Essais du drone "Robbe – Galaxy Visitor 6" - Estimation paramètres photos numériques: focale, GSD à 5m, pas Pc capteur, dimensions CCD

Robbe
Drone "Robbe - Galaxy Visitor 6" posé sur feuille A4 – Boitier de commande ("Yaw" et "Gaz" à G, "Pitch" et "Roll" à D) avec "iPhone 6" fixé au dessus

Après un coup de coeur au salon du Bourget 2015 (voir article du 16 Juin) pour quatre drones de poids très différents - du "Bebop" (400g) de "Parrot" au "K Max" (masse maxi au décollage 5.4t; masse à vide 2.3t) de "Kaman" -, l'arrivée de petits-enfants en "grandes vacances" avec le drone de loisir "Galaxy Visitor 6" du constructeur "Robbe" est l'occasion de faire des tests:
- étude du comportement en vol,
- utilisation du mode photo en vue de faire de la photogrammétrie.

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1 – Données numériques "Galaxy Visitor 6" du constructeur "Robbe" (www.robbe.com - hotline@robbe.com)

Définition capture écran mode vidéo (dimensions image en pixel): 1280 pixels x 720 pixels = 0.92 MP
Définition image mode photo (dimensions image en pixel): 1440 pixels x 896 pixels = 1.29 MP
Résolution (nombre de pixel par unité de longueur): 96 Pixels Par Pouce = 96 PPP
Dimensions image mode photo:
- en Pouces : 1440/96 Pouces x 896/96 Pouces = 15.0 P x 9.3 P
- en Centimètres : (15 x 2.54 cm) x (9.3 x 2.54 cm) = 38.1 cm x 23.6 cm

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2 – Distance Focale F = Distance x (largeur image objet / Largeur objet sol)

La caméra numérique fonctionne en mode vidéo ou en mode photo.
L'objectif (∅ 1.3cm) avec sa lentille (∅ 1.5mm) peut pivoter en tangage de quelques degrés (axe optique horizontal ou légèrement oblique) sur la caméra; les photos verticales ou obliques à 45° sont donc impossibles.

Un clic droit sur le fichier .jpg d'une photo (accès aux "Propriétés") prise en mode photo indique que dans les données EXIF ("Origine", "Images", "Appareil photo", "Photo avancée", "Fichier"), seules les données "Images" et "Fichier" sont prises en compte.
Les données EXIF "Appareil photo" (ouverture, temps d'exposition, sensibilité ISO, compensation, distance focale) sont utilisées par les logiciels de photogrammétrie type "PhotoScan".

La distance focale de la caméra ne se trouve pas dans la notice. Via le gratuiciel "PAINT", elle a été mesurée sur la photo d'un échiquier (47.5 cm x 47.5 cm) placé à 5m, après calcul du facteur K (prise en compte dimensions écran, paramètres affichage, "pitch") sur une photo de ce même échiquier faite avec un "Olympus 12 MP" de focale connue 7mm (fichier EXIF):
- Photo avec appareil photo numérique "Olympus": Focale F mm = Distance mm x ( l image / L sol) = 5000 x (6.2 / 47.5) = 652 ---> 652 x K = 7mm ---> K = 7/652
- Photo avec caméra "Galaxy Visitor 6": Focale F mm = (7/652) x 5000 x (1.5 /47.5) = 1.7

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3 – Ground Sampling Distance sur petit anneau blanc

Au niveau mesure de la résolution, 2 anneaux (rapport de taille 1/2) ont été scotchés au coin supérieur gauche de l'échiquier: petit anneau blanc (8mm de section, 4cm diamètre) placé sous anneau vernis (1cm section, 7cm diamètre).
Le pas d'échantillonnage au sol ou "Ground Sampling Distance" (GSD) a été mesurée sur 15 photos de l'échiquier prises entre 15m et 1m.
Le drone était tenu à la main et la caméra dirigée vers l'échiquier en contrôlant la direction de prise de vue sur un "iPhone6" via l'application gratuite "iOS" "NineEagles".

Les photos prises aux distances 5m et 10m avec le GSD correspondant sont présentées ci-dessous:
GSD 4mm/pixel à 5m
GSD 8mm/pixel à 10m

Pour pouvoir identifier les anneaux sur la photo de l'échiquier, le GSD a été choisi pour visualiser en détail (intérieur, extérieur) le petit anneau blancrègle: prendre comme valeur de GSD la moitié de la taille du plus petit détail à visualiser – dans notre cas "8mm de section" / 2, soit 4mm.
Une recherche dans les 15 photos prises indique que ce GSD de 4mm/pixel correspond à une distance de 5m.

La forme ronde des anneaux révèle une dilatation en hauteur des images sur les photos pixellisées. La petite taille de la lentille courbe l'allongement ou la hauteur de la maison lorsqu'elle est photographiée ou filmée de trop près.

Echi5
GSD 4mm/pixel à 5m - 2 Photos - Échiquier à 5m (à G) - Zoom coin supérieur gauche photo pixellisée échiquier (à D)
Photo (à G) - A 5m de distance, intérieur petit anneau blanc (section 8mm) visible à l'oeil nu sur l'échiquier
Photo pixellisée (à D) - Petit anneau blanc (section 8mm: taille 2 pixels) - Carré échiquier (côté 4.3cm: taille 10 pixels)

Echi10
GSD 8mm/pixel à 10m – 2 Photos - Échiquier à 10m (à G) - Zoom coin supérieur gauche photo pixellisée échiquier (à D)
Photo (à G) - A 10m de distance, l'intérieur du petit anneau blanc n'est plus visible; celui de l'anneau vernis est visible
Photo pixellisée (à D) - Contour petit anneau blanc visible (diamètre 4cm: taille 5 pixels) - Intérieur anneau vernis visible (taille 4 pixels) - Côté carré échiquier 4.3cm visible (taille 5 pixels)

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4 – Pas capteur Pc

Focale / Distance = l image / L sol = Pas Capteur / Pas Capteur au Sol (ou GSD) = 1 / Ec
1,7mm / 5000mm = 1 / 2941 = 1 / Ec
Ec = 2941

A 5m soit 5000mm, le GSD ou Pas Capteur au Sol est de 4mm.
Pas Capteur Pc = Pas Capteur Sol / Ec = 4mm / 2941 = 1.4µ

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5 - Dimensions capteur CCD

Hauteur capteur (mm) = Pc (µ)x Hauteur image (pixel) / 1000= 1.4 x 896 = 1.25mm
Largeur capteur (mm) = Pc (µ) x Largeur image (pixel) / 1000 = 1.4 x 1440 = 2.02mm

Les dimensions du capteur CCD placé derrière la lentille de focale 1.7mm sont de 1.25mm x 2.02mm.

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Ces estimations ont été faites en vue de calculer les paramètres de photo 3D (Focale -> Echelle Ec, GSD -> rayon trajectoire circulaire) pour essayer en photogrammétrie la caméra du "Galaxy Visitor 6".

Sculpture
Sculpture d'un "Grotesque" faisant la grimace

Le but est de numériser rapidement en 3D à coût très réduit (coût moyen "Galaxy Visitor 6" relevé sur le Web: 140 € TTC), à courte distance (entre 5 et 10m), une sculpture en pierre (30x30x60cm) placée à 15m de haut à l'angle Nord-Est d'une tour, hors portée d'un mât photo de 6m, afin d'imprimer en 3D la maquette correspondante pour s'en servir de presse-papier "souvenir".

En extérieur, la légèreté du drone (115g) le rend très sensible aux remous que créent une "gentle breeze" (voir notice "Robbe") soufflant sur le bord de la tour carrée.

Un "bon" pilote (14 ans) n'ayant pu tenir un vol stable circulaire avec la commande "yaw" à proximité du bord de la tour, pendant que son assistant photo "iPhone6" (13 ans) appuyait sur le bouton photo (écran tactile "iPhone6") à des intervalles réguliers, le projet de photogrammétrie de la sculpture avec "Galaxy Visitor 6", "iPhone6" et "PhotoScan" a été abandonné.
Par contre, pilote et opérateur se sont bien amusés
- en tournant des vidéos au format .flv (FLash Video - "Adobe") et en les montrant à leurs grands-parents avec le gratuiciel "VLC";
- en analysant les 2 photos au format .jpg (5m, 10m) puis en les intégrant dans du texte (présentation essais à camarades de classe à la rentrée);
- en testant toutes les possibilités du drone indiquées dans la notice.
Ils ont complété leur vocabulaire anglais et allemand (notice disponible en français, anglais, allemand, italien, espagnol, russe).

Cet article a été envoyé au constructeur "Robbe" à titre "Retour d'EXpérience".
Si les paramètres du "Galaxy Visitor 6" ne sont pas classés "confidentiel Robbe", il a été demandé au constructeur de confirmer ou de corriger l'estimation faite des paramètres optiques numériques - focale 1.7mm, pas capteur Pc 1.4µ, dimensions capteur CCD 1.25mm x 2.02mm - et d'inclure ces données dans sa notice très bien faite.

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PS: Merci de donner remarques, idées ou le bonjour encliquant ci-dessous:

christian.degastines@orange.fr

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