Photogrammétrie oblique – Drone DJI Inspire 1

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26/05/2016 – Photo DJI_0216 - Autogire "MTO Sport", 3 axes "Savannah" et club-house AZUR ULM

Un drone "DJI Inspire1" + nacelle et caméra "X3" est essayé en photogrammétrie oblique pour saisir en 3D deux ULM (autogire "MTO Sport", 3 axes "Savannah") et le club-house AZUR ULM à Corbeny 02820.

OBJECTIF: voir niveau de complémentarité drone (DJI Inspire 1 X3 ou X5) avec ULM (hélico "Kompress", autogire "MTO Sport") + "Nikon (D3200 en pod pour photos verticales, D750 à la main pour photos obliques)".

PROCÉDURE: tester
- Mise en oeuvre du drone (pilote, opérateur);
- "Prépa-Mis" faite sur Google Earth (pilote) et sur tableur (opérateur) utilisant simplement les données DJI et EXIF;
- Reconstruction 3D obtenue avec les photos JPG disponibles sur la carte micro-SD (fichiers de 4MO en moyenne) traitées par le logiciel PhotoScan vs standard;
- Influence des conditions météo (vent, éclairage).

 

1 – Plateforme 3 axes Zenmuse X3 (Jeudi 26 Mai – AZUR ULM)

Inspire
Inspire 1 portant Zenmuse X3

11 – Mise en oeuvre

a) Pilote: A. Gilotin aux manettes
b) Opérateur: procédure mal définie dans la notice (réglages en mode photos: ISO, vitesse, ouverture).

Exif
EXIF photo DJI_0003.JPG - "Images"

Exif
EXIF photo DJI_0003.JPG - "Appareil photo"

Un essai statique préalable avec 2 photos suivi de l’examen des paramètres EXIF permet de comprendre la procédure à appliquer et de préciser les données du X3:
- distance focale 4mm (20mm en équivalent distance focale 35mm);
- taille image: 4000 x 2250 pixels.

Ecran Ope
Ecran "Camera page" de l’opérateur

Le déclenchement de la prise de vue via le figuratif du "Shutter" sur l’écran "Camera page" de l’iPhone opérateur ne se fait pas toujours correctement à la cadence d’une photo par seconde (durée mise au point automatique bloque déclenchement; voir s'il est possible d'utiliser le bouton 3 sur le boitier esclave télécommande).

 

12 – Préparation de mission en photos obliques et exécution

a) Paramètres pilote sur Google Earth (GE): envoyer en pièce jointe par courriel au pilote un fichier .kmz à cliquer s'ouvrant dans GE et lui donnant par clic à l'intérieur de l'hippodrome circulaire les paramètres de vol du drone (lieu; R, Ht et vitesse sol GPS)

b) Paramètres opérateur sur tableur: la préparation de mission a été faite en oblique 45° en fonction du GSD possible souhaité:
- GSD de 4cm/pix à Rayon hippodrome = Hauteur sol = 60m;

Palette Ope
Rayon et Hauteur AGL 60m
Photo DJI_0230 zoomée - Compter les pixels sur largeur palette en bois de dimensions connues
Palette de 1,2m x 1m (100cm->24pixels)
GSD 4cm/pix

Corde
Rayon et Hauteur AGL 60m
Photo DJI_0216 zoomée - Compter les pixels sur corde pale rotor de dimension connue
Corde 20cm (24cm->8pixels)
GSD 3cm/pix

- GSD de 2cm/pix à Rayon hippodrome = Hauteur sol = 30m:

Palette Ope
Rayon et Hauteur AGL 30m
Photo DJI_0097 zoomée - Compter les pixels sur largeur palette en bois de dimensions connues
Palette de 1,2m x 1m (100cm->50pixels)
GSD 2cm/pix

Corde
Rayon et Hauteur AGL 30m
Photo DJI_0075 zoomée - Compter les pixels sur corde pale rotor de dimension connue
Corde 20cm (20cm->22pixels)
GSD 1cm/pix

Une page du tableur regroupe les différents paramètres:
- Focale et FOV;
- tailles (CMOS, Image);
- GSD;
- Rayon et Hauteur AGL hippodrome;
- diagonale emprise sol;
- échelle;
- distance entre photos compte-tenu du recouvrement choisi;
- nombre de photos;
- vitesse sol GPS.

Les paramètres calculés (cours MOOC de l'INSG, Wikipedia) se sont révélés corrects sauf pour le nombre de photos à prendre (blocage du "Shutter" qui empêche de réaliser le nombre prévu).
L’opérateur est à portée de voix du pilote pour lui demander éventuellement de rectifier R et/ou Ht; il appuie toutes les secondes sur le "Shutter"; si ce dernier est bloqué la photo n’est pas prise ce qui diminue d'autant le recouvrement et la qualité du 3D.
Le pilote utilise la possibilité "Intelligent Orientation Control" (IOC) du drone via le mode "Point Of Interest" (POI); le drone après avoir été amené à une distance sol de 60m (30m) et à une Hauteur AGL de 60m (30m) tourne automatiquement sur l'hippodrome circulaire de rayon 60m.

 

13 – Reconstruction 3D

a) Surface 3D

3D
Hippodrome drone: Rayon = Hauteur = 60m
Terrain ULM de Corbeny - Club-house AZUR ULM vu en 3D sous PhotoScan via 29 photos obliques se recouvrant
Voir en 3D sur Sketchfab

Avec 29 fichiers (42 prévus; "shutter" bloqué sur 13 photos) au format .JPG de 4MO environ, la reconstruction en précision moyenne (Alignement, Nuage, Maillage, Texture) pour Rayon & Hauteur 60m s'est faite en 10 minutes contre habituellement 5 à 10 heures avec 50 fichiers de 15 à 20MO (Nikon D 3200 ou D750).
Les ailes de l'ULM 3 axes sont visibles; l'autogire "MTO Sport" est sans rotor.
Le GSD entre 3 et 4cm/pix est insuffisant pour reconstruire en 3D les pales du rotor de l'autogire présentes sur les photos et absentes sur la surface 3D reconstruite à partir des photos.

30m
Hippodrome drone: Rayon = Hauteur = 30m
Terrain ULM de Corbeny - Club-house AZUR ULM vu en 3D sous PhotoScan via 27 photos obliques se recouvrant
Voir en 3D sur Sketchfab

La reconstruction Rayon & Hauteur 30m n'a pu être faite par PhotoScan qu'en précision haute (30 minutes de calcul): en précision moyenne, les calculs de maillage, sans doute par manque d'un nombre suffisant de points homologues (il faudrait au minimum des fichiers photos de 5MO en moyenne au lieu de 4MO), ne se font pas et donnent immédiatement une surface inexploitable.

30m
Hippodrome drone: Rayon = Hauteur = 30m
Terrain ULM de Corbeny - Club-house AZUR ULM vu en 3D sous PhotoScan via 27 + 26 photos obliques (2 tours) se recouvrant
Voir en 3D sur Sketchfab

Pour augmenter le nombre de points et de faces, les photos prises sur 2 tours d'hippodrome (R et Ht = 30m) ont été associées; les ailes du Savannah sont un peu meilleures.

b) Maquette 3D
La sortie d'une maquette "Autogire MTO Sport, 3 axes Savannah et club-house AZUR ULM à Corbeny" sur imprimante 3D couleurs n'est pas réalisable avec Zenmuse X3 monté sur drone DJI Inspire 1 par suite du mauvais fonctionnement du "Shutter" à cadence 1 photo/seconde via "iPhone" et d'un GSD insuffisant.

 

14 – Influence des conditions météorologiques

3D
Biroute

Vent de l'ordre de 5km/h en moyenne; le drone reste à Ht et R fixé (60 et 30m).
Le club-house, bâti en rez-de-chaussée et objet des essais, n'avait que peu d'ombre portée; le Pb de reconstruction 3D dans les ombres portées au sol n'a donc pas été étudié.

 

2 – Plateforme 3 axes Zenmuse X5 (à faire en Septembre)

Un essai sera fait à partir d'une prise de vues Zenmuse X5 avec deux passages sur le même rayon 30m, le premier à une hauteur de 30m sol (le haut des structures club-house, ULM) et le deuxième à 15m sol (le côté des structures).

3D
Photo DJI_0285 prise avec X5 sur le pas de la porte StudioSport

Pour préparer cet essai, un rendez-vous a été pris avec StudioSport Paris pour faire quelques photos avec Zenmuse X5, le drone Inspire 1 étant tenu à la main. Les données EXIF montrent que la dimension des photos "still" est identique sur X3 et X5 soit 4000pix X 2250pix (voir s'il n'y a pas un choix "Max Resolution" en "Photo still" pour avoir une image de 4608 x 3456 pixels comme annoncé page 15 de la notice X5); la taille des fichiers photos en JPG est donc identique (4MO).

Il restera à voir si en enregistrant en DNG puis en passant en JPG via Adobe Photoshop Lightroom 6, en choisissant un faible de taux de compression, on peut améliorer la finesse de l'image.

Les dimensions du capteur CMOS ayant augmenté (passage de 6.17 x 4.55mm à 17.3 x 13.0 mm), le GSD possible est amélioré de 25%.

 

3 – Conclusion partielle

TotRed
Hippodrome: ULM, Rayon = Hauteur = 200m; drone, Rayon = Hauteur = 30m
Terrain ULM de Corbeny - Entrée club-house AZUR ULM vu en 3D sous PhotoScan
Assemblage photos: à G., Nikon D750 sur ULM autogire "MTO", à D., X3 sur drone "Inspire 1"

MTO
ULM autogire - "MTO Sport Autogyro"

Le drone est un porteur complémentaire de l'ULM pour une reconstruction 3D rapide visible sur site Sketchfab.com/cdg et sans impression 3D.

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

christian.degastines@orange.fr

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