无人机怎样根据航线重叠率与相机参数计算航线间隔与照相点

对于一块地表，无人机每隔N秒在空中心隔的照相地表的一块区域，在整个使命执行竣事后，拍到的所有区域照片能够完整的表达出一块地表，那么本次使命就是成功的。当然，最好是能有最高的效率去拍，制止资源浪费，在这种情况下，就需要考虑两个方面：
1）重叠率
2）照片覆盖面积
重叠率

在航线规划中，比力看重的重叠率参数有两个：
1）前向(航向)重叠率，指无人机在一条航线前进照相时，相邻图片重叠部分占每张图片覆盖面积的比例
2）旁向重叠率，指无人机在相邻航线拍的照片相交的宽度占每张图片覆盖面积的比例
前向(航向)重叠率

如下图所示：

在一条航线上的前后照相点，拍出来的照片范围重叠部分的长度占照片覆盖范围总长度的比例，就是前向重叠率：

旁向重叠率

如下图所示：

旁向重叠率 = 重叠宽度 / 照片覆盖范围总长度 * 100%：

航线间隔 + 重叠长度 = 照片覆盖范围总长度
照片覆盖面积

要通过用户设定的航线重叠率来计算航线间隔与照相点间隔的话，按照上面的重叠率定义，还缺少照片的覆盖面积是未知的，照片的覆盖面积需要根据相机参数来获取。
焦距与画幅

如果想知道图片所拍到的区域真实面积的话，焦距与画幅是两个必要参数，如下所示：

图中，无人机的飞行方向是正向朝我们飞来，那么根据相似三角形，就可以列出等式：
焦距 / 画幅 = 无人机飞行高度 / 拍摄到的真实间隔
飞行高度是已知的，也就是说，如果知道相机的焦距与画幅，就可以知道拍摄到的真实间隔。
焦距参数一样平常可以直接获取到，画幅就需要计算转换，在QGC上也是可以直接指定的，将上面的图换成立体的就更容易理解：

无人机前进方向照旧朝向我们飞来，也就是我们面对的是长画幅，航线是由远处指向我们面对的方向，此时：
长画幅：与旁向重叠率有关
短画幅：与前向重叠率有关
画幅与相机参数，像素的关系

在实际应用中，比方QGC：

此中相机的Sensor宽度与高度参数，就是画幅参数，Image是像素的宽度与高度参数，根据画幅与像素参数可以求出像素点大小：
单像素点宽度 = 画幅宽度 / 像素宽度个数 = 6.17mm / 4000
单像素点高度 = 画幅高度 / 像素高度个数 = 4.55mm / 4000
这一点相识即可，需要用到的照旧相机的画幅参数。
而画幅参数的长画幅与短画幅在这里以航线方向区分，垂直于航线方向的边是长画幅，与旁向重叠率有关，平行于航线方向的边是短画幅，与前向(航向)重叠率有关，具体对应的相机参数，就需要看相机是横版放置照旧竖版放置，如果是横版放置，则长画幅就是相机宽度，如果是竖版放置，长画幅就是相机高度，示意图如下：

照相点间隔与航线间隔计算示例

比方，在 QGC 中，利用横版放置，选择一个相机，航线高度设置 100 米，重叠率都设置为 70%，根据前向重叠率计算照相间隔，根据旁向重叠率，计算航线间隔。

照相间隔计算

由于选的是横版放置，因此相机宽度参数代表长画幅，高度代表短画幅，与照相间隔有关的是前向重叠率，也就与短画幅有关，根据相似三角形：
焦距 / 短画幅 = 飞行高度 / 照片覆盖的真实间隔
5.2mm / 5.70mm = 100m / d
d = 109.615m
因为重叠率是 70%，那么未重叠的间隔，就是飞机拍一张照需要前进的间隔，记作 dist：
dist = d * 0.3 = 32.88m
在 QGC 上是直接显示这个数据的，可以对比一下：

航线间隔计算

由于选的是横版放置，因此相机宽度参数代表长画幅，与航线间隔有关的是旁向重叠率，也就与长画幅有关，根据相似三角形：
焦距 / 长画幅 = 飞行高度 / 照片覆盖的真实间隔
5.2mm / 7.6mm = 100m / d
d = 146.154m
旁向重叠率是 70%，旁向重叠率 = 重叠宽度 / 照片覆盖总间隔，根据上面的示意图可以看出，航线间距+重叠间隔 = 照片覆盖总间隔d：

那么航线间隔记作 dist，则：
   dist = d * 0.3 = 43.846m  由于 QGC 中没有直接显示这个间隔，只幸亏 px4 工程中将这个值打印出来验证：

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