引言

倾斜相机作为精密光学电子仪器，光学部件相当于它的眼睛，直接关系到原始航片采集质量的高低，其重要性不言而喻。优质的原始航片能够降低空三分层概率，增加空三解算的鲁棒性，从而提高内业效率，节约项目成本。

使用过Pros系列相机的客户都知道，该系列相机采集的原始航片在空三解算时有着很高的通过率，空三分层也比较少见。这在一定程度上得益于Pros系列相机中，每个镜头都内置的一片超低色散非球面ED镜片。于是很多客户都在咨询我们，究竟什么是非球面ED镜片？以及它对倾斜摄影有哪些影响呢？本期，我们就专门为大家介绍这个睿铂Pros系列相机特有的“秘密武器”。

球面镜片与非球面镜片

很多戴眼镜的客户应该都有过这样的体验：当去眼镜店配眼镜的时候，服务员会问您：眼镜镜片选哪一种呢？有非球面镜片，也有球面镜片......之后还会在一个展示装置内看到以下图像。

虽然以上展示效果有夸张的成分，但这是我们很多人对于非球面镜片的第一印象。非球面镜片的加工工艺与球面镜片不同，其表面弧度与普通球面镜片不同，对光线的聚焦能力也不一致，这就造成其成像质量的区别。

光学系统普遍存在像差，光线进入镜头之后不会严格按照理想情况汇聚为一个点，实际成像效果往往存在画面模糊、彩色边缘、像场弯曲等各种现象。这对于对精度要求极高的航空摄影测量来讲，是非常致命的问题。

球面镜与非球面镜成像区别

虽然现代电脑自动化设计和模拟技术可以使球面镜的制作精度提升更高，但是球面镜本身特点之一就是虽然平行光束在理论上可以精确地聚集在一个点上，但实际由于像差的存在，导致光线不能完美汇聚。由此带来大光圈下的成像相对模糊，广角端的图像扭曲以及镜头外形难以进一步缩小等问题。

为了满足实际使用需求，则需要进行像差校正，以消除上述的各种影响。采用球面镜片的镜头只能靠设计中对镜片曲率的不断调试并且整合不同镜片的相对位置来获得相对较好的成像效果，但这费时费力不说，还会加大镜头体积，不利于满足高精度航测的使用需求。

航空倾斜摄影测量需要保证最后的模型精度达到要求，必须要从最前端图像采集之时就消除这种弊端，取得更佳的成像效果、更少的图像形变程度。

同时，为了控制倾斜相机尺寸，延长无人机平台的有效工作时间，还应实现更小的镜头尺寸。要达到以上要求，唯一的办法就是使用非球面镜技术。

Pros系列相机五个镜头内置1片非球面镜片，修正影像视觉效果，解决视界歪曲等问题，可增大空三特征点匹配准确度与空三解算的鲁棒性。

这就是为什么使用睿铂相机采集航片进行空三解算时，空三分层率相比于市面其它相机更低的原因之一！非球面镜片的加工精度要求极高，往往达到亚微米级（0.0000001m），其加工难度非常大，再考虑到材料的稀有性与加工失败率，这会直接导致其价格居高不下。

ED镜片

细心的客户应该可以发现，市面上某些相机拍摄的航片上，可能会出现红紫交替的“彩虹边缘”，这种现象会影响空三特征点匹配，是造成空三分层的一个重要潜在原因。

相片的“彩虹边缘”

这种现象出现的原因与镜片材料和类型有很大关系，前面我们已经说过在物理结构方面，非球面镜片具备的突出优势，另一个重要原因就是镜片的材料对成像的影响。

我们知道，光线通过任何介质时都会发生弯曲，也就是折射现象，相机镜片也不例外。光线在折射时，因为各色光的波长不同，折射率不一样，弯曲度程度也不一样，就会产生“色差”。

普通玻璃镜片产生的色差

由于组成材料存在区别，不同镜片材料对光线的折射率不一致，也就造成不同相机镜头获得的航片质量高低存在差异。二者差别体现在内业数据处理中的表现就是：有的相机获取的航片容易出现分层，而有的相机获取的航片空三通过性很好，空三分层概率也很低。

ED镜片的成像效果

我们知道，空三解算在会基于影像特征点进行匹配，如果航片出现“彩虹边缘”势必会对空三软件同名点匹配造成影响。

“彩虹边缘”干扰特征点匹配

对于高精度航测相机应用来讲，我们需要想尽办法来消除这种彩虹边缘，其中cmos因为技术限制，没法进行改变，那就只能从镜头端做优化，采用各种方案来解决不同波长光线折射率不同的问题。

萤石，也就是氟化钙结晶，先天就有超低色散的优势，但天然的大块萤石非常难寻，而且加工难度很高，化学稳定性差，采用萤石作为组件的成像系统大多体积非常小，无法适应航测相机的使用要求。

所以现在睿铂Pros系列相机镜片都会采用人造萤石，ED(Extra low Dispersion)超低色散镜片就是其中的一种。这种ED镜片的主要优势就是可以更好的还原照片的画质效果，减少镜头镜片对光线的影响，降低色散色差的问题，从源头上提高获取的航片质量，为优质的模型效果与极高的模型精度打下基础。

Pros系列倾斜相机

结合非球面镜片与超低色散的ED材料，Pros系列相机能够获取非常优质的原始航片，体现在内业工作中的表现就是：空三分层概率大幅度减少，空三通过率高，模型效果与精度提升，这对项目内业效率的提升非常有帮助。

有经验的客户都知道，相比于我们经常关注的外业来说，内业问题才是更为影响效率的因素，它会占整个项目总问题数量的80%，花费整个项目70%的时间去解决。而Pros优化光学组件配置，再搭配几款内业数据处理软件，能够提高内业50%以上的工作效率，极大地缩短项目时间，节约成本。