ĐỀ CƯƠNG MÔN CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH

CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH Câu 1 Bản chất của phương pháp đo ảnh : 2 Câu 2 _ Nắn ảnh là quá trình biến đổi hình ảnh của miền thực địa được chụp trên ảnh nằm ngang có tỷ lệ phù hợp với tỷ lệ bản đồ hoặc bình đồ cần thành lập 2 Câu 3 Loại trừ sai số vị trí điểm ảnh do ảnh nghiêng gây ra 2 Câu 4 Hạn chế sai số do chênh cao địa hình 3 Câu 6 Xác định tham số nắn ảnh trong phương pháp nắn ảnh giải tích : 5 Câu 8 Giao hội thuận 8 Câu 9 Công thức cơ bản của cặp ảnh lý tưởng 11 Câu 10 Phương trình định hướng tương đối Mô hình lập thể ( đối với mô hình độc lập ) 12 Câu 11 Phương pháp giải tích xác định các yếu tố định hướng tương đối 13 Câu 12 Mục đích của các yếu tố định hướng tuyệt đối 15 Câu 13 Phương trình định hướng tuyệt đối MHLT bằng phương pháp giải tích : 16 Câu 14 _ Phương pháp đo ảnh giải tích 18 Câu 15 _ Ảnh số là tập hợp các pixcel , mỗi pixcel tương ứng với một điểm ảnh được mô tả bằng hàm số ảnh với tọa độ điểm ảnh (x, y) và giá trị tọa độ xám D 19 Câu 16 () Phương pháp nắn ảnh đối với góc ảnh chụp xuyên tâm 20 Câu 18 Quy trình thành lập bản đồ bằng phương pháp đo ảnh số 22 Câu 19 Cấu trúc của hệ thống xử lý ảnh số bao gồm : 23 Câu 20 Quy trình công nghệ của phương pháp đo ảnh trên trạm ảnh số 24

CÔNG NGHỆ ĐO ẢNH

Câu 1 Bản chất của phương pháp đo ảnh :

Là phương pháp đo gián tiếp thông qua hình ảnh các nguồn thông tin thu được của đối tượng đo

Nhiệm vụ của phương pháp đo ảnh :

Xác định trạng thái hình học của đối tượng đo bao gồm vị trí , hình dạng , kích thước & mối quan hệ của đối tượng

Câu 2 _ Nắn ảnh là quá trình biến đổi hình ảnh của miền thực địa được chụp

trên ảnh nằm ngang có tỷ lệ phù hợp với tỷ lệ bản đồ hoặc bình đồ cần thành lập

_ Nhiệm vụ của công tác nắn ảnh : Gồm 3 nhiệm vụ

1 Thông qua những phép biến đổi phù hợp để biến hình ảnh trên ảnh nghiêng thành hình ảnh tương ứng trên ảnh nằm ngang để loại bỏ sai do ảnh nghiêng gây ra

2 Lựa chọn phương pháp thích hợp để hạn chế sai số vị trí điểm do địa hình lồi lõm gây ra

3 Lựa chọn tỷ lệ của ảnh nắn phù hợp với tỷ lệ bản đồ hoặc bình đồ cần thành lập

⇒ Trong đó nhiệm vụ thứ 2 là không thể thực hiện triệt để Vì trong công tác này ta chỉ lựa chọn phương pháp phù hợp nhất để HẠN CHẾ sai số vị trí điểm

do địa hình gây ra , làm cho sai số vị trí điểm này nhỏ hơn giới hạn cho phép (δrh < Cgh ) Sai số này ta không thể loại bỏ hoàn toàn được.

Câu 3 Loại trừ sai số vị trí điểm ảnh do ảnh nghiêng gây ra

Mối quan hệ giữa ảnh nghiêng và ảnh nắn được thể hiện theo công thức :

y = z

Trong đó : x’, y’,fk là tọa độ điểm ảnh trên ảnh nghiêng

X , y là tọa độ điểm ảnh trên ảnh nắn

ak, bk ,ck (k= 1÷ 8 ) là các cosin chỉ hướng của góc quay ma trận A

Từ công thức (3) ta thấy mối quan hệ giữa ảnh nghiêng và ảnh nắn được xác

định theo csc tham số uk ( k = 1÷ 8 ) Để xác định 8 tham số này cần lập ít nhất

8 phương trình theo mối quan hệ của phương trình (3) 8 phương trình này

được lập từ 4 cặp điểm tươn ứng trên ảnh nắn và ảnh nghiêng Các điểm này gọi là điểm nắn ảnh

Câu 4 Hạn chế sai số do chênh cao địa hình

_ Sai số đo xê dịch vị trí điểm ảnh do địa hình gây ra :

δrh =

Trong đó : h là độ cao của điểm so với mặt phẳng trung bình của khu đo

r’ là bán kính hướng tâm của điểm ảnh r’ =

H là độ cao bay chụp trung bình

⇒ hmax ≤ có Chmax = Hmax - Hmin ≤ 2 hmax

_ Nguyên lý :

Giải quyết bài toán xác định tham số nắn uk và tính toạn độ các điểm trên mặt đất

Câu 6 Xác định tham số nắn ảnh trong phương pháp nắn ảnh giải tích :

(*) Dựa vào các nguyên tố định hướng

u1 = ; u2 = ; u3 =

u4 = ; u5 = ; u6 =

u7 = ; u8 =

Trong đó : z = -H : độ cao bay chụp trung bình

ak , bk , ck : các cosin chỉ hướng của góc quay ma trận A

(*) Dựa vào các điểm nắn ảnh : (x,y) và (x’,y’)

⇒ Hiệu chỉnh tọa độ ảnh của điểm nắn ảnh do chênh cao địa hình theo công thức sau :

δy’ = r = y’

Câu 7 Điều kiện để tạo thành một cặp ảnh lập thể :

1 Hai tấm ảnh được chụp ở 2 tấn chụp khác nhau , nhưng phải có hình ảnh chung của đối tượng cầu chụp ( phần hình ảnh chung này được gọi là phần phủ của cặp ảnh lập thể )

2 Góc kẹp của các tia chiếu cùng tên không vượt quá 16° gây ảnh hưởng đến hiệu ứng lập thể

_ Yếu tố lập thể của cặp ảnh lập thể

Trong đó : S1 , S2 _ Tâm chụp hay gọi là tâm chiếu

B _ Đương đáy chụp ảnh

S1O1 , S2O2 _ Trục quang chính

Câu 8 Giao hội thuận

Ở 2 vị trí tâm chụp S1 và S2 ta chụp 2 tấm ảnh P1 và P2 Điểm m1 và m2 là hình ảnh của điểm M trên thực địa lần lượt 2 tấm ảnh P1 và P2 Dựng hệ tọa độ S1X1Y1Z1 và hệ tọa độ S2X2Y2Z2 song song với nhau

Vì vector và đồng phương nên có phương trình

Trong C S1S2M có = - → = N1

Có [ × ] = 0 ⇒ [ - ) × ] = 0

⇒ [ ] = [ × ]

⇒ N1 [ R’1 × R’2 ] = [ × ]Giả sử có M (X ,Y ,Z ) _ trong hệ tọa độ không gian S1X1Y1Z1

m1 (X’1, Y’1, Z’1 ) _ trong hệ tọa độ S1X1Y1Z1

m2 (X’2, Y’2, Z’2 ) _ trong hệ tọa độ S2X2Y2Z2

S2 (X0, Y0, Z0 ) _ trong hệ tọa độ không gian S1X1Y1Z1

⇒ N1 × =

⇒ Các tọa độ không gian X’1 , Y’1 , Z’1 và X’2 , Y’2 , Z’2 tính theo công thức :

Với x ,y _ tọa độ điểm ảnh trong mặt phẳng ảnh

⇒ N 2 = -

Mục đích và điều kiện của bài toán giao hội thuận ( thiếu )

Câu 9 Công thức cơ bản của cặp ảnh lý tưởng

Với n _ số điểm trên mô hình định hướng tương đối

Khi n > 5 thì giảu toán theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất

Phương trình số hiệu chỉnh : V = A.X + L

hướng , tọa độ không gian đo ảnh và hệ số của phương trình sai số → lập hệ phương trình sai số và hệ phương trình chuẩn lần 2 để tìm cho mối yếu tố định hướng tương đối

Tiếp tục giải như vậy đến khi cho nhận được nhỏ hơn hạn sai cho phép →tìm được giá trị đúg của các yếu tố định hướng tương đối

Câu 12 Mục đích của các yếu tố định hướng tuyệt đối

- Quy tỷ lệ mô hình về tỷ lệ xác định

- Định hướng mô hình trong hệ tọa độ trắc địa

• Các yếu tố định hướng tuyệt đối Mô hình lập thể

+) X0 , Y0 , Z0 _ tọa độ điểm gốc của mô hình

+) θ _ góc xoay của hệ tọa độ mô hình trong mặt phẳng XY, kẹp giữa trục Y và giao tuyến của 2 mp XY bà YTĐ Z

+) m0 _ mẫu số tỷ lệ mô hình

+) ξ _ góc nghiêng dọc theo trục X

+) η _ góc nghiêng ngang theo trục Y

Câu 13 Phương trình định hướng tuyệt đối MHLT bằng phương pháp giải tích :

= + m0 A

Với _ xác định vị trí điểm M trong hệ tọa độ trắc địa

_ xác định vị trí điểm gốc trong hệ tọa độ trắc địa

_ xác định vị trí điểm M trong hệ tọa độ mô hình

⇒

Với ∆XTĐ , ∆YTĐ , ∆ZTĐ _ số gia tọa độ tọa độ của mô hình

X , Y , Z _ toạ độ mô hình của điểm đo :

Giá trị các cosin chỉ hướng :

a1 = cosξ cosθ - sinξ.sinη.sinθ

a2 = - cosξ.sinθ - sinξ.sinη.cosθ

a3 = -sinξ.cosη

b1 = cosξ.sinθ

b2 = cosξ.cosθ

b3 = - sinη

c1 = sinξ.cosθ± cosξ.sinη.sinθ

c2 = - sinξ.sinθ± cosξ.sinη.cosθ

- Với sự trợ giúp của máy tính , tính toán , phục hồi chùm tia và mô hình lập thể

- Xác định vị trí , hình dạng , độ lớn , tính chất và mối quan hệ tương hỗ yếu tố hình học cơ bản của dối tượng đo

- Từ đó đưa ra kết quả dạng đồ thị hoặc dạng số

(*) Nguyên lý :

- Điều kiện của con người

- Máy đo tạo độ ảnh

- Máy tính và thiết bị ngoại vi

Đặc điểm của phương pháp đo ảnh giải tích

5 đặc điểm : - Độ chính xác cao

- Công năng lớn

- Hiệu xuất cao

- Tự động hóa thuận lợi

- Thuận lợi cho việc thành lập cơ sở dữ liệu và đo vẽ bản đồ số

Câu 15 _ Ảnh số là tập hợp các pixcel , mỗi pixcel tương ứng với một điểm ảnh

được mô tả bằng hàm số ảnh với tọa độ điểm ảnh (x, y) và giá trị tọa độ xám D

f(x , y , D )với 0 ≤ f (x , y , D ) ≤ fmax ( fmax = 256 )_ Tính chất cơ bản của ảnh số

+) Lượng tử hóa ảnh : là sự chuyển đổi từ các mô ta liên tục sang cách mô ta rời rạc theo vị trí (x ,y) của điểm ảnh và giá trị độ xám của từng pixcel

+) giá trị xám

Biểu đồ cột giá trị xám : là một hàm cung cấp tần xuất , hiện của một mức xám

Từ lược đồ xám → giá trị xám trung bình và mức độ tân mạn của giá trị xámLược đồ xám được biểu diễn trong hệ tọa độ vuông

Nội dung thông tin của ảnh

_ Hàm thông tin I = k log = -k log

I = - ln Pi_ Dung lượng thông tin TB của ảnh

IHo= I ( h(g))

=

Với h(g) tần suất tương đối của giá trị xám

Câu 16 (*) Phương pháp nắn ảnh đối với góc ảnh chụp xuyên tâm

<1> Theo phương pháp gián tiếp

Bước 1 : Xác định quan hệ tọa độ của điiểm thực địa và điểm ảnh Nó được

thể hiện theo công thức

+) Ảnh gốc được số hóa thông qua quét ảnh nên các điểm ảnh được sắp xếp theo m hàng và n cột Vậy vị trí của cột I, J thay cho tọa độ điểm ảnh :

Với x , y, z _tọa độ pixcel trên điểm ẩn số hóa

uk (k = 1 ÷ 11 ) _ hàm của tham số biến đổi m’1 , m’2 ,n’1 ,n’2 của phần tuer

ma trận quay A

I0 , J0 _ vị trí điểm chính ảnh

Bước 2 : Nội suy giá trị độ xám của điêm ảnh

+) Do tạo độ điểm ảnh ko trùng với tâm của pixcel ảnh số hóa ⇒ tiến hành nội suy độ xán của điểm ảnh trên có số độ xám của ma trận số ( thực hiện quá trình tái chia mẫu )

+) Thông thường độ xám của điểm ảnh P được nội suy theo hàm song tuyến từ

dộ xám của 4 pixcel lân cận :

I(P) =

Với I(i,j) _ ma trận độ xám của pixcel lân cận điểm ảnh P

W(I,j) _ ma trận trọng số theo khoảng cách của 3 pixcel với điểm ảnh P

<2> Theo phương pháp trực tiếp

- Quá trình nắn ảnh xuất phát từ ảnh gốc từng điểm ảnh hoặc từng pixcel ảnh được xác định tọa đôh theo hàm

X = ϕ (x ,y)

Y = ϕ (x, y)

và gán giá trị độ xám được nội suy theo hàm song tuyến

- Trong phương pháp này , tọa độ của điểm nắn được xác định công thức :

X = Z

Y = Z

Với Z _ độ cao của điểm thực địa

(*) Phương pháp nắn ảnh số gián tiếp

_ hình ảnh trên ảnh quét được xác định theo pt tạo ảnh thời điểm t như sau :

Câu 19 Cấu trúc của hệ thống xử lý ảnh số bao gồm :

_ Máy quét ảnh : là thiết thực hiện chức năng biến đổi ảnh tương tự thành ảnh

số một cách tự động và ảnh số được lưu trong máy tính dưới dạng Raster Có 2 loại máy quét ảnh chính là loại giàn và loại chổi đẩy

+) Bao gồm các trạm _ Đo ảnh số đơn

_ Đo ảnh ố lập thể _ Đo ảnh số tam giác ảnh khôn gian _ Đo ảnh số mô hình địa hình

_ Đo ảnh số trực giao

Máy in : là thiết bị chuyển tải sản phẩm của trạm đo ảnh số ra giấy , vật liệu ảnh , màng khắc

+) Phân loại máy un theo độ chính xác _ máy vẽ có độ phân giải thấp

_ máy vẽ có độ phân giải cao _ máy vẽ có độ phân giải trung bình+) Hiện nay có các loại máy vẽ nét , máy vẽ điện tử , máy vẽ quang ảnh , máy

vẽ ma trận , máy in phun

Câu 20 Quy trình công nghệ của phương pháp đo ảnh trên trạm ảnh số

Trạm ảnh số là các máy tính điện tử hay các Work Station có dung lượng lớn , đồng thời có tốc độ xử lý cao Trạm đo ảnh số có thể hoạt động trên hệ điều hành mạng máy tính và thực hiện chức năng xử lý các thông tin về ảnh số Trạm máy này bao gồm các thiết bị :

_ Bộ xử lý trung tâm có tốc độ xử lý nhanh

_ Bộ xử lý đồ họa

_ Màn hình lập thể có độ phân giải cao

_ Các thiết bị lưu trữ thông tin với dung lượng lớn

_ Các thiết bị chuẩn : Bàn phím , con chuột ,thiết bị điều khiển đo trên mô hình lập thể