Hướng dẫn cách tính toán độ cao, tốc độ, hướng cảm biến khi thành lập bản đồ bằng PIX4Dmapper

Khi thành lập bản đồ từ ảnh chụp bằng PIX4Dmapper, việc tính toán các yếu tố như độ cao, tốc độ, hướng cảm biến,… là vô cùng quan trọng. Để thực hiện việc tính toán nhanh chóng, đơn giản, cũng như quá trình thành lập bản đồ được tiến hành trơn tru nhất, hãy theo dõi bài viết dưới đây!

Yêu cầu về thiết bị khi thành lập bản đồ bằng PIX4Dmapper

- Máy ảnh

Phần mềm PIX4Dmapper có thể xử lý hình ảnh được chụp bằng bất kỳ loại máy ảnh nào, ví dụ như:

Máy ảnh Compact
Máy ảnh DSLR
Máy ảnh cảm biến lớn
Camera hành trình
Thiết bị bổ trợ camera
Máy ảnh đa phổ
Máy ảnh siêu phổ
Máy ảnh nhiệt
Smart Phone
Máy ảnh toàn cảnh

Hình 1. Các loại máy ảnh sử dụng để xuất dữ liệu ảnh cho PIX4Dmapper.

- Ống kính

Có thể sử dụng bất kỳ loại ống kính nào:

Phối cảnh (bất kỳ FOV nào)
Fisheye (FOV siêu rộng)

Hình 2. Mọi FOV được PIX4Dmapper sử dụng để xử lý ảnh.

- Nền tảng bay chụp

Có thể dùng bất kỳ nền tảng bay chụp nào:

Máy bay không người lái
Máy bay dân dụng
Phương tiện giao thông đường bộ
Máy ảnh cầm tay

- Quang phổ

Sử dụng bất kỳ quang phổ nào:

Ảnh RGB
Ảnh NIR, Red Edge (sử dụng cho nông nghiệp)
Ảnh nhiệt
Ảnh đa quang phổ

Hướng dẫn tính toán độ cao, tốc độ bay chụp, hướng cảm biến và tham chiếu địa lý khi lập bản đồ bằng PIX4Dmapper

- Tính toán độ cao bay chụp

Độ phân giải ảnh mặt đất (GSD) là khoảng cách giữa 2 pixel ảnh chụp liên tiếp trên mặt đất. GSD ảnh hưởng đến độ chính xác và chất lượng kết quả cuối cùng của dự án, cũng như các chi tiết trực quan trong ảnh trực giao.

Chiều cao bay chụp H được tính toán và phụ thuộc vào tiêu cự máy ảnh, chiều rộng của cảm biến máy ảnh (mm) và độ phân giải của cảm biến ảnh (pixel).

Hình 3. Ký hiệu các thông số tính toán độ cao bay chụp.

Trên thực tế: H / FR = Dw / Sw

Suy ra, chiều cao bay chụp H được tính bằng công thức:

H = (Dw * FR) / Sw (1)

Khoảng cách bao phủ trên mặt đất của hình ảnh theo phương ngang được tính bằng công thức:

Dw = (imW * GSD) / 100 (2)

Trong đó:

Dw là khoảng cách bao phủ trên mặt đất của hình ảnh theo phương ngang (m)
imW là chiều rộng hình ảnh (pixel)
GSD là độ phân giải hình ảnh yêu cầu (cm/pixel)

Kết hợp phương trình (1) và (2), độ cao bay chụp được tính bằng công thức:

H = (imW * GSD * FR) / (Sw * 100) (3)

- Tính toán tốc độ bay chụp cho độ chồng lớp phù hợp

Độ chồng lớp hình ảnh phụ thuộc vào tốc độ bay chụp của UAV, GSD và độ phân giải của máy ảnh.

Hình 4. Ký hiệu các thông số tính toán tốc độ bay chụp.

Từ hình 4, người ta cho ra công thức:

od = overlap * D (4)

x = D - od (5)

t = x / v (6)

- Hướng cảm biến

Định hướng máy ảnh cho chiều rộng cảm biến vuông góc với hướng bay

Hình 5. Chiều rộng cảm biến vuông góc với hướng bay.

Kết hợp phương trình (4) và (7) vào phương trình (5), ta có:

x = Dh - overlap * Dh

x = Dh * (1 - overlap)

x = ((imH * GSD)/100) * (1 - overlap) (8)

Kết hợp phương trình (6) và (8):

t = x/v = ((imH * GSD)/100) * (1 - overlap)/v (9)

Ví dụ: Để đạt được độ phủ là 75%, GSD là 5 cm/pixel, giả sử chiều rộng của cảm biến ảnh là 4000 pixel, tốc độ máy bay là 30 km/h (~8,33 m/s), thì tốc độ hình ảnh được tính:

t = ((4000*5)/100) * (1 - 0,75)/8,33 = 6 s

Định hướng máy ảnh cho chiều rộng cảm biến song song với hướng bay

Hình 6. Chiều rộng cảm biến song song với hướng bay.

Kết hợp phương trình (4) và (10) vào phương trình (5), ta có:

x = DW - overlap * DW

x = DW * (1 - overlap)

x = ((imW * GSD)/100) * (1 - overlap) (11)

Kết hợp phương trình (6) và (11), ta có:

t = x/v = ((imW*GSD)/100) * (1 - overlap)/v (12)

- Tham chiếu địa lý

PIX4Dmapper có khả năng xử lý hình ảnh không có tham chiếu địa lý, nhưng nhà sản xuất vẫn khuyến cáo người dùng sử dụng vị trí địa lý để cho ra được kết quả chính xác và nhanh chóng. PIX4Dmapper không yêu cầu các tham số IMU, và các tham số định hướng ảnh được tính toán tự động trong quá trình xử lý.

Đối với hình ảnh không được tham chiếu địa lý

PIX4Dmapper có thể xử lý hình ảnh không có tham chiếu địa lý sẵn. Khi hình ảnh không có tham chiếu địa lý, PIX4Dmapper cần được thiết lập những thông số kỹ thuật để định vị, xác định tỉ lệ và định hướng chính xác cho mô hình. Điểm khống chế mặt đất (GCP) sẽ định vị mô hình ở vị trí chính xác, định vị đúng tỷ lệ và hướng cho mô hình. Nếu không sử dụng GCP, PIX4Dmapper vẫn có những công cụ để xác định tỷ lệ và định hướng riêng biệt.

Đối với hình ảnh có dữ liệu vị trí bằng máy ảnh tích hợp GPS

Hầu hết các nhà sản xuất máy ảnh nổi tiếng trong lĩnh vực bay chụp khảo sát đều phát hành các dòng máy ảnh có tích hợp GPS như Panasonic, Sony hay Canon. Các dòng máy ảnh này tự động lưu dữ liệu GPS dưới dạng dữ liệu EXIF của hình ảnh. PIX4Dmapper thông qua đó để nhận dữ liệu vị trí của hình ảnh và đưa vào phần mềm xử lý.

Đối với hình ảnh có dữ liệu vị trí bằng bộ ghi GPS rời

GPS logger là thiết bị gọn nhẹ, dễ được lắp đặt trên UAV trong quá trình bay chụp để ghi nhận thông tin vị trí cho hình ảnh. Nó cho phép ghi nhận các giá trị kinh độ, vĩ độ, độ cao cho từng vị trí trong suốt quá trình bay chụp. Các giá trị này có thể được lưu theo định dạng tệp có thể xử lý trong PIX4Dmapper, hoặc hiệu chỉnh trước khi đưa vào xử lý.

GPS logger được nhà sản xuất khuyến nghị sử dụng là các loại RTK GPS có độ chính xác từ 2 đến 4 cm với tốc độ xử lý cao, qua đó không cần GCP để cải thiện độ chính xác.

Hình 7. Bộ ghi GPS rời - GPS logger.

Hy vọng qua bài viết trên, bạn đã hiểu được cách tính toán cao độ, tốc độ, cũng như hướng cảm biến hay tham chiếu địa lý khi thành lập bản đồ từ ảnh chụp bằng PIX4Dmapper. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hoặc cần tư vấn, hỗ trợ thêm về phần mềm, cũng như thiết bị thành lập bản đồ, hãy liên hệ ngay đến HOTLINE 0903 825 125.

>>> Xem thêm: Hướng dẫn sử dụng phần mềm PIX4Dmapper để thành lập bản đồ 3D tối ưu

Mọi thông tin xin vui lòng liên hệ: