1. Principaux problèmes liés à la photographie aérienne par drones de grande taille et exigences matérielles
Dans les opérations pratiques de photographie aérienne, les drones de grande taille rencontrent souvent quatre types de problèmes qui affectent l'efficacité des tâches et la qualité des données, chaque problème imposant des exigences claires et strictes au module caméra embarqué :
- Perte de détails lors des mouvements à grande vitesse: Lors des levés et de la cartographie, les drones doivent se déplacer à des vitesses de 40 à 60 km/h. Les modules conventionnels ont tendance à produire des bords d'objets flous en raison de fréquences d'images insuffisantes. Ainsi, le module doit présenter des fréquences d'images élevées + des pixels élevés pour garantir que les détails capturés pendant le mouvement peuvent être utilisés pour l'étalonnage post-coordonnées.
- Déséquilibre de la qualité d'image en cas de changements soudains de lumière: La surveillance de la protection des plantes agricoles doit couvrir la période de rosée matinale, la période d'irrigation de midi et la période d'évaluation de la croissance du soir. Les images sont sujettes à des problèmes tels que « un bruit excessif en faible lumière, une surexposition en forte lumière et des visages sombres en contre-jour ». Le module doit avoir de fortes capacités d'ajustement dynamique pour garantir une qualité d'image constante tout au long de la journée.
- Conflit entre l'intégration des drones et l'endurance: Bien que les drones de grande taille aient une forte capacité de charge, l'espace interne est limité. De plus, si le module s'appuie sur le port USB du drone pour l'alimentation, il peut subir des déconnexions fréquentes en raison d'une alimentation insuffisante. Le module doit équilibrer « la taille compacte » avec « une alimentation indépendante et stable » afin d'éviter d'occuper une capacité de charge et un espace excessifs.
- Défauts de fiabilité dans les environnements complexes: Les enquêtes de sauvetage d'urgence rencontrent souvent de fortes vibrations à haute altitude et de grandes différences de température. Les modules peuvent souffrir d'une déviation de l'objectif et d'un mauvais contact des composants. Le module doit avoir une conception résistante aux vibrations et aux températures pour garantir 2 à 3 heures de fonctionnement continu sans interruption.
2. Solutions aux problèmes et prise en charge des paramètres pour le module caméra USB UHD IMX334
Ciblant les problèmes ci-dessus, le module forme une boucle « problème - paramètre - solution » grâce à la conception ciblée des paramètres principaux, plutôt qu'à l'empilement superficiel des performances. Les avantages spécifiques se reflètent dans les quatre aspects suivants :
1. 4K@60FPS + 2,0 μm de pixels : résoudre la perte de détails lors des mouvements à grande vitesse et améliorer la précision des données d'enquête
Pour les modules 30 FPS conventionnels, lorsqu'un drone se déplace à 50 km/h, chaque image produira un déplacement d'environ 0,28 mètre, ce qui entraînera des détails d'objets flous. Cependant, le module sortie 4K@60FPS réduit l'intervalle d'images à 16,7 ms, réduisant le déplacement à 0,23 mètre. Combiné à la taille de pixel de 2,0 μm qui augmente l'absorption de la lumière par pixel, les bords des objets restent clairs même pendant les mouvements rapides, éliminant ainsi le besoin de restauration des détails post-traitement via des algorithmes.
De plus, les 8MP de pixels effectifs fournissent des pixels redondants au-delà de la résolution 4K (3840 × 2160). Après la photographie aérienne, les zones locales peuvent être recadrées et agrandies de 1,5 fois tout en permettant l'identification des taches de maladies foliaires. Cela réduit le besoin de refaire des vols en raison d'un manque de détails et améliore l'efficacité de la surveillance agricole.
2. Combinaison de la double technologie WDR + DOL : résoudre le déséquilibre de la qualité d'image en cas de changements soudains de lumière et permettre un fonctionnement toute la journée
Pour résoudre les problèmes de lumière à différents moments, le module adopte une solution de « collaboration à double technologie » :
- En forte lumière de midi, la technologie DOL capture et superpose 2 à 3 images avec des expositions différentes, élargissant la plage dynamique à plus de 120 dB. Cela empêche les feuilles de culture d'apparaître « toutes blanches » en raison de la forte réflexion de la lumière et permet de distinguer clairement les degrés de courbure des feuilles.
- Pour la faible lumière du matin et le contre-jour du soir, la technologie WDR équilibre la luminosité des zones claires et sombres. Pendant ce temps, le filtre IR 650 nm filtre le bruit infrarouge dans le brouillard matinal, évitant ainsi les images teintées de rouge et le bruit excessif dans les environnements à faible luminosité. Cela garantit que les données de croissance des cultures capturées pendant la période de rosée peuvent être utilisées pour une analyse comparative.
3. Taille de 38 mm × 38 mm + 75 mm × 42 mm + alimentation DC12V : équilibrer l'intégration et l'endurance, et s'adapter à l'espace du corps du drone
L'espace interne réservé aux modules caméra dans les drones de grande taille ne dépasse généralement pas 50 mm × 50 mm × 80 mm. La taille du module avec boîtier (38 mm × 38 mm + 75 mm × 42 mm) peut être facilement intégrée dans le compartiment de l'équipement sans avoir besoin de modifier la structure du corps du drone. En même temps, l'alimentation DC12V indépendante (courant de fonctionnement de 600 mA) s'adapte directement aux blocs-batteries au lithium 12 V couramment utilisés dans les drones, évitant ainsi de dépendre de l'alimentation du port USB. De plus, la conception à faible consommation d'énergie de 600 mA représente une petite proportion de la consommation d'énergie dans les drones avec des batteries de capacité conventionnelle, prenant en charge un fonctionnement continu à long terme sans remplacement de la batterie en cours de tâche.
4. Processus SMT + AA + conformité ROHS : améliorer la fiabilité dans les environnements complexes et réduire les risques de défaillance
Ciblant les environnements difficiles des opérations de sauvetage d'urgence, le module améliore la durabilité du point de vue du processus :
- SMTassure une précision de soudure de 0,1 mm pour les puces, les condensateurs et autres composants, permettant une résistance aux vibrations haute fréquence inférieures à 200 Hz et empêchant les interruptions d'imagerie causées par des composants desserrés.
- Le processus AA (Active Alignment) contrôle l'écart du centre optique entre l'objectif et le capteur à ±0,01 mm. Même lorsqu'il est exposé à des différences de température de -10 °C à 40 °C, il n'y a pas de défocalisation de l'image causée par la déviation de l'objectif, ce qui garantit une capture précise des positions du personnel et des détails du terrain lors des enquêtes de sauvetage.
- Le processus conforme à la norme ROHS utilise des matériaux en résine résistants à la température, empêchant la volatilisation de substances nocives qui corrodent les composants à des températures élevées et prolongeant la durée de vie du module dans les environnements extérieurs difficiles.
3. Mise en œuvre de la valeur basée sur le scénario : des avantages des paramètres à l'amélioration de l'efficacité opérationnelle pratique
Les avantages des paramètres du module ne sont pas seulement théoriques ; ils peuvent résoudre efficacement les problèmes pratiques de la photographie aérienne par drones de grande taille et se traduire par une amélioration de l'efficacité opérationnelle :
- Scénario de levé et de cartographie: La fréquence d'images élevée (4K@60FPS) et la haute résolution permettent aux drones de capturer des détails d'objets plus clairs pendant le vol. Il n'est pas nécessaire de vérifier à plusieurs reprises les zones floues pendant le post-traitement, ce qui réduit les retouches et raccourcit indirectement le cycle de levé pour une seule zone.
- Scénario d'inspection électrique: L'effet collaboratif des technologies WDR et DOL améliore considérablement l'effet d'imagerie des pylônes électriques et des conducteurs dans les environnements en contre-jour. Cela évite les jugements manqués des risques cachés tels que les dommages aux isolateurs et la rupture des torons de conducteurs en raison d'images surexposées ou sous-exposées, améliorant ainsi la précision et la sécurité de l'inspection.
- Scénario de sauvetage d'urgence: La stabilité de l'alimentation DC12V indépendante et la conception résistante aux vibrations réduisent la probabilité de défaillance du module lors de fortes vibrations à haute altitude et de virages fréquents. Cela garantit une sortie d'image continue et stable lors des enquêtes de sauvetage, fournissant au commandement au sol des références d'image cohérentes sur site et évitant les retards dans les décisions de sauvetage en raison d'interruptions d'équipement.
- Scénario de surveillance de la protection des plantes agricoles: La redondance des pixels 8MP et l'avantage de la détection de la lumière des pixels de 2,0 μm garantissent que les images des cultures capturées en période de faible luminosité montrent encore clairement la croissance des feuilles et les signes de ravageurs/maladies. Cela élimine le besoin de restrictions strictes sur le temps de fonctionnement et élargit la fenêtre de surveillance agricole.
Il est évident que la valeur fondamentale de ce module réside dans la « correspondance précise entre les paramètres et les exigences du scénario ». En résolvant les problèmes pratiques des opérations, il fournit un support matériel plus fiable et plus efficace pour la photographie aérienne par drones de grande taille, plutôt que de simplement s'appuyer sur l'empilement de paramètres élevés.
