「睿铂科技」:专注倾斜摄影设备研发,实现国产替代 | 解码“专精特新”
2021年秋天,中国极地科学考察破冰船“雪龙2”号出发前往南极,与“雪龙”号汇合开展“双龙探极”。在本次南极考察任务中,成都睿铂科技有限责任公司(以下简称「睿铂科技」)研发的倾斜摄影相机被搭载在“雪龙”号及“雪龙2”号的两架舰载直升机和多架随船无人机上,辅助科考队完成南极关键地区的航空测绘。
「睿铂科技」参与南极科考项目
倾斜摄影是国际摄影测量领域近十几年发展起来的一项高新技术,该技术通过从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像,获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理,具有真实性、高效性、高性价比的特点。
目前,「睿铂科技」立足地理信息实景三维技术,不仅为客户提供整套无人机倾斜摄影采集硬件产品及信息技术服务,还可以提供整套的实景三维数据建设方案和高效易用的地理信息三维全流程解决方案。
除了在南极地区的航空测绘以外,「睿铂科技」的设备还应用在数字文物保护、城市三维数字模型搭建、应急指挥等多方面。2022年9月,泸定地震发生,多方力量携带无人机前往灾区迅速完成震中数字正射影像图和三维影像,「睿铂科技」的航测设备也出现其中。
与几年前还被国外厂家垄断的状态截然不同的是,「睿铂科技」设备的所有核心技术,都已实现了完全自研。在如此的技术突破下,今年,这家企业获得国家级专精特新“小巨人”荣誉。
目前,「睿铂科技」拥有授权的有效知识产权58项:发明专利7项,实用新型18项,软件著作权17项,外观专利16项,另有申请中专利50余项。「睿铂科技」在三维数据采集领域的技术处于行业领先地位,获得了海内外多个国家和地区客户的广泛认可。
押注无人机航测赛道,「睿铂科技」入局倾斜摄影
2012年,早期「睿铂科技」团队由西南交大、成都理工等高校导师及研究生组建,但是并没有一开始就专注于现在的倾斜摄影航测设备。
「睿铂科技」联合创始人常勇告诉36氪:“无人机能干的事情太多了,这个行业非常庞大,测绘、农业、安防、巡检等。但企业不能说把所有的事情都干了,任何一个企业都是要有核心竞争力的。”
2012年以前,基于国情及行业发展状态,「睿铂科技」将研发精力集中在了无人机航测遥感的林业病虫害普查及多光谱精准农业,利用无人机搭载的多光谱、高光谱相机,对松树进行大面积精准航测。「睿铂科技」通过对测区异常松树所反映出的异常光谱影像,可以精准挑选出病况下的松树株,这一技术在林业的普及推广解决了困扰林业行业多年的松材线虫病的病虫害普查及精准防控工作。
同时,「睿铂科技」通过低空无人机携带多光谱及高光谱载荷对规模化农田进行光谱分析,可以查看出农作物的生长状态,摒弃传统的农作物状态异常便盲目施肥喷药的做法。
作为一个以市场需求技术为研发方向的团队,2015年「睿铂科技」观察到了无人机航空遥感更大的市场:地理信息实景三维。
常勇介绍道:“早期的地理信息数据无论是正射影像图(例如我们常用的手机地图)、地形图、规划图纸,多以二维的CAD或二维正射图像的方式呈现,通过各种复杂的表示和标注方法把这个三维的物理世界进行数字化存档及运用。国外的VR实景、360度全景、数字孪生的概念,也都在诠释着这一逻辑。我们人类所感官的世界本身就是一个三维的物理世界,随着社会经济水平及信息化水平的不断提高,通过二维的方式对三维进行‘曲线救国式’的展示已经无法满足新时代地理信息的表示方式。”
倾斜摄影操作现场
基于对市场的观察,2015年「睿铂科技」正式转型,将发展方向定在了可以高精度获取目标三维信息的倾斜摄影载荷这一航测细分领域,并停止了一切跟倾斜摄影无关的业务和产品开发。
十年技术研发建立优势,倾斜摄影未来运用场景广泛
2022年2月,自然资源部办公厅印发《关于全面推进实景三维中国建设的通知》,明确实景三维中国建设主要包括地形级实景三维建设、城市级实景三维建设、部件级实景三维建设、物联感知数据接入与融合、在线系统与支撑环境建设五大建设任务,并指出,在城市级实景三维建设中,地方层面将获取优于5厘米分辨率的倾斜摄影影像、激光点云等数据,并完成基础地理实体数据制作,根据地方实际确定周期进行时序化采集与表达。
看似赛道不大且细分,但是在政策支撑下,倾斜摄影也迎来行业爆发期。此时,在10年的技术积累之下,「睿铂科技」已经形成了一套自有的产品体系,并建立了一定的产品优势。
以「睿铂科技」参与的嘉峪关文物保护和修复项目为例,需要将嘉峪关的精细化模型作为古建筑保护的基础数据,以便后期使用和参考,所以前期数据采集的方式方法及设备精度效果相当重要,这也直接影响着最终的模型数据质量。过程中,「睿铂科技」作业组采用旋翼无人机搭载一亿像素中画幅云台相机M10Pro进行作业,为达到理想效果,整个测区需要多种特殊且复杂的航线融合飞行,「睿铂科技」为此自研配套了Rainpoo Route Assistant航线规划软件。
在设备的研发上,「睿铂科技」做出了多项突破。以「睿铂科技」推出的新一代D2M为例,据常勇介绍:“逆光拍摄时会出现影像重影的问题,会降低影像的清晰度,但镜头设计时如果一味解决这个问题,又会让镜头的锐度下降,正球差彗差增大。研发这款产品时,「睿铂科技」解决策略航测时的航片追求锐度高,畸变小,球差彗差小,航测场景都是在顺光场景拍摄,基本不需要考虑逆光场景。因此我们的工程师在设计镜头时,会做一个折中:把跟顺光环境下航测相关的参数提高,完全不考虑逆光的影像重影问题,只专注于航测所需要的相关光学参数优化。”
D2M新一代半画幅倾斜摄影相机
新一代D2M解决了光学的问题,同时,「睿铂科技」也解决了航测相机所涉及的半画幅、全画幅、中画幅系列全要素核心技术。
倒回几年前,国内实景三维数据的采集主要集中在农村等地物简单、房屋低矮稀疏等无人机可以轻易到达的区域,半画幅、全画幅相机的规格指标即可满足市场基础需求。然而,自然资源部的“十四五规划”明确指出,接下来的实景三维数据采集主要集中在城市,城市高楼林立,地物环境复杂,过往几千万像素的设备很难完成城市级大面积的数据采集工作。
针对于此,「睿铂科技」推出了国内的第一台国产化中画幅5亿像素倾斜航摄仪DG10,而当时,市面上只有国外的厂家有着如此高规格参数航测设备。DG10的出现对完全打破以往国外厂家对中国航测设备市场的垄断起到了关键作用,并为实景三维中国的“十四五规划”工作提供了技术保障。
DG10中画幅倾斜摄影相机
过去,作为航测相机载荷的最后一公里,我国的相机后背研发生产被国外相机厂家垄断。常勇表示:“作为一个技术输出型厂家,无法掌握产品的核心基础、被别人卡脖子,那就不能被称为一个专精特新企业。”
为此,「睿铂科技」需要长期的资金投入及人才储备。据常勇介绍,「睿铂科技」成都总部的150余名员工中70%~80%都是技术出身,而其中50%以上都是研究生以上学历,除此外睿铂多年来一直广泛吸纳相关领域的顶尖技术人才,为睿铂科技持续的研发创造奠定了坚实的基础,而每年投入研发的费用占总营收的20%以上。
未来,随着我国实景三维中国建设的不断推进,「睿铂科技」的产品应用也将更加广泛。如今,当城市上空一架无人机飞过时,或许它就正在利用来自「睿铂科技」的倾斜摄影设备采集图像,推动着智慧城市的建设。