Xây dựng hệ thống cung cấp ảnh quang cảnh 360 độ trên điện thoại di động

Máy ảnh thông thường chỉ chụp với một góc 90 độ nên người sử dụng khó có thể thu lại quang cảnh không gian như họ mong muốn, còn panorama phải đạt ít nhất là 110 độ và đôi khi có thể lên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN HẢI TRIỀU

XÂY DỰNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ẢNH QUANG CẢNH

360 ĐỘ TRÊN ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Hà Nội – 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN HẢI TRIỀU

XÂY DỰNG HỆ THỐNG CUNG CẤP ẢNH QUANG CẢNH

360 ĐỘ TRÊN ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

Ngành: Công nghệ thông tin

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin

Mã số: 60480104

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN HẢI CHÂU

Hà Nội - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan kết quả đạt được của luận văn là sản phẩm của các nhân tôi, không sao chép nguyên văn của người khác Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những phần được trình bày hoặc là của cá nhân tôi hoặc là được tổ hợp

từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ

rõ ràng và được trích dẫn đúng quy định

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Hải Triều

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Mục lục

Danh mục các bảng, các hình vẽ

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ẢNH QUANG CẢNH 360 ĐỘ 3

1.1 Giới thiệu ảnh quang cảnh 360 độ 3

1.1.1 Lịch sử ra đời 3

1.1.2 Panorama trong nhiếp ảnh 3

1.1.3 Phân loại 3

1.1.4 Ảnh quang cảnh hình trụ 4

1.2 Các hệ thống trên nền Web 7

1.2.1 Google Street View 7

1.2.2 Bing Maps StreetSide 9

1.2.3 MapJack 10

1.3 Các hệ thống trên nền di động 11

1.3.1 So sánh hệ thống nền web và nền di động 11

1.3.2 Google StreetView Mobile 12

Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU 14

2.1 Máy ảnh chuyên dụng 14

2.2 Máy ảnh thường kết hợp gương phản xạ 15

2.2.1 Các thiết bị sử dụng 15

2.2.2 Tóm tắt qui trình chụp ảnh 16

2.2.3 Ưu và nhược điểm của phương pháp 18

2.3 Chụp liên tiếp nhiều ảnh 18

2.3.1 Máy ảnh thường 18

2.3.2 Iphone Apple Camera 19

2.3.3 Google Photo Sphere 20

Chương 3 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 24

3.1 Phân tích và thiết kế hệ thống 24

3.1.1 Kiến trúc hệ thống 24

3.1.2 Các tác nhân chính 25

Trang

3.1.4 Thiết kế cơ sở dữ liệu 29

3.2 Mô tả các phần mềm mã nguồn mở được tích hợp 30

3.2.1 Các module phần máy chủ 30

3.2.2 Hiển thị ảnh quang cảnh 360 trên máy khách 32

3.3 Kết quả xây dựng hệ thống 38

3.3.1 Máy chủ 38

3.3.2 Phần mềm cho di động 41

KẾT LUẬN 47

Bảng 1 So sánh nền tảng web và di động 12

Bảng 2 Mô tả ca truy cập ứng dụng 26

Bảng 3 Mô tả ca đăng nhập hệ thống 27

Bảng 4 Mô tả ca tương tác bản đồ trực tuyến 27

Bảng 5 Mô tả ca tải lên dữ liệu 27

Bảng 6 Mô tả ca chỉnh sửa dữ liệu 28

Bảng 7 Mô tả ca tạo sửa liên kết ảnh 28

Bảng 8 Mô tả ca quản trị người nhập liệu 28

Bảng 9 Cấu trúc bảng dữ liệu panorama 29

Bảng 10 Cấu trúc bảng dữ liệu thành viên 30

Trang

DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH ẢNH

Hình 1 Cách chụp ảnh bằng máy ảnh thường kết hợp chân tripod 4

Hình 2 Phép chiếu ngang 5

Hình 3 Phép chiếu dọc 6

Hình 2 Ảnh quang cảnh tại kinh độ 40.6520295, vĩ độ -73.604253 8

Hình 3 Giao diện chính Bing Maps StreetSide 10

Hình 4 Giao diện trang chủ MapJack 10

Hình 5 Màn hình Google StreetView tại Samuel Dickstein Plaza 13

Hình 5 Máy ảnh chuyên dụng Ladybug của hãng PointGrey Research 14

Hình 6 Máy ảnh chuyên dụng Dodeca 2360 của hãng Immersive media 15

Hình 7 Các thiết bị sử dụng cho phương pháp máy ảnh kết hợp gương cầu 16

Hình 8 Cách chụp ảnh 360 độ với các thiết bị 17

Hình 9 Ảnh thu được bằng phương pháp chụp máy ảnh kết hợp gương cầu 17

Hình 10 Giao diện chế độ chụp ảnh panorama của iPhone 19

Hình 11 Kết quả chụp ảnh panoram của iPhone 20

Hình 12 Phiên bản Iphone 4 và Ipad 2 21

Hình 13 Giao diện chụp ảnh quang cảnh của Google PhotoSphere 22

Hình 14 Ảnh thu được từ Google Photo Sphere 23

Hình 15 Lỗi khi chụp từ Google Photo Sphere 23

Hình 16 Kiến trúc hệ thống 25

Hình 17 Mô tả các ca sử dụng 26

Hình 18 Giao diện nhập dữ liệu của hệ thống ảnh quang cảnh 360 độ 38

Hình 19 Giao diện cập nhật vị trí của một ảnh 39

Hình 20 Giao diện chọn các ảnh liên kết với ảnh hiện tại 39

Hình 21 Giao diện chọn điểm liên kết với ảnh hiện tại và ảnh liên kết 40

Hình 25 Giao diện sử dụng chính cho người sử dụng 41

Hình 23 Giao diện chọn địa điểm trên bản đồ cần xem 44

Hình 24 Màn hình tải ảnh lên 46

Trang

MỞ ĐẦU

Với xu thế phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế kèm theo đó đời sống sinh hoạt được nâng lên thì việc đi du lịch không còn là điều quá xa lạ đối với mọi người Cùng với nhu cầu đó, việc tìm hiểu các địa điểm danh lam thắng cảnh cũng tăng lên Hiện tại nhu cầu tra cứu thông tin trở nên cực kỳ dễ dàng với sự phổ biến của điện thoại di động và hạ tầng internet trên thế giới

Đặc biệt là khi tiềm năng về du lịch Việt Nam rất lớn Trong đó tài nguyên du lịch tự nhiên gồm 3260 km bờ biển, hơn 3000 đảo lớn nhỏ Các tài nguyên du lịch nhân văn gồm 2715 di tích được nhà nước xếp hạng và nhiều điểm trong số đó được UNESCO công nhận là di sản thế giới như Huế, Hội An,

Mỹ Sơn Theo thống kê năm 2013, số khách du lịch quốc tế đạt 7,5 triệu lượt, số khách du lịch nội địa đạt 35 triệu lượt [11]

Việc khám phá các địa điểm trên thế giới bằng Google Street View trên Google Map có lẽ không còn xa lạ đối với người sử dụng Người dùng có thể tìm toàn bộ không gian một địa điểm nào đó bằng cách dùng chuột, xoay xung quanh, di chuyển đến các điểm khác nhau Việc tìm hiểu những nơi mà du khách định đến bằng Google Street View tạo ra một trải nghiệm vô cùng thú vị và nó giúp cho việc lập kế hoạch cho một chuyến đi trở nên thuận tiện hơn

Tuy nhiên, do việc thu thập dữ liệu cho dịch vụ Google Street View rất khó khăn và mất nhiều tài nguyên nên cho đến nay, dịch vụ này vẫn chưa được triển khai ở Việt Nam nên việc quảng cáo địa điểm du lịch đang gặp nhiều khó khăn

Ở phạm vi luận văn này, chúng tôi đề ra một số giải pháp cung cấp ảnh quang cảnh kết hợp với bản đồ trực tuyến Hệ thống đáp ứng thiết bị đầu cuối ở đây là điện thoại di động, cụ thể là các loại điện thoại di động chạy hệ điều hành IOS Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung luận văn bao gồm:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống ảnh quang cảnh 360 độ

Trong chương 1 sẽ trình bày các kiến thức tổng quát về ảnh quang cảnh

360 độ Đặc biệt là về loại ảnh quang cảnh 360 độ hình trụ (cylindiral) vì loại này sẽ được luận văn sử dụng xây dựng hệ thống

Chương 2: Các phương pháp thu thập dữ liệu

Trong chương 2 sẽ trình bày các phương pháp thu thập dữ liệu ảnh quang cảnh 360 độ Gồm có các bước thực hiện, ưu và nhược điểm của từng phương pháp và phương pháp luận văn áp dụng

Chương 3: Phân tích thiết kế và xây dựng hệ thống

Trong chương 3 sẽ trình bày kết quả xây dựng hệ thống Từ mô hình tổng quát khách/chủ đến phân tích hệ thống, cơ sở dữ liệu Cuối cùng là giao diện sử dụng, những vấn đề kỹ thuật gặp phải và cách xử lý với từng chức năng đó

Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ẢNH QUANG CẢNH 360 ĐỘ

1.1 Giới thiệu ảnh quang cảnh 360 độ

1.1.2 Panorama trong nhiếp ảnh

Trong nhiếp ảnh, kỹ thuật chụp Panorama thường được dùng để chụp tranh phong cảnh theo chiều ngang Máy ảnh thông thường chỉ chụp với một góc 90

độ nên người sử dụng khó có thể thu lại quang cảnh không gian như họ mong muốn, còn panorama phải đạt ít nhất là 110 độ và đôi khi có thể lên đến 360 độ Ngày nay với việc sử dụng phổ biến của máy ảnh kỹ thuật số, các dòng máy ảnh chuyên nghiệp DSLR hoặc thậm chí dòng máy du lịch, điện thoại di động cũng cho phép người dùng dễ dàng ứng dụng kỹ thuật chụp Panorama nhờ các phần mềm có sẵn trong máy hoặc dùng AutoPano, Panorama Make, Photoshop

1.1.3 Phân loại

Ảnh panorama được chia làm nhiều loại, trong đó có ba loại phổ biến [6]:

 Spherical (hình cầu): hình ảnh quang cảnh thường được thực hiện với một ống kính mắt cá Các nhiếp ảnh gia chụp hai hình ảnh theo hướng ngược nhau bằng cách sử dụng một máy ảnh với ống kính mắt cá Mỗi bức ảnh bao gồm một bán cầu; sự kết hợp của cả hai hình ảnh bao gồm các lĩnh vực đầy đủ

Chất lượng của một bức tranh quang cảnh hình cầu là không đồng đều, vì những điểm ảnh ở trung tâm dày đặc hơn nhiều so với các ảnh ở chu vi Đó là, các điểm ảnh ở trung tâm của hình ảnh đại diện cho một khu vực nhỏ hơn nhiều của cảnh chụp ảnh hơn so với các điểm ảnh gần chu vi Đây là hậu quả của việc sử dụng ống kính mắt cá ( vốn giống như một ống kính lúp) có nhiều chi tiết ở trung tâm, nhưng rất ít chi tiết ở các góc 90 độ

 Cubical (hình lập phương): môi trường panoram này bao gồm 6 hình ảnh, mỗi ảnh cho một mặt của một khối lập phương Các hình ảnh cho bức tranh quang cảnh lập phương thường được tạo ra bởi một máy tính, bởi vì các góc độ của một ống kính máy ảnh sẽ cần phải những hình ảnh cần thiết những góc 90 độ (và vẫn tạo ra hình ảnh phẳng)

 Cylindrical (hình trụ) các ảnh panorama này chỉ giới hạn xoay quanh một trục nằm ngang, cho phép quan sát một vòng xoay quanh trục trung tâm nhưng hạn chế hai mặt phía trên và phía dưới

1.1.4 Ảnh quang cảnh hình trụ

Trong phạm vi áp dụng của hệ thống luận văn xây dựng, loại ảnh quang cảnh được sử dụng là ảnh panorama hình trụ (cylindrical) Hình ảnh panorama dạng này được chụp tốt nhất bằng một máy ảnh quang cảnh đặc biệt với một ống kính quay và một màng theo chiều dọc Tuy nhiên, phương pháp phổ biến nhất của hình ảnh có được hình ảnh quang cảnh là chụp một loạt các hình ảnh với một máy ảnh tiêu chuẩn và quay xung quanh một điểm Sau đó, những hình ảnh được ghép lại với nhau bằng cách sử dụng các công cụ như công cụ QTVR của Apple, hoặc Live Picture của PhotoVista Các hình ảnh nguồn có thể được thu hồi bằng bất kỳ loại ống kính máy ảnh nào, thậm chí một ống kính 35mm đơn giản [7]

Hình 1 Cách chụp ảnh bằng máy ảnh thường kết hợp chân tripod

Có bốn yêu cầu cơ bản khi ghép ảnh quang cảnh bằng cách này:

 Máy ảnh phải xoay trên một trục vuông góc với trục của ống kính

 Giá đỡ máy ảnh có thể xoay được vòng quanh, nếu không thì việc chụp các ảnh tiếp theo sẽ trở nên rất khó khăn Chú ý rằng các phần mềm ghép ảnh cần ghép những bức ảnh chồng lên nhau Bình thường thì phần bị chồng lên khoảng 30% đến 50% mỗi ảnh

 Ống kính máy ảnh phải xuất thẳng hình ảnh đó là, đường thẳng trong hình ảnh đầu vào phải xuất hiện như là đường thẳng trong hình ảnh kết quả Ống mắt cá không cho kết quả như vậy

 Phần mềm xử lý tạo độ cong và ghép ảnh cần có cơ chế xử lý giống như cách thu thập ảnh từ máy

1.1.4.1 Khôi phục ảnh

Để thu hồi lại các ảnh gốc từ một ảnh quang cảnh hình trụ, không đơn giản chi là chia ảnh này ra thành các phần Hình dạng của các ảnh quang cảnh khác nhau do cách điều chỉnh tiêu cự của máy ảnh thu thập các ảnh nhỏ khác nhau Các ảnh quang cảnh dạng này chỉ đúng khi quan sát dưới trong trường hợp đứng ở tâm hình trụ Điều này có nghĩa là khi ảnh này được trải ra trên một mặt phẳng thì nó sẽ trở nên cực kỳ méo mó Độ méo mó này tuỳ thuộc vào bán kính của hình trụ

Để loại bỏ sự méo mó này, phần mềm thu hồi ảnh sử dụng các hình toán học để thu hồi các ảnh giống như ảnh bình thường ban đầu từ ảnh quang cảnh hình trụ

 Phép chiếu ngang: ảnh được cuộn quanh một hình trụ với bán kính thích hợp, do đó chiều rộng của ảnh được xác định bởi bán kính của hình trụ

Hình 2 Phép chiếu ngang

Bán kính: R =

Trong đó, điểm C là tâm hình trụ Để đơn giản việc tính toán, ta làm việc trên mặt cắt ngang của hình trụ

 = arctan( )  : được tính theo radian

Điểm x ' được tính theo công thức:



Tam giác Cxy và tam giác Cx’y’ là đồng dạng khoảng cách C-x là R và C-x’ là v

nhìn lên hoặc nhìn xuống chẳng hạn Độ nghiêng là sự dịch chuyển theo chiều dọc của đường chân trời của ảnh toàn cảnh từ trung tâm của khung nhìn

tan  với là độ nghiêng Công thức tổng quát chính xác với phép chiếu ngang

x’’ = x’ ( ) với D y’ tan (

Thay tan (bởi công thức định nghĩa ta được

x’’ = x’ ( )

 Độ lệch tâm: khi người quan sát tiến gần về phía màn hình, kết quả mong muốn là ảnh phải được phóng to trên một hình phẳng Tuy nhiên các phép chiếu ngang và chiếu dọc đã thay đổi đáng kể khi một điểm quan sát không tại tâm hình trụ Việc này có thể được giải quyết được bằng việc thực hiện một loạt tính toán lại, nhưng việc tính lại này rất tốn kém tài nguyên và không cần thiết Trên thực tế các phép phóng to và thu nhỏ khung nhìn hiện tại cũng cho một kết quả tương đối chấp nhận được

1.2 Các hệ thống trên nền Web

1.2.1 Google Street View

Google Street View là một công nghệ đặc trưng trong Google Maps và

Google Earth cung cấp tầm nhìn quang cảnh từ các vị trí dọc theo nhiều con đường trên thế giới Nó đươc ra mắt vào ngày 25 tháng 5 năm 2007, từ một số thành phố ở Hoa Kỳ, và kể từ đó làm bàn đạp để mở rộng, bao gồm các thành phố và khu vực nông thôn trên toàn thế giới Trên 06 tháng 6 năm 2012 , Google thông báo rằng họ đã nắm giữ 20 petabyte dữ liệu cho Street View, bao gồm các bức ảnh chụp trên 5 triệu dặm đường , bao gồm 39 quốc gia và khoảng 3.000 thành phố [13]

Tính đến 21 Tháng 11 năm 2008 , Apple đã thêm Street View vào ứng dụng Maps của họ cài đặt trên iPhone Ngày 10 Tháng 12 năm 2008 , Street View đã được thêm vào ứng dụng bản đồ cho S60 3rd Edition Hiện nay, Street View cũng đã có mặt trên các phiên bản BlackBerry, iOS và Windows Mobile, tất cả các phiên bản của Google Maps cho hệ điều hành Android

Để cho ra đời các hình ảnh Street View, Google đã tung ra hàng trăm chiếc xe hơi có gắn camera, di chuyển khắp các ngõ ngách và ghi lại hình ảnh ở những nơi mà nó đi qua Những khu vực không thể tiếp cận bằng xe hơi, như khu vực người đi bộ, đường phố chật hẹp, ngõ xóm, khu trượt tuyết, khi đó Google Street View được tác nghiệp bởi Google Trikes (xe ba bánh), xe trượt tuyết, thuyền Trên từng chiếc xe gắn chín máy ảnh hướng ra 360° ở độ cao 2,5-3,0 m (khoảng 8,2-9,8 feet) , đơn vị GPS để định vị và ba máy quét phạm vi laser phục vụ cho đo đạc lên đến 50 mét trong khoảng 180 ° ở phía trước của chiếc xe

Chúng có nhiêm vụ ghi lại một mô hình 3D thô của môi trường xung quanh, tạo điều kiện cho quá trình chuyển đổi giả – 3D Ngoài ra còn có 3G/GSM/Wi-Fi ăng-ten để quét 3G/GSM và Wi -Fi hotspot Thậm chí nếu địa hình quá phức tạp, hãng đã cho các nhân viên của mình đeo trên vai một loại camera đặc biệt có khả năng chống rung và chụp ảnh 360 độ Nhiệm vụ của nhân viên này tương tự như chiếc xe Street View, nhưng có phần vất vả hơn

Đặc biệt, chỉ với một tấm ảnh do nhóm Street View ghi lại, Google có thể trích xuất được lượng dữ liệu vô cùng phong phú, chẳng hạn như:

- Bản số nhà

- Logo, tên các doanh nghiệp hoặc các danh lam thắng cảnh

- Biển báo giao thông, bảng giới hạn tốc độ

- Tên đường, bảng chỉ dẫn

- Các con đường chính, đường nhánh

Hình 4 Ảnh quang cảnh tại kinh độ 40.6520295, vĩ độ -73.604253

Tại một địa điểm trên Google Maps, những hình ảnh Street View được xuất hiện khi bạn room hết cỡ vào bản đồ, hoặc kéo thả hình nhân Pegman xuống vị trí đó Khi kéo thả Pegman, các vệt màu xanh trên bản đồ thể hiện đường đi xem Street View sẽ xuất hiện Bằng cách sử dụng bàn phím hoặc chuột, bạn hoàn toàn có thể điều hướng nhìn ngang, dọc, xa, gần Đường phố với hình ảnh Street View có sẵn sẽ được hiển thị bằng đường màu xanh trên Google Maps Quang cảnh bên trong một cơ sở kinh doanh được thể hiện bằng vòng tròn nhỏ màu da cam Những ảnh quang cảnh do người dùng đóng góp lên Google Map sẽ hiển thị dưới kí hiệu là hình tròn nhỏ màu xanh [15]

Dịch vụ Street View của Google vốn để hướng dẫn đường đi và giúp người dùng có thể “du lịch” ở nhiều thành phố nổi tiếng thông qua Internet Các vấn đề như bãi đậu xe, đường rẽ trái, và đường một chiều có thể được xem trước

Bên cạnh đó, người dùng có thể tham khảo trước không gian bên trong các nhà hàng để lựa chọn địa điểm thích hợp Đương nhiên, các doanh nghiệp muốn được trưng bày không gian như vậy trên Google sẽ phải chi trả một khoản phí cho đội ngũ nhiếp ảnh gia [22]

StreetView từ những thế mạnh và tiện ích mà nó mang lại đã trở thành một xu hướng lan rộng trên thế giới, tại mỗi quốc gia đều có các đơn vị phát triển sản phẩm này Với khả năng hiển thị trên mọi Quốc gia, mọi thiết bị smartphone; nhanh và có hiệu ứng mượt, Street View trên Google Map đang ngày càng trở thành dịch vụ bản đồ phổ biến và chính xác

1.2.2 Bing Maps StreetSide

Bing Maps StreetSide là một dịch vụ trong hệ thống bản đồ trực tuyến Bing được cung cấp bởi Microsoft Dịch vụ này cho phép người dùng trải nghiệm Bing Maps ở cấp độ trên đường phố tương tự như Google Street View

Có thể sử dụng StreetSide tại địa chỉ http://www.bing.com/maps/, bấm vào biểu tượng StreetSide khi có dữ liệu khả dụng cho khu vực bản đồ này Hiện tại, StreetSide khả dụng hầu hết các địa điểm ở Mỹ, Anh, Pháp và một số khu vực ở Canada (vùng Vancouver, Whistler) Theo thông tin từ Microsoft thì hãng sẽ cung cấp dữ liệu StreetSide ở Tây Ban Nha vào tháng tới Một hệ thống cảm biến được gắn trên những chiếc ô tô để giúp cho việc thu thập dữ liệu StreetSide được chính xác nhất Hệ thống gồm ba thành phần chính [12]:

- Cảm biến địa điểm (GPS/IMU) đảm bảo dữ liệu thu thập chính xác về tham chiếu địa lý

- Một thiết bị chuyên dụng thu thập ảnh 360 độ

- Các máy quay quét laze thu thập hàng triệu điểm dữ liệu mỗi giây giúp cho việc tái tạo lại không gian 3 chiều giống như môi trường thật

Hình 5 Giao diện chính Bing Maps StreetSide

1.2.3 MapJack

MapJack cũng là một dịch vụ cung cấp miễn phí ảnh quang cảnh đường phố tại một số thành phố trên thế giới tại địa chỉ http://www.mapjack.com Hiện tại MapJack đang là bản thử nghiệm chủ yếu cung cấp các địa điểm ở Thái Lan [17]

Hình 6 Giao diện trang chủ MapJack

Về cơ bản, trên MapJack cũng giống như Google Street View ngoài một số điểm khác biệt sau:

- Khung nhìn của Google Street View là mặt của một hình cầu, trong khi khung nhìn của MapJack là mặt của một hình trụ

- Để thay đổi góc nhìn , người sử du ̣ng có thể sử du ̣ng chuột hoặc 2 phím mũi tên sang trái và sang phải

- Để thay đổi vi ̣ trí quan sát , có thể dùng 2 phím mũi tên lên và xuống, hoặc

2 nốt bấm góc dưới bên trái của bản đồ lớn

- Chế độ zoom tương tự như của Google Maps Street View , đó là dùng chuột giữa (wheel mouse) hoặcc 2 nốt bấm “zoom in” và “zoom out” góc dưới bên trái của bản đồ lớn Ngoài ra MapJack còn đưa thêm 2 phím Z và

X tương ứng với zoom in và zoom out

- Bản đồ nhỏ (mini map) đạt ở vi ̣ trí bên dưới bản đồ lớn, kích thứớc lớn hơn

so với mini map của Google StreetView, do đó dễ xác đi ̣nh vi ̣ trí hơn

1.3 Các hệ thống trên nền di động

1.3.1 So sánh hệ thống nền web và nền di động

Các dịch vụ tiện ích trên internet ngày càng gia tăng, vì công nghệ web và công nghệ di động cũng ngày càng phát triển Từ đó phát sinh cần lựa chọn một nền tảng để sử dụng phù hợp để phát triển ứng dụng dịch vụ Mỗi nền tảng đều

có nhưng ưu điểm và nhược điểm riêng

Mobile website Mobile application

Khả năng xem của người

dùng

Có thể hiển thị chỉ cần trình duyệt di động

Hiển thị độc lập trên từng

thiết bị hỗ trợ

Trải nghiệm người dùng

Tuy ngày càng dc cải thiện nhưng rất giới hạn bởi băng thông, công nghệ và hiệu suất của từng trang web

Hỗ trợ tối đa trải nghiệm

người dùng

Đồ hoạ và hiệu ứng Giới hạn bởi băng thông

và công nghệ

Đồ hoạ có thể được lưu ngay trên ứng dụng, hiệu ứng có thể bị hạn chế tuỳ thuộc vào tốc độ xử lý và

Không giới hạn, ứng dụng có thể truy cập các chức năng như GPS, camera, gia tốc kế, microphone

Chi phí phát triển

Thường rẻ hơn vì chỉ cần xây dựng một lần chạy trên mọi thiết bị

Đắt hơn do phải phát triển trên từng hệ điều hành cho từng loại thiết

bị khác nhau

Tốc độ triển khai

Phát hành dạng website,

có khả năng đưa đến người dùng ngay lập tức

Với những ứng dụng chính thống, cần tải lên chợ ứng dụng và chờ đợi thời gian duyệt

Kết nối internet Yêu cầu kết nối internet Có thể sử dụng khi

không có kết nối internet Bảng 1 So sánh nền tảng web và di động [16]

Từ những yêu cầu cho hệ thống hiển thị ảnh toàn cảnh 360 độ kết hợp bản

đồ trực tuyến, luận văn quyết định lựa chọn nền tảng di động thuần để phù hợp với các chức năng yêu cầu Hiện tại, có rất nhiều hệ thống tương tự trên nền web

nhưng trên ứng dụng di động thì hiện tại chỉ có Google Street View là phổ biến 1.3.2 Google StreetView Mobile

Các ứng dụng Google Maps được giới thiệu trên nền tảng mobile java từ năm 2005 nhưng phải đến tháng 5 năm 2008, Google mới ra thông báo tích hợp dịch vụ StreetView vào Google Earth, ứng dụng Maps trên nền IOS của Apple

và ứng dụng Maps của các dòng S60 3rd Edition Phiên bản mới nhất của ứng dụng Google Maps hỗ trợ StreetView trên chợ ứng dụng Appstore của Apple là 3.2.1 (cập nhật ngày 17/09/2014)

Để truy cập chức năng StreetView trên ứng dụng, người dùng chỉ việc chạm và giữ một địa điểm trên bản đồ, sau đó chọn tiếp vào phần bên dưới màn

hình nơi hiển thị thông tin về địa điểm đó với điều kiện là vị trí này phải hỗ trợ Street View (do dịch vụ này không có ở mọi địa điểm trên thế giới)

Người sử dụng có thể quan sát xung quanh vị trí bằng cách kéo ảnh quang cảnh hiện tại Các mũi tên màu trắng định hướng cho các địa điểm lân cận vị trí hiện tại có thể di chuyển đến, hoặc người dùng cũng có thể chuyển cảnh bằng cách nhấn đúp về phía cần di chuyển trên ảnh quang cảnh hiện tại Ngoài ra, ứng dụng còn hỗ trợ phóng to thu nhỏ bằng cách sử dụng hai ngón tay kéo giãn hoặc thu gọn lại điểm cần chú ý [15]

Hình 7 Màn hình Google StreetView tại Samuel Dickstein Plaza (Newyork)

Chương 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THU THẬP DỮ LIỆU 2.1 Máy ảnh chuyên dụng

Các máy ảnh loại này thường được các hãng công nghệ lớn chuyên thu thập ảnh quang cảnh 360 độ (ví dụ như Google dùng thu thập dữ liệu StreetView) Máy ảnh chuyên sử dụng để chụp ảnh quang cảnh 360 độ gồm nhiều ống kính máy ảnh chụp đồng bộ với nhau Ưu điểm của phương pháp này là chụp ảnh nhanh, có thể gắn lên các thiết bị như ô tô, xe máy, xe đạp hoặc đi bộ Đồng thời

nó có thể quay được video 360 độ do có thể chụp được ảnh chuyển động Nhược điểm chính của phương pháp tạo ảnh này là giá các thiết bị thu nhận ảnh và phần mềm kèm theo rất cao Ví dụ thiết bị Ladybug của hãng PointGrey research giá khoảng 15,000$, thiết bị Dodeca 2360 của hãng Immersive Media giá khoảng 80,000$[8] Các ảnh thu được (hoặc các frame của video) sẽ được xử lý trong phần mềm xử lý kèm theo thiết bị [1]

Hình 8 Máy ảnh chuyên dụng Ladybug của hãng PointGrey Research

Hình 9 Máy ảnh chuyên dụng Dodeca 2360 của hãng Immersive media

2.2 Máy ảnh thường kết hợp gương phản xạ

2.2.1 Các thiết bị sử dụng

Các thiết bị để thu thập phần lớn dữ liệu của luận văn gồm có: Máy ảnh số Canon EOS 500D, ống kính Canon EF-S 18-55mm f/3.5-5.6, ống kính 0-360 đường kính mount 58mm và một số thiết bị phụ trợ khác Ống kính Canon EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 có đường kính mount là 58 mm và khoảng cách lấy nét gần nhất 22cm, hoàn toàn tương thích với ống kính phản xạ chuyên dụng 0-360 do hãng 0-360 sản xuất [1]

Hình 10 Các thiết bị sử dụng cho phương pháp máy ảnh kết hợp

gương cầu [2][4]

2.2.2 Tóm tắt qui trình chụp ảnh

Để chụp ảnh bằng phương pháp này, khi chụp ảnh ta cần có 3 thiết bị như

đã nêu trong phần 2.2.1 và cần thêm 1 chân máy ảnh (tripod) nhằm làm cho ảnh nét đến mức cao nhất có thể, đồng thời để làm cho ống kính máy ảnh và ống kính 0-360 sau khi lắp vào nhau và gắn lên chân máy có phương thẳng đứng Có thể kiểm tra phương thẳng đứng bằng thước đo phương nằm ngang có sẵn ở phần trên cùng của ống kính 0-360

Thực chất việc chụp ảnh 360 độ với các thiết bị của luận văn là chụp ảnh macro (hay còn gọi là chụp ảnh close-up), do đó nên để độ mở của ống kính nhỏ f/16, f/19, f/22 v.v để có được độ nét sâu Vì vậy, tại những địa điểm có điều kiện ánh sáng yếu, tốc độ cửa trập khi chụp sẽ chậm dẫn đến các đối tượng chuyển động có thể bị nhòe, các đối tượng tĩnh có thể bị rung Bởi vậy nhất thiết nên sử dụng chân máy ảnh

Hình 11 Cách chụp ảnh 360 độ với các thiết bị

Hình 12 Ảnh thu được bằng phương pháp chụp máy ảnh kết hợp gương cầu Chọn sử dụng định dạng JPEG để có độ phân giải cao nhất và dung lượng nhẹ, dễ dàng xử lý với các phần mềm ghép ảnh; ngoài ra có thể chụp theo chế độ Auto Exposure Bracketing (AEB) để có thêm khả năng chọn được ảnh chất

lượng tốt hoặc tạo ảnh HDR (high dynamic range) Tuy nhiên, nếu không có những tiện ích xử lý thêm, chỉ có thể tạo được HDR cho các ảnh không có đối tượng chuyển động vì 3 ảnh chụp của máy trong chế độ AEB được chụp tại 3 thời điểm khác nhau

Khi chụp với các thiết bị như mô tả trong ta thu được ảnh như mô tả Ảnh này cần được xử lý trước khi đưa vào cơ sở dữ liệu ảnh của hệ thống Do sự sai lệch cơ khí của ống kính Canon EF-S 18-55mm f/3.5-5.6 cũng như của ống kính phản xạ 0-360, ảnh phản xạ qua gương (nằm trong một hình tròn) không nằm đúng vào tâm của hình chữ nhật Khi đó ảnh phản xạ từ chuyển từ dạng tròn (hệ tọa độ cầu) về dạng chữ nhật thông thường bị méo (minh họa trong) Bởi vậy cần xác định đúng tâm của ảnh phản xạ dạng tròn (hay gốc tọa độ của hệ tọa đồ cầu) [1]

2.2.3 Ưu và nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm chính của phương pháp này là chỉ cần chụp một lần để có được ảnh 360 độ Tuy nhiên chất lượng ảnh và góc nhìn dọc phụ thuộc nhiều vào chất lượng và thiết kế của gương phản xạ Như hình 9, ảnh sử dụng lại từ tài liệu tham khảo, chụp trong Văn Miếu vào tháng 9/2010 chụp bằng phương pháp này Tâm của ảnh phản xạ qua gương (hình tròn đen, nhỏ ở giữa) bị lệch, không nằm

Để chụp một bức ảnh theo cách này cần chú ý một số điểm sau [21]:

- Cân bằng độ sáng: do ảnh kết quả là một loạt các ảnh ghép lại cho nên sẽ

có những mảng sáng tối chia cắt Nguyên nhân là do máy ảnh đo sáng khác nhau

ở mỗi tấm ảnh thành phần Để giải quyết máy ảnh cần được thiết lập chế độ tự kiểm soát (Manual) và khoá đo sáng cho loạt ảnh

- Chụp ảnh ở tiêu cự thường: các máy ảnh du lịch thông thường hay dùng các ống kính góc rộng (wide) hoặc siêu rộng (super wide) để chụp ảnh phong cảnh Nhưng chụp ảnh với phương pháp này thường bị biến dạng hai bên trái và phải của ảnh Trong khi các phần mềm ghép ảnh thường yêu cầu hai tấm ảnh

gần nhau phải có độ chồng ít nhất là 20% nên nếu chụp với tiêu cự này sẽ gây khó ghép đúng các ảnh Vì thế, máy ảnh cần được đưa về tiêu cự thông thường khoảng từ 25mm – 55mm

- Vật thể chuyển động: các ảnh thành phần được chụp trong không cùng một khoảng thời gian Do đó có thể ảnh cuối cùng thu được sẽ xuất hiện hai vật thể trong khi đó chỉ là một vật chuyển động và thu được tại cả hai ảnh thành phần

- Nên chọn ảnh thành phần xuất ra ở chế độ JPEG vì nó sẽ giảm được độ trễ của cửa trập, đồng thời các phần mềm xử lý ảnh làm việc với tệp JPEG được

dễ dàng hơn

Sau khi đã thu được các ảnh thành phần, sử dụng một phần mềm chuyên ghép ảnh phổ biến như Adobe Photoshop (CS3 trở lên) Quá trình ghép ảnh bằng Photoshop là hoàn toàn tự động Ngoài ra còn một số phần mềm ghép ảnh khác như: AutoStich, pTGui, Hugin, Autopano, Microsoft Image Composite Editor

2.3.2 Iphone Apple Camera

Apple giới thiệu chức năng chụp ảnh panorama tích hợp sẵn vào ứng dụng chụp ảnh của hãng từ iOS 6 Tính năng này chỉ làm việc với các thiết bị iPhone 4s và iPod touch gen 4 trở lên Do đó, để sử dụng chức năng chụp ảnh quang cảnh trên các máy đời cũ thì phải cần một ứng dụng của hãng thứ ba [10]

Để sử dụng tính năng chụp quang cảnh, mở ứng dụng Camera của iPhone, hãy nhấp vào Options, và chọn Panorama

Hình 13 Giao diện chế độ chụp ảnh panorama của iPhone

Tóm lại, ứng dụng này xây dựng được ảnh quang cảnh từ nhiều hình ảnh được chụp liên tiếp Tuy nhiên, nó cũng có hai nhược điểm chính Đầu tiên, như tất cả các phương pháp chụp liên tiếp khác, đó là ảnh quang cảnh sẽ không đồng

bộ với nhau Thứ hai, ứng dụng này chỉ cho phép thu thập ảnh quang cảnh hình trụ không hỗ trợ thêm loại ảnh quang cảnh nào khác

Hình 14 Kết quả chụp ảnh panoram của iPhone

2.3.3 Google Photo Sphere

Ứng dụng Photo Sphere của Google trước đây có sẵn trên các thiết bị Android, ứng dụng tương đương mới được Google đưa ra cho các thiết bị chạy nền tảng IOS

Về cơ bản, khi bạn đang đứng ở đâu đó bạn muốn chụp trong tất cả xung quanh điểm đó, chỉ cần nhấn nút chụp và hình ảnh cầu sẽ bắt đầu hiển thị dấu chấm màu xanh trên màn hình của bạn Nghiêng và xoay máy ảnh cho đến khi bạn đã chụp tất cả các dấu chấm và bạn sẽ có được một hình ảnh 360 độ đầy đủ

Có rất nhiều cảnh hình ảnh các ứng dụng hiện có - iPhone đi kèm với một tính năng tương tự được xây dựng trong máy ảnh của nó - nhưng các phần mềm Google cung cấp cho bạn một kinh nghiệm Street View giống như cho phép bạn

di chuyển tất cả xung quanh hình ảnh khi nó đã được khâu lại với nhau

2.3.3.1 Thiết bị sử dụng

Phần mềm Google Photo Sphere hiện tại đã có trên 2 nền tảng Android Google và IOS Apple Nhưng để tiện lợi cho người sử dụng khi dùng chương trình của luận văn tải ảnh lên hệ thống thì luận văn quyết định chọn ứng dụng Photo Sphere trên nền tảng IOS để thu thập dữ liệu

Phiên bản hiện tại của ứng dụng này hỗ trợ các thiết bị chạy nền tảng từ IOS 7.0 trở lên, do đó phần cứng tương yêu cầu là các dòng Iphone 4, Ipad 2 trở

về sau

Hình 15 Phiên bản Iphone 4 và Ipad 2

2.3.3.2 Tóm tắt qui trình chụp ảnh

Không giống như tính năng chụp quang cảnh tích hợp sẵn được cung cấp bởi ứng dụng máy ảnh của Apple, Google Photo Sphere cho phép người dùng di chuyển xung quanh hình ảnh cả trái phải và cả trên dưới, đồng nghĩa với việc người dùng có thể tạo được cả ảnh quang cảnh hình trụ và ảnh quang cảnh hình cầu

Các bước thực hiện:

- Cài ứng dụng trên iPhone, iPad, iPod từ kho ứng dụng của Apple Store

- Sau khi bỏ qua bước hướng dẫn cho lần chạy đầu tiên, bắt đầu bước chụp bằng cách nhấn vào biểu tượng máy ảnh bên góc dưới phía phải màn hình

- Xoay màn hình quanh quang cảnh bạn muốn chụp Sẽ có một biểu tượng màu vàng và một vòng tròn trung tâm khung ảnh Biểu tượng chấm màu vàng là

vị trí mong muốn bức ảnh tiếp theo của bạn, nó hoạt động dựa vào gia tốc kế của thiết bị iOS