Obturateur roulant en cartographie par drone : ce qu'il fait et comment le gérer
Beaucoup de caméras de drone, surtout sur les petits drones grand public, n'exposent pas toute l'image en même temps. Elles lisent le capteur ligne par ligne et, si le drone continue d'avancer pendant ce temps, chaque ligne est prise depuis une position légèrement différente. Sur une photo, c'est invisible ; en photogrammétrie, qui suppose une seule position de caméra par photo, c'est une petite erreur systématique que l'on peut éviter en vol ou modéliser.
Obturateur global et obturateur roulant
Avec un obturateur global, ou un obturateur mécanique central, tout le capteur est exposé au même instant : la photo a une seule position de caméra. Avec un obturateur roulant électronique, les lignes sont exposées et lues l'une après l'autre, du haut vers le bas du capteur. Le temps entre la première et la dernière ligne est le temps de lecture, et sur les petites caméras il est souvent de quelques dizaines de millisecondes.
Cela paraît court, mais un drone de cartographie ne s'arrête pas. Par exemple, un drone qui vole à 10 m/s avec un temps de lecture de 30 ms parcourt 30 cm entre la première et la dernière ligne d'une même photo.
| Obturateur global ou mécanique | Obturateur roulant électronique | |
|---|---|---|
| Exposition de l'image | Toutes les lignes au même instant | Ligne par ligne pendant le temps de lecture |
| Positions de caméra par photo | Une | Une par ligne, si le drone se déplace |
| Effet d'un drone en mouvement | Aucun dû à l'obturateur | Une petite déformation systématique de l'image |
| Où on le trouve | Caméras de levé | Beaucoup de petites caméras grand public |
Ce qu'il fait à un projet de cartographie
La photogrammétrie calcule une position et une orientation par photo. Une photo à obturateur roulant n'entre pas exactement dans ce modèle : l'image est légèrement étirée ou cisaillée dans le sens du vol. La compensation absorbe l'écart comme elle peut, ce qui se traduit par une erreur de reprojection plus élevée et peut laisser de petites erreurs systématiques en position et en altitude. Une nacelle qui oscille ou des vibrations ajoutent une déformation qu'aucun modèle simple ne supprime.
Le gérer en vol
Volez plus lentement : la déformation croît avec la vitesse sol. Si l'application de vol le permet, arrêtez-vous à chaque position de prise de vue et déclenchez en vol stationnaire, ce qui supprime le mouvement au prix du temps de vol. Volez un peu plus haut si la distance d'échantillonnage au sol le permet, car le même mouvement couvre alors une plus petite partie de l'image. Et si la précision est l'objet du travail, une caméra à obturateur mécanique ou global supprime le problème à la source.
Le gérer au traitement
Un logiciel de photogrammétrie peut modéliser l'obturateur roulant en estimant le temps de lecture et le mouvement de la caméra pendant l'exposition, et en calculant une position légèrement différente pour chaque ligne. Cela n'aide que si le mouvement est régulier et si les données suffisent à le déterminer.
Stream Capture le propose comme correction optionnelle. Pour les capteurs lus ligne par ligne, le temps de lecture est estimé dans la compensation et n'est appliqué que s'il améliore l'erreur d'alignement d'au moins 2 % et qu'il est déterminé avec confiance. L'appariement dense et l'orthophoto supposent un obturateur global, et l'option n'est pas utilisée avec la compensation découpée des très grands blocs.
Vérifiez le résultat
Quoi que vous fassiez, mesurez-le. Comparez l'erreur d'alignement avec et sans la correction, et regardez l'erreur aux points de contrôle indépendants : c'est là qu'une erreur résiduelle d'obturateur roulant apparaîtrait en mètres. Un petit drone à obturateur roulant peut tout à fait produire une bonne carte ; le rapport doit vous dire à quel point.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que l'obturateur roulant en cartographie par drone ?
Une caméra qui lit son capteur ligne par ligne au lieu de tout lire d'un coup. Si le drone se déplace pendant cette lecture, chaque ligne est prise depuis une position légèrement différente, ce qui déforme un peu l'image.
L'obturateur roulant nuit-il à la précision photogrammétrique ?
Il peut. La photogrammétrie suppose une seule position de caméra par photo : l'écart augmente l'erreur d'alignement et peut laisser de petites erreurs systématiques en position et en altitude. Le modéliser, ou voler de façon à l'éviter, réduit l'effet.
Comment savoir si mon drone a un obturateur roulant ?
Cherchez un obturateur mécanique ou global dans les caractéristiques de la caméra. Si seul un obturateur électronique est indiqué, le capteur est presque certainement lu ligne par ligne.
Comment réduire l'effet de l'obturateur roulant pendant un vol de cartographie ?
Volez plus lentement, arrêtez-vous et déclenchez en vol stationnaire à chaque photo si l'application de vol le permet, volez plus haut si votre distance d'échantillonnage au sol le permet, ou utilisez une caméra à obturateur mécanique ou global.
Peut-on corriger l'obturateur roulant après le vol ?
Oui, si le logiciel le modélise : le temps de lecture et le mouvement de la caméra sont estimés dans la compensation. La correction suppose un mouvement régulier ; elle ne supprime pas les vibrations.
Cartographiez avec un petit drone et laissez la compensation tester la correction de l'obturateur roulant
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