Luận Văn Công nghệ đo ảnh trên cơ sở ảnh chụp từ máy chụp ảnh số phổ thông

TÊN ĐỀ TÀI: Công nghệ đo ảnh trên cơ sở ảnh chụp từ máy chụp ảnh số phổ thông​
Information
mục lục

Lời cam đoan .1

Lời cảm ơn.2

Mục lục 3

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt .5

Danh mục các bảng .6

Danh mục các hình vẽ, đồ thị 7

Mở đầu .9

Chương 1. tổng quan về sự phát triển của công nghệ đo ảnh 12

1.1. Bản chất và nhiệm vụ của phương pháp đo ảnh12

1.2. Sự phát triển của công nghệ đo ảnh 14

1.3. Đo ảnh mặt đất trên thế giới .17

1.4. Đo ảnh mặt đất tại Việt Nam 18

1.5. Cơ sở lý thuyết đo ảnh mặt đất.20

1.5.1.Các yếu tố định hướng của ảnh mặt đất 20

1.5.2. Các dạng chụp cơ bản của ảnh lập thể mặt đất 21

1.5.3. Công thức xác định tọa độ điểm chi tiết bằng ảnh mặt đất 22

1.5.4. Độ chính xác tọa độ điểm chi tiết xác định bằng ảnh mặt đất .23

1.6. Yêu cầu thực tiễn đặt ra cho đo ảnh mặt đất .24

1.7. Công nghệ đo ảnh số mặt đất 25

Kết luận chương 1 27

Chương 2. máy chụp ảnh số phổ thông và phương pháp kiểm định 28

2.1. Máy chụp ảnh số phổ thông 28

2.2. Một số đặc trưng của ảnh số .30

2.2.1. ảnh số 30

2.2.2. Độ phân giải của ảnh số.31

2.2.3. Nguyên lý tạo ảnh của máy chụp ảnh số .32

2.2.4. Bộ cảm CCD 32

2.3. Hệ thống kính vật của máy chụp ảnh số .34

2.4. Kiểm định máy chụp ảnh số phổ thông 34

2.4.1. Sự cần thiết phải kiểm định 34

2.4.2. Các phương pháp kiểm định 35

2.4.3. Lựa chọn hàm toán học hiệu chỉnh sai số méo hình kính vật38

2.4.4. Bản chất của méo hình kính vật .40

2.4.5. Thuật toán kiểm định .41

2.4.6. Chương trình kiểm định.44

2.4.7. Quy trình kiểm định máy chụp ảnh số phổ thông.46

2.4.8. Kết quả kiểm định.48

Kết luận chương 2 51

Chương 3. công nghệ đo ảnh trên cơ sở ảnh chụp từ máy chụp ảnh số phổ thông52
3.1. Cấu trúc hình tháp với số lượng pixel không đổi 52

3.2. Xác lập hệ tọa độ mặt phẳng ảnh số.53

3.3. Giới hạn chụp hữu dụng của ảnh số 57

3.4. Thiết kế đường đáy chụp ảnh 58

3.5. ảnh hưởng của sự không ổn định của tiêu cự tới độ chính xác điểm chi tiết .60

3.6. Công nghệ đo vẽ ảnh số phổ thông .62

3.7. Quy trình công nghệ thành lập bình đồ tỷ lệ lớn 64

3.8. Quy trình công nghệ thành lập bản vẽ kiến trúc .75

3.9. Công dụng và khả năng phát triển của tư liệu ảnh số phổ thông 77

Kết luận chương 3 79

chương 4. thực nghiệm 80

Kết luận và kiến nghị .88

Tài liệu tham khảo .90

phụ lục 93



mở đầu

1. lý do chọn đề tài

Sự phát triển của đo ảnh gắn liền với sự phát triển của khoa học công nghệ từ công nghệ cơ giới chính xác cho tới khoa học điện tử tin học. Công nghệ đo ảnh cũng gắn liền với sự phát triển của các thiết bị thu nhận hình ảnh (camera) đó là bộ phận thu nhận những tư liệu gốc ban đầu phục vụ đo ảnh chiếm một vị trí quan trọng trong quy trình đo ảnh. Các máy chụp ảnh chuyên dùng cho đo vẽ (metric camera) được đặt trên máy bay với sản phẩm là các tấm ảnh hàng không chất lượng cao đã khẳng định sự thành công trong thành lập các loại bản đồ địa hình, địa chính ở Việt Nam và trên thế giới. Các máy kinh vĩ chụp ảnh chuyên dùng (phototheodolite) đặt trên mặt đất được ứng dụng trong lĩnh vực đo ảnh địa hình tỷ lệ lớn và phi địa hình. Tuy nhiên, ở Việt Nam sự phát triển của đo ảnh mặt đất với các máy kinh vĩ chụp ảnh chỉ dừng lại ở công nghệ đo ảnh tương tự trên phim kính từ những năm 70 của thế kỉ trước.
Ngày nay, khi công nghệ số đã phổ biến rộng rãi trong đo ảnh hàng

không thì đo ảnh mặt đất với các máy kinh vĩ chụp ảnh gần như đã bị lãng quên. Không phải vì đo ảnh mặt đất không ứng dụng được công nghệ số mà vấn đề ở đây là công nghệ chụp ảnh. Những máy PhotoTheodolite phải sử dụng những tấm phim kính hoặc phim nhựa là khá đặc dụng phải nhập ngoại, nhưng lại chỉ ứng dụng trong đo vẽ địa hình tỷ lệ lớn hoặc đo vẽ kiến trúc trong một khu vực nhỏ là không kinh tế. Hơn nữa với yêu cầu hiện đại cho sản phẩm ở dạng số và nhanh chóng thì các phim kính này lại phải quét ảnh dẫn tới không hiệu quả cả về mặt thời gian và kinh tế. Trong khi công nghệ chụpảnh số chuyên dụng được quan tâm nhiều hơn ở chụp ảnh hàng không (đã có máy chụp ảnh số DMC, ADS40 [18],[19]) thì công nghệ chụp ảnh số chuyên dụng cho đo ảnh mặt đất lại không được phát triển. Với yêu cầu của thực tế sản xuất hiện nay cần thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ lớn vùng mỏ lộ thiên, vùng núi đá vôi . phục vụ tính toán khối lượng khai thác định kì đang gặpnhiều khó khăn của phương pháp đo và tính. Sự phát triển của ngành kiến trúc phục chế cũng đặt ra các yêu cầu về vẽ lại bản vẽ hiện trạng kiến trúc .Các yêu cầu trên lại đặt ra nhiệm vụ cho đo ảnh cần giải quyết. Nhưng vướng mắc ở đây là công nghệ chụp ảnh chuyên dụng cho đo vẽ. Vậy giải quyết ra sao?
Những năm đầu của thế kỉ XXI đã xuất hiện ồ ạt các loại máy chụp ảnh số phổ thông (non-metric digital camera) được dùng rộng rãi trong chụp ảnh nghệ thuật. Chúng tôi sử dụng thuật ngữ này nhằm nói về loại máy chụp ảnh
đại chúng trên cơ sở công nghệ số hóa, được sử dụng theo nhu cầu thông thường của người yêu thích chụp ảnh nghệ thuật, chụp ảnh lưu niệm .không
được thiết kế cho mục đích đo vẽ. Ưu điểm của các loại máy này là gọn nhẹ, rẻ tiền và đặc biệt sản phẩm ảnh chụp được lưu trữ dưới dạng số rất thuận lợi cho việc kết nối với máy tính và nhập vào các phần mềm đo ảnh. Việc áp dụng máy ảnh số loại này vào kỹ thuật đo vẽ của trắc địa ảnh đặt ra nhiều vấn đề phải quan tâm giải quyết, thành công của nó sẽ cởi bỏ một số gút mắc khó khăn về tư liệu đầu vào của đo ảnh số mặt đất. Với mong muốn đóng góp phần nhỏ của trí thức bản thân cho sự phát triển đa dạng của công nghệ đo ảnh ở Việt Nam, được sự hướng dẫn tâm huyết của thầy giáo GS.TSKH Phan Văn Lộc, tác giả đã chọn đề tài “Công nghệ đo ảnh trên cơ sở ảnh chụp từ máy chụp ảnh số phổ thông”. Đây là một mảng đề tài khá lớn đòi hỏi những nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn nghiêm túc.
2. mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a. Mục đích của đề tài:

- Giải quyết các vấn đề về sự không chuyên dụng của ảnh số phổ thông nhằm nâng cao khả năng đo vẽ, độ chính xác của sản phẩm đo ảnh.
- Giải quyết một số đặc trưng riêng khi xử lý tấm ảnh số phổ thông trên các phần mềm đo ảnh số.
- ứng dụng thành công trong đo vẽ đo vẽ địa hình và phi địa hình sử dụng ảnh số phổ thông, khẳng định ưu thế của phương pháp đo ảnh.
- Nâng cao trình độ tiếp cận và phục vụ sản xuất theo hướng chính xácvà nhanh chóng, đơn giản mà hiện đại, đáp ứng yêu cầu thực tế.

- Bổ sung kiến thức cho bản thân nhằm phục vụ tốt công tác giảng dạy tại trường đại học.
b. Đối tượng nghiên cứu của đề tài:

Máy chụp ảnh số phổ thông gắn liền với tính chất không chuyên dụng cho đo vẽ có thể cung cấp sản phẩm ảnh số phục vụ trong lĩnh vực đo vẽ địa hình và phi địa hình.
c. Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

- Nghiên cứu xây dựng cơ sở lý thuyết kiểm định các thông số của máy chụp ảnh số phổ thông.
- Nghiên cứu xây dựng chương trình và quy trình kiểm định.
- Nghiên cứu sử dụng ảnh số phổ thông và các thông số kiểm định, đánh giá hiệu quả của chúng trong việc thành lập bình đồ địa hình và bản vẽ kiến trúc.
3. Phương pháp nghiên cứu

- Sử dụng các tài liệu về lý thuyết kinh điển của đo ảnh làm cơ sở lý luận, viết thuật toán và chương trình.
- Tìm kiếm tài liệu và cập nhật các thông tin trên mạng Internet.

- Nghiên cứu tìm hiểu bản chất của quá trình đo vẽ trên phần mềm đoảnh để tìm ra phương án phù hợp về xử lý ảnh số phổ thông.

- Tiến hành các thực nghiệm để chứng minh lý thuyết, khẳng định tính khả thi và đi đến kết luận khách quan, chính xác.
4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

ảnh chụp từ máy chụp ảnh số phổ thông ứng dụng thành công trong đo
ảnh mang ý nghĩa khoa học lớn: bổ sung cơ sở khoa học về kiểm định ảnh, đo
ảnh, bổ sung đa dạng cho phương pháp đo ảnh hàng không trong lĩnh vực địa hình và phi địa hình.
Đề tài xuất phát từ cơ sở khoa học đo ảnh hiện đại, mang lại ý nghĩa thực tiễn về thiết bị chụp ảnh, rút ngắn thời gian của quy trình công nghệ, giảm nhẹ công tác ngoại nghiệp nhờ ưu thế của đo ảnh, phát huy tính độc lập tự cường trong điều kiện hạn chế của tài chính và công nghệ ở Việt Nam.