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4 第四章 定翼型無人飛行載具系統建置

4.3 多旋翼無人飛行載具系統

4.3.1 系統運用

本團隊所提供之旋翼機系統係由六組動力系統所構成之飛行平 台(詳如圖3-6),具備電腦輔助控制定點懸停、程式化航線飛行與 雲台自動補正等功能,可以在小區域內快速進行空中影像取得。只要 配合無人飛行載具之自動飛行能力、航線設定與酬載更換來達成各項 空中拍攝目的,目前已用於實際任務的拍攝技巧整理如下:

(1) 機動拍攝 (2) 盤旋拍攝 (3) 航線拍攝 (4) 垂直拍攝 (5) 近景攝影測量 (6) 720 度環景拍攝

(1) 機動拍攝

機動拍攝主要用於突發或是無法事先規畫航線之使用情境,因操 作人員沒有辦法事先取得環境資訊,因此需要由操作人員進行手動飛 行,並經由即時回傳之影像與地面站資訊來輔助進行偵查。機動拍攝 的優點在於可以快速的取得現地的資訊,缺點在於由於缺乏當地地形 地貌的資訊,可能在操作的過程中誤觸障礙物或訊號被障礙物遮蔽,

因此在使用該拍攝方式時,建議由制高點起飛,並開啟增穩飛行模式 減輕操作者負擔。

圖 4-33 多旋翼無人偵查飛行器系統用於生存遊戲監測 (台南龍崎)

(2) 盤旋拍攝

盤旋拍攝的目的在於提供興趣點的 360 度環境資料,操作者可以 利用航線規劃軟體設定興趣點,即可進行盤旋拍攝。盤旋拍攝的優勢 在於可以提供興趣點的 360 度環境資訊,讓現場人員可以快速的了解 該區的地形地貌,其缺點在於如果該興趣點周圍有障礙物,就無法取 得完整之資訊。在上述情況下,就需要配合興趣點上空拍攝的垂直影 像來進行輔助(詳如圖 4-34)。

圖 4-34 環境拍攝範例 (屏東里港)

(3) 航線拍攝

航線拍攝主要用於拍攝長條型景物,諸如河川、道路、與大周長 土地。操作者如果了解拍攝地區的坐標,即可運用航線規劃軟體進行 航線規劃。航線的高度與相機的設定角度會影響拍攝的投影位置,詳

細的計算細節目前已經整合至航線計算軟體中,可以有效減少估算時 間(詳如圖 4-35)。

圖 4-35 航線拍攝設定示意圖

(4) 垂直拍攝

垂直拍攝與航線拍攝同樣都是利用飛行載具的自動航線飛行功 能與雲台的設定來達成拍攝的目的,主要的不同在於相機光軸的設定 是 90 度垂直於地面,垂直拍攝的目的在於取得拍攝地點的 90 度垂直 照片,運用影像後處理的技術,可以將序列拍攝的照片拼接成一張較 大範圍的地圖。

若需要進行垂直拍攝,航線在設定上就需要更加的嚴謹,本團隊 提供航線計算機供使用單位進行快速的計算,僅要提供拍攝區域的範 圍、照片前後重疊率與航線重疊率、相機鏡頭參數,就可以自動生成 航拍航線(詳如圖 4-36)。

圖 4-36 垂直航拍航線規劃範例

(5) 近景攝影測量

近景攝影測量所使用的技術在於三角量測。在利用率定方法取得 相機內方位參數後,接下來就可利用此台相機進行量測行為。運用三 角測量的基礎,使用相機向特定物體進行不同角度拍攝,經計算後可 以得到該物體的三維模型。使用該技術主要的關鍵在於取得飛行載具 拍攝時的姿態角與當時的坐標,並經由計算取得目標物的資訊。下圖 4-37 為民國 99 年四月發生於基隆七堵北二高順向坡坍塌之近景攝影 測量製作結果,除了提供視覺化呈現外,也可以利用地貌模型之變 化,並大略計算出土方量,以供後續救援單位參考。

圖 4-37 近景攝影量測範例 (國土測繪中心提供)

(6) 720 度環景拍攝

本案所提供之載具可以進行空中懸停作業,因此在正確的操作 下,可以利用單台相機進行空中 360 度的環景拍攝。但根據本團隊 實際運用經驗,若拍攝地點有風力影響,所取得的影像需要經過長時 間(約 2 小時)的處理才能完成環景拼接。為了提升作業效率,本團隊 每次升空皆使用 5 台數位相機同時拍攝。使用者僅要將飛行載具升空 至預備拍攝地點,即可順利取得影像。該來源影像再經過環景影像處 理軟體處理後,約 45 分鐘之內即可獲得該區之 720 度空中環景,大 幅提升作業效率。720 度空中環景影像可用於事故地點的全景資料保 存,非常適用於媒體的新聞發布與網站的宣傳運用(詳如圖 4-38)。

圖 4-38 720 度空中環景拍攝 (台中科博館 植物園)

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