,016

0,046

RMSE: Ds1 = 0,0397m , Ds2 = 0,0328m

Condição 3

Drone portador

Câmera oblíqua

GSD

PPK

CW10 VTOL

DG4pros

1,5cm

sim

Tabela de resultados 3:

Número de Objetos

comprimento de medição (L0)

Comprimento do modelo 3D (L1) sem GCP

Comprimento do modelo 3D (L2) com GCP

Ds1 (L0-L1)

Ds2 (L0-L2)

1

7,210

7,20

7,21

0,01

0,00

 

8.706

8,69

8,7

0,02

0,01

 

10,961

10,88

10,89

0,08

0,07

2

7.010

6,87

6,99

0,14

0,02

3

1.822

1,75

1,78

0,07

0,04

4

10.410

10,38

10,39

0,03

0,02

5

10,718

10,69

10,69

0,03

0,03

6

13.787

13,78

13,76

0,01

0,03

7

11,404

11,38

11,39

0,02

0,01

 

12.147

12,12

12,12

0,03

0,03

8

7.526

7,49

7,51

0,04

0,02

 

13.797

13,78

13,8

0,02

0,00

9

10.374

10,34

10,35

0,03

0,02

10

2,109

2.02

2,11

0,09

0,00

 

4.281

4,21

4,28

0,07

0,00

11

14.675

14,65

14,68

0,03

0,00

 

8.600

8,57

8,53

0,03

0,07

12

13.394

13,40

13,37

-0,01

0,02

13

12.940

12,89

12,91

0,05

0,03

14

7,190

7,18

7,2

0,01

-0,01

15

13.371

13,38

13,35

-0,01

0,02

 

6,435

6,46

6,4

-0,03

0,03

16

3,742

3,75

3,71

-0,01

0,03

17

6.022

5,97

5,98

0,05

0,04

18

3.937

3,91

3,89

0,03

0,05

19

8.120

8,08

8,1

0,04

0,02

 

14,411

14,38

14,39

0,03

0,02

20

6.077

6,05

6,03

0,03

0,05

21

13,696

13,67

13,64

0,03

0,06

RMSE: Ds1 = 0,0328m , Ds2 = 0,0249m

Condição 4

Drone portador

Câmera oblíqua

GSD

PPK

CW10 VTOL

DG4pros

1,5cm

Não

Tabela de resultados 4:

Número de Objetos

comprimento de medição (L0)

Comprimento do modelo 3D (L1) sem GCP

Comprimento do modelo 3D (L2) com GCP

Ds1 (L0-L1)

Ds2 (L0-L2)

1

7,210

7,20

7,21

0,010

0

 

8.706

8,65

8,68

0,056

0,026

 

10,961

10,90

10,87

0,061

0,091

2

7.010

6,86

6,88

0,150

0,13

3

1.822

1,76

1,76

0,062

0,062

4

10.410

10,37

10,38

0,040

0,03

5

10,718

10,68

10,72

0,038

-0,002

6

13.787

13,71

13,79

0,077

-0,003

7

11,404

11,38

11,38

0,024

0,024

 

12.147

12,12

12,13

0,027

0,017

8

7.526

7,49

7,53

0,036

-0,004

 

13.797

13,77

13,78

0,027

0,017

9

10.374

10,35

10,37

0,024

0,004

10

2,109

2.09

2,11

0,019

-0,001

 

4.281

4,19

4,28

0,091

0,001

11

14.675

14,64

14,67

0,035

0,005

 

8.600

8,57

8,58

0,030

0,02

12

13.394

13,38

13,39

0,014

0,004

13

12.940

12,91

12,9

0,030

0,04

14

7,190

7,20

7,19

-0,010

0

15

13.371

13,38

13,37

-0,009

0,001

 

6,435

6,43

6,42

0,005

0,015

16

3,742

3,70

3,7

0,042

0,042

17

6.022

5,99

5,98

0,032

0,042

18

3.937

3,94

3,91

-0,003

0,027

19

8.120

8,12

8,07

0,000

0,05

 

14,411

14,37

14,38

0,041

0,031

20

6.077

6,04

6,04

0,037

0,037

21

13,696

13,65

13,65

0,046

0,046

RMSE: Ds1 = 0,0356m , Ds2 = 0,0259m

Condição 5

Drone portador

Câmera oblíqua

GSD

PPK

DJI M600 Pro Multi-rotor

DG4pros

1,5cm

Não

Tabela de resultados 5:

Número de Objetos

comprimento de medição (L0)

Comprimento do modelo 3D (L1) sem GCP

Comprimento do modelo 3D (L2) com GCP

Ds1 (L0-L1)

Ds2 (L0-L2)

1

7,210

7,19

7,21

0,02

0,00

 

8.706

8,70

8,70

0,01

0,01

 

10,961

10,91

10,91

0,05

0,05

2

7.010

6,98

6,98

0,03

0,03

3

1.822

1,79

1,80

0,03

0,02

4

10.410

10,39

10,39

0,02

0,02

5

10,718

10,69

10,70

0,03

0,02

6

13.787

13,76

13,75

0,03

0,04

7

11,404

11,38

11,38

0,02

0,02

 

12.147

12,12

12,13

0,03

0,02

8

7.526

7,50

7,49

0,03

0,04

 

13.797

13,77

13,79

0,03

0,01

9

10.374

10,33

10,35

0,04

0,02

10

2,109

2.02

2.07

0,09

0,04

 

4.281

4,20

4,21

0,08

0,07

11

14.675

14,65

14,66

0,03

0,02

 

8.600

8,57

8,57

0,03

0,03

12

13.394

13,35

13,35

0,04

0,04

13

12.940

12,92

12,93

0,02

0,01

14

7,190

7,17

7,18

0,02

0,01

15

13.371

13,35

13,36

0,02

0,01

 

6,435

6,41

6,42

0,02

0,01

16

3,742

3,70

3,71

0,04

0,03

17

6.022

5,99

6,00

0,03

0,02

18

3.937

3,89

3,91

0,05

0,03

19

8.120

8,08

8,10

0,04

0,02

 

14,411

14,36

14,35

0,05

0,06

20

6.077

6,06

6,06

0,02

0,02

21

13,696

13,65

13,67

0,05

0,03

RMSE: Ds1 = 0,0342m , Ds2 = 0,0256m

Conclusões

As variáveis ​​do experimento 1 são:

1: Com / Sem dados PPK.

2: Tipos de drones portadores: um drone VTOL ou um drone multi-rotor

3: GSD diferente: 1,5 cm ou 2 cm

Após a análise dos cinco conjuntos de dados experimentais, podemos tirar as seguintes conclusões:

Quando a câmera oblíqua é DG4Pros:

(1) Com / Sem ponto de controle de solo (GCP) envolvido na triangulação AT, seja um VTOL ou um drone multi-rotor, se o GSD é de 2 cm ou 1,5 cm, o modelo 3D construído pela câmera oblíqua DG4Pros pode atender aos requisitos de erro de precisão relativa Ds≤10cm.

(2) Quando com / sem GCPs é a única variável, a precisão relativa do modelo 3D com GCPs é melhor do que sem GCP.

(3) Quando o GSD é a única variável, a precisão relativa do modelo 3D que GSD 1,5 cm é melhor do que GSD 2 cm.

(4) Quando o drone portador é a única variável, a precisão relativa do modelo 3D que usa multi-rotor é melhor do que usar VTOL como drone portador.

Experimento 2: Sem GCPs, o efeito dos dados PPK na precisão relativa do modelo 3D

Condição 1

Drone portador

Câmera oblíqua

GSD

GCPs

CW10 VTOL

DG4pros

2cm

NÃO

Tabela de resultados 1:

Número de Objetos

comprimento de medição (L0)

Comprimento do modelo 3D (L1) sem PPK

Comprimento do modelo 3D (L2) com PPK

Ds1 (L0-L1)

Ds2 (L0-L2)

1

7,210

7,18

7,20

0,030

0,01

 

8.706

8,69

8,71

0,016

0,00

 

10,961

10,89

10,87

0,071

0,09

2

7.010

6,88

6,89

0,130

0,12

3

1.822

1,76

1,79

0,062

0,03

4

10.410

10,38

10,39

0,030

0,02

5

10,718

10,65

10,67

0,068

0,05

6

13.787

13,72

13,75

0,067

0,04

7

11,404

11,41

11,39

-0,006

0,01

 

12.147

12,13

12,13

0,017

0,02

8

7.526

7,44

7,51

0,086

0,02

 

13.797

13,83

13,79

-0,033

0,01

9

10.374

10,35

10,35

0,024

0,02

10

2,109

1,98

2.03

0,129

0,08

 

4.281

4,14

4,15

0,141

0,13

11

14.675

14,55

14,61

0,125

0,07

 

8.600

8,58

8,60

0,020

0,00

12

13.394

13,36

13,37

0,034

0,02

13

12.940

12,95

12,88

-0,010

0,06

14

7,190

7,21

7,20

-0,020

-0,01

15

13.371

13,36

13,36

0,011

0,01

 

6,435

6,37

6,40

0,065

0,03

16

3,742

3,74

3,75

0,002

-0,01

17

6.022

6,03

5,97

-0,008

0,05

18

3.937

3,91

3,93

0,027

0,01

19

8.120

8,09

8,10

0,030

0,02

 

14,411

14,40

14,40

0,011

0,01

20

6.077

6,06

6,04

0,017

0,04

21

13,696

13,68

13,65

0,016

0,05

RMSE Ds1 = 0,0397m , Ds2 = 0,0342m