XÂY DỰNG MÔ HÌNH SỐ BỀ MẶT VÀ BẢN ĐỒ TRỰC ẢNH SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH MÁY BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI (UAV) PHẦN 2

2. QUY TRÌNH THIẾT KẾ BAY CHỤP
Ply cam

Công tác thiết kế bay chụp cơ bản bao gồm tính toán độ cao bay của UAV, xác định độ phủ dọc và độ phủ ngang của ảnh, thiết kế và tính toán số đường bay, ước tính tổng số ảnh cần chụp và tổng dung lượng ảnh, tính tốc độ chụp và tổng thời gian bay. Chi tiết giải thích công tác thiết kế bay chụp ảnh nói chung, bạn đọc có thể xem thêm trong tài liệu của Morgan and Falkner [11].
Các tham số cho công tác thiết kế bay chụp được xác định tùy thuộc vào diện tích bay chụp và độ chính xác của sản phẩm bản đồ. Sau đó, chúng được nhập vào phần mềm quản lý và thực hiện bay chụp như Pix4Dcapture, Mission Planner, Dji Ground Control Station, và UgCS. Thông tin đường dẫn để tải các phần mềm này được trình bày trong Bảng 1. 2.1 Thiết kế độ cao bay của UAV dựa trên kích cỡ điểm ảnh cho trước Vì kích cỡ của cảm biến thu nhận ảnh trong máy ảnh là cố định, do đó độ phân giải điểm ảnh (kích thước của pixel) bị chi phối bởi độ cao bay chụp.

Kích cỡ điểm ảnh ảnh hưởng đến độ chính xác của các sản phẩm bản đồ. Mối quan hệ giữa độ cao bay chụp và độ phân giải điểm ảnh [12] được thể hiện trong công thức (1) dưới đây: BCH (imW*GSD*FL)/(SSw*100) (1) Với BCHlà độ cao bay được thiết kế cho UAV (m); GSD (Ground Sample Distance) là kích cỡ điểm ảnh cần chụp (cm); imW (image width) là độ rộng của ảnh chụp tính bằng pixel; FL (focal length) là độ dài tiêu cự của máy ảnh; SSw (sensor width) là chiều rộng của cảm biến thu nhận ảnh của máy ảnh. Ví dụ: Nếu kích cỡ điểm ảnh thiết kế cho dự án là 3 cm. UAV sử dụng máy ảnh Sony EXMOR có FL là 3.6 mm, imW là 4000 pixel, SSw là 6.31 mm. Độ cao bay của UAV tính được là 68.46 m. 2.2 Tính tổng số đường bay của UAV Tổng số đường bay của UAV phụ thuộc vào độ phủ ngang của tấm ảnh và có thể tính toán dựa trên công thức sau [11]: FStrip WidthPr/[M*SSh*((100 Q%)/100)] (2)
Với Fstrip là tổng số đường bay cần tính; WidthPr là độ rộng của khu vực cần bay chụp; M là mẫu số của tỷ lệ ảnh (có thể tính bằng công thức FL/BCH); SSh (Sensor height) là chiều cao của cảm biến thu nhận ảnh của máy ảnh; Q là độ phủ ngang của tấm ảnh (%). Ví dụ: Khu đo có kích cỡ là 168 m dài x 156 m rộng; Độ phủ ngang của ảnh là 65%; SSh của máy ảnh Sony EXMOR là 4.72 mm; M là 19000, tổng số đường bay là 5 đường bay (làm tròn). 2.3 Tính tổng số ảnh cần chụp và tổng dung lượng ảnh số Tổng số ảnh cần chụp từ UAV phụ thuộc vào độ cao bay chụp (tỷ lệ ảnh) và độ phủ dọc, có thể tính toán bằng công thức sau[11]: TSA LengthPr/(M*SSw*[(100 P%)/100] (3) Với TSA là tổng số ảnh cần chụp của khu đo; M là mẫu số của tỷ lệ ảnh; SSw là chiều rộng của cảm biến trên máy ảnh; P là độ phủ dọc của tấm ảnh (%). Ví dụ: Độ dài của khu chụp là 168 m, P là 80%, SSw của máy ảnh Sony EXMOR là 6.30 mm, M là 19000, tổng số ảnh cho mỗi đường bay tính được là là 7 ảnh (làm tròn). Cộng thêm hai ảnh đầu và cuối của đường bay để phủ trùm khu bay chụp, tổng số ảnh là 9 ảnh x 5 đường bay sẽ là 45 ảnh. Tổng dung lượng ảnh là 45 ảnh x 5 Mb = 225 Mb (mỗi ảnh có dung lượng cho trước ≈ 5 Mb). 2.4.

Tính toán tốc độ chụp (shooting rate hoặc capture rate) Tốc độ chụp ảnh phụ thuộc vào vận tốc bay của UAV và có thể tính theo công thức sau đây: Chupv ((imH / imW*GSD) /100)*((100 P%)/100)/ v (4) Với Chupvlà tốc độ chụp ảnh; imH và imW là chiều cao và chiều rộng của tấm ảnh (tính theo đơn vị pixel); GSD là kích cỡ điểm ảnh; P là độ phủ dọc (%); v là vận tốc bay của UAV. Vì chiều cao và chiều rộng của cảm biến thu nhận ảnh trên máy ảnh là khác nhau, do vậy tốc độ chụp ảnh phụ thuộc vào việc máy ảnh đặt song song hay vuông góc với hướng bay (dễ dàng điều chỉnh), và do vậy, imH hay imW sẽ được chọn. Hình 1. (a) Máy ảnh đặt vuông góc với hướng bay; (b) máy ảnh đặt song song với hướng bay (ảnh trích từ nguồn Pix4D )

Ví dụ: Nếu máy ảnh Sony EXMOR đặt vuông góc với hướng bay, imH (3000 pixel ) được sử dụng; GSD là 3 cm, độ phủ dọc là 80%, tốc độ bay của UAV là 5m/s, tốc độ chụp tính được là 3.6s/ảnh.
Bài viết được tài trợ bởi Đại học NAUY
Nguồn www.researchgate.net