Đề tài Các giải pháp nâng cao hiệu quả công tác đoán đọc ảnh trong thành lập bản đồ bằng công nghệ ảnh số

ệc đoán đọc điều vẽ các đối tượng trên các khu vực được tiến hành bằng cách so sánh ảnh chụp khu vực đó với ảnh mẫu điều vẽ và bản chất là so sánh tương tự chứ không phải là so sánh đồng nhất. - Theo nội dung người ta chia ra hai loại : Mẫu đoán đọc điều vẽ chuyên đề và mẫu đoán đọc điều vẽ tổng hợp : + Mẫu đoán đọc điều vẽ chuyên đề chỉ chứa một yếu tố cảnh quan. Ví dụ : Chỉ riêng yếu tố thổ nhưỡng hay chỉ riêng yếu tố thực vật. + Mẫu đoán đọc điều vẽ tổng hợp thường đi kèm với mẫu khảo sát đa đối tượng trong tập hợp cảnh quan với độ chi tiết đồng đều hoặc với độ chi tiết khác nhau. - Theo nguyên tắc sử dụng người ta chia ra ảnh mẫu đoán đọc điều vẽ hệ thống và ảnh mẫu đoán đọc điều vẽ lãnh thổ : + Ảnh mẫu hệ thống mô tả tính chất các đối tượng riêng biệt theo một hệ thống nhất đinh trong một lĩnh vực nào đó. + Ảnh mẫu lãnh thổ mô tả tính chất của tập hợp các yếu tố theo cảnh quan, cảnh khu. Ảnh mẫu loại này được xây dụng theo hệ thống cảnh quan . - Theo công dụng người ta chia ra làm hai loại ảnh mẫu: Ảnh mẫu dùng chung và ảnh mẫu dùng riêng : + Ảnh mẫu dùng chung thường được thành lập dưới dạng Album và có thể sử dụng mọi trường hợp đoán đọc điều vẽ ảnh và cho công tác đào tạo cán bộ kĩ thuật đoán đọc điều vẽ ảnh trên khu vực nào đó. 2.2.2. Cơ sở sinh lí của đoán đọc điều vẽ : 2.2.2.1. Các quy luật thụ cảm thụ giác về giới hạn thị giác : Đoán đọc điều vẽ ảnh là quá trình thông tin logic gắn liền với hoạt đọng sang tạo của con người, liên quan tới khả năng cảm thụ của thị giác. Cơ quan thụ cảm thị giác của mắt gồm ba phần : - Hệ thống thu nhận hình ảnh: Đầu dây thần kinh thị giác nằm trong võng mạc của mắt thu nhận kích thích và biến đổi tín hiệu ánh sáng của tác nhân kích thích. - Bộ truyền : Dây thần kinh thị giác truyền kích thích vào vỏ não con người. - Trung tâm của bộ phận phân tích thị giác : Ở đây kích thích thần kinh được truyền thành thụ cảm thị giác và hình thành hình ảnh. Mắt người thực hiện chức năng quan trọng trong đoán đọc điều vẽ ảnh. Mắt người được cấu tạo từ 3 phần chính là màng, nhân, và thủy tinh thể. Màu sắc được cảm thụ nhờ ba loại dây thần kinh hình nón. Khi dây thần kinh loại 1 bị kích thích sẽ cho thụ cảm màu đỏ, loại hai cho màu lục và loại 3 cho màu chàm. Ánh sáng có độ dài bước sóng khác nhau sẽ kích thích 3 loại dây thần kinh này ở mức độ khác nhau và mắt người sẽ phân tích tác dụng phổ ánh sang lên nó, khi đánh giá thành phần của tia đơn sắc trong phổ ánh sáng đó vỏ não sẽ tổng hợp các đại lượng tương đối của kích thích đỏ, lục, chàm do vậy ta sẽ nhìn được màu sắc của đối tượng. Cảm thụ thị giác đầu tiên tăng nhanh rồi đạt tới độ rõ cức đại, nó sẽ ổn định khi hình thành hình ảnh. Mắt người cảm thụ lớn nhất đối với màu vàng và màu xanh da trời. Độ cảm thụ của mắt sẽ giảm nhiều với ánh sáng màu đỏ, lục và chàm tím. Mắt người có khả năng phân biệt khoảng 200 nền màu với nhiều sắc độ khác nhau. 2.2.2.2 Các đặc điểm của cảm thụ thị giác: Khả năng thông tin của phương pháp đoán đọc điều vẽ trực tiếp phụ thuộc vào khả năng cảm thụ hình ảnh của mắt người, khả năng đoán đọc điều vẽ của ảnh, phụ thuộc vào thiết bị kĩ thuật sử dụng của người đoán đọc điều vẽ. Khả năng thụ cảm hình ảnh của mắt người phụ thuộc vào độ tinh của mắt và độ tương phản của thị giác. Mắt người sẽ không phân biệt được hai điểm sáng nếu như ảnh của chúng được tạo trên một sợi dây thần kinh hình nón vì một sợi dây thần kinh chỉ truyền về vỏ não một cảm giác. Hai điểm chỉ phân biệt một cách rõ ràng nếu như hình ảnh của hai điểm đó được tạo trên hai dây thần kinh khác nhau. Vì vậy độ tinh giới hạn của thị giác được đặc trưng bằng góc mà người dưới góc đó từ tiếp điểm người ta nhìn thấy đường kính của dây thần kinh. Để thấy được cặp ảnh lập thể phải có hai tấm ảnh chụp từ hai điểm khác nhau với tỉ lệ của chúng không vượt quá 16% mỗi mắt chỉ được nhìn một ảnh, góc giao hội của các cặp tia chiếu cùng tên không quá 16o. 2.2.2.3 Ảnh hưởng của quá trình thị giác đến độ chính xác của việc đoán đọc điều vẽ ảnh. Khả năng thụ cảm và phân tích thị giác của mắt người ảnh hưởn đến hiệu quả của việc đoán đọc điều vẽ ảnh. Khả năng này được đặc trưng bằng số lượng thông tin mà mắt người thụ cảm được trong 1 đơn vị thời gian. Khả năng này khoảng 70 bít/s và bị giảm xuống khi xử lí truyền thông tin, các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của việc đoán đọc điều vẽ là sự mệt mỏi của mắt, sự điều tiết thích nghi của mắt, sự thiếu sót của thông tin ảo giác và khả năng đoán đọc điều vẽ của ảnh. Nếu khi làm việc bằng mắt nhiều, mắt dễ bị mỏi, đặc biệt là khi làm viếc với thiết bị nhìn lập thể. Để nâng cao độ chính xác của việc đoán đọc điều vẽ ảnh tức khả năng truyền đạt lên hình ảnh các chi tiết nhỏ của địa vật, phải tăng tương phản của hình ảnh, độ rõ nét cũng như tỷ lệ của hình ảnh Tỷ lệ của ảnh quyết định khả năng đoán đọc điều vẽ. Tỷ lệ ảnh chụp càng lớn thì khả năng đoán đọc điều vẽ ảnh càng cao. Tuy vậy cũng phải đảm bảo giá thành của sản phẩm. 2.2.3 Cơ sở chụp ảnh của đoán đọc điều vẽ. 2.2.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc tạo thành ảnh hình học. Ảnh là một tài liệu góc quan trọng để thành lập bản đồ địa hình, nó quyết định chất lượng công tác đoán đọc điều vẽ, ảnh thu được là kết quả của tác động tương hỗ của nhiều yếu tố vật lý gồm: Độ sáng và màu sắc khác nhau của địa vật, đặc điểm của máy chụp ảnh, đặc điểm chụp ảnh trên các phương tiện bay và chế độ xử lí hóa ảnh. Các tham số của máy chụp ảnh hưởng đến khả năng đoán đọc điều vẽ của ảnh bao gồm: Tiêu cự của máy chụp ảnh, độ sáng của kính vật, sai số méo hình kính vật, kính lọc màu, độ chuyển dịch hình ảnh… của máy chụp ảnh. 2.2.3.2. Đặc trưng quang học của bề mặt trái đất. Hình ảnh của khu đo chụp lên trên phụ thuộc vào đặc trưng quang học các đối tượng của bề mặt trái đất, được xác định bằng việc kết hợp nhiều yếu tố tự nhiên và kĩ thuật. Các yếu tố tự nhiên bao gồm: Bề ngoài cảnh quan, khoảng độ chói của cảnh quan và độ sáng, độ mù của không khí. 2.2.3.3 Đặc điểm của việc khôi phục hình ảnh. Các yếu tố kĩ thuật quyết định đến việc khôi phục hình ảnh của địa vật khi chụp ảnh, do vậy ảnh hưởng đến khả năng thông tin của hình ảnh. Bao gồm: Phim ảnh, độ nhạy, hệ số tương phản, độ rộng chụp ảnh, độ mờ… là các đặc trưng quan trọng của phim chụp ảnh. Xử lí hóa phim chụp có ý nghĩa quan trọng với việc nhận được những tấm ảnh có khả năng đoán đọc điều vẽ tối ưu. Để in ảnh có chất lượng đoán đọc điều vẽ ta sử dụng máy in ảnh điện tử dạng Elcop, nó có thể tự động điều chỉnh độ sáng cho từng phần phim âm cần lộ quang. 2.2.3.4. Đặc trưng độ chói của cảnh quan. Khi đoán đọc điều vẽ ảnh, các địa vật được nhận biết riêng biệt ở trên ảnh nhờ sự khác nhau về nền của chúng. Để có được tấm ảnh có lượng thông tin lớn nhất, khi ta chụp phải biết được chỉ số độ chói và các địa vật ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. 2.2.3.5. Lựa chọn tham số hình học tối ưu để chụp ảnh. Để nâng cao khả năng đoán đọc điều vẽ ảnh ta cần lựa chọn chính xác các tham số chụp ảnh như thời gian chụp, loại phim, điều kiện kĩ thuật hàng không, điều kiện quang học, máy chụp ảnh.. Độ cao bay chụp và tiêu cự máy chụp ảnh quyết định đến tỉ lệ nằm ngang của ảnh chụp, quyết định tỉ lệ thẳng đứng của mô hình lập thể khu đo. Các yếu tố kĩ thuật hàng không như tốc độ bay và tính ổn định của máy bay cũng như độ phủ của các giải bay kề và trong dải bay đối với việc đoán đọc điều vẽ rất quan trọng. 2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐOÁN ĐỌC ĐIỀU VẼ, CÁC CHUẨN ĐOÁN ĐỌC ĐIỀU VẼ. 2.3.1.Các phương pháp đoán đọc ảnh Đoán đọc điều vẽ ảnh hàng không là một trong những quá trình cơ bản của việc thành lập và hiện chỉnh bản đồ địa hình. Phụ thuộc vào quy trình công nghệ của công tác trắc địa- địa hình, vào đặc điểm địa lí của khu đo và mức độ nghiên cứu nó, phụ thuộc vào tài liệu bay chụp và các tài liệu có ý nghĩa bản đồ có được trên khu đo mà người ta sử dụng một trong các phương pháp đoán đọc điều vẽ sau: đoán đọc điều vẽ ngoài trời, đoán đọc điều vẽ trong phòng và đoán đọc điều vẽ kết hợp. Phụ thuộc vào nội dung, đoán đọc điều vẽ có thể chia ra thành đoán đọc địa hình và chuyên ngành. Khi đoán đọc địa hình thì các hình ảnh đối tượng trên ảnh chụp, ta nhận được thông tin về bề mặt trái đất, các đối tượng của nó và các công trình xây dựng trên nó. Khi đoán đọc chuyên ngành thì phải chọn ra những thông tin về từng chủ đề phục vụ cho mục đích chuyên ngành như nông nghiệp, lâm nghiệp, địa chất… Hiện nay người ta chia ra các phương pháp đoán đọc sau: Phương pháp trực quan: trong phương pháp này thông tin từ các bức ảnh được đọc và phân tích của con người. Phương pháp máy móc trực quan: trong phương pháp này thông tin thị tần sơ bộ được biến đổi bằng máy móc thuyết trình lược chuyên môn hóa hoặc tổng hợp với mục đích giảm nhẹ việc phân tích trực quan tiếp theo của hình ảnh nhận được. Phương pháp bán tự động: trong phương pháp này việc đọc thông tin từ các bức ảnh và phân tích hoặc phân tích trực tiếp theo từng dòng của thông tin hình tần được ghi được thực hiện bằng máy móc thuyết trình chuyên dụng hoặc tổng hợp với tham gia tích trực của trắc thử. Phương pháp tự động: Trong phương pháp này việc đoán đọc hoàn toàn thực hiện bằng máy móc. Con người xác định nhiệm vụ và cho chương trình xử lí thông tin hình tần. Các phương pháp này có thể chuyển đổi từ cách này sang cách khác theo quá trình hoàn thiện của chúng và sự thay đổi chức năng của con người trong việc thực hiện chúng. 2.3.2 Các chuẩn của đoán đọc điều vẽ Việc đoán đọc điều vẽ ảnh được tiến hành theo các chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp, gián tiếp, tổng hợp và các tài liệu bổ sung có ý nghĩa bản đồ. 2.3.2.1. Chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp Các đặc tính của địa vật được truyền trực tiếp lên ảnh và được mắt người cảm thụ trực tiếp gọi là chuẩn đoán đoc điều vẽ trực tiếp. Chúng bao gồm hình dạng, kích thước, nền màu, màu sắc, và ảnh bóng của địa vật - Chuẩn hình dáng Đây là chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp cơ bản, theo chuẩn này ta xác định được sự có mặt của địa vật và tính chất của địa vật đó. Việc quan sát bằng mắt của người đoán đọc điều vẽ trước tiên sẽ phát hiện ra chính diện mạo của địa vật có trên ảnh. Khi sử dụng chuẩn hình dáng chúng ta phải lưu ý một số đặc điểm tạo hình học của đối tượng. Trên ảnh các đối tượng được biểu thị bằng hình dáng như trên bản đồ, tức là giữ nguyên tính đồng dạng với địa vật nhưng có kích thước nhỏ hơn, hệ số thu nhỏ phụ thuộc vào tỷ lệ ảnh chụp, các đối tượng có hình dạng như nhau ở các vùng khác nhau của ảnh sẽ có hình dạng khác nhau ( khi ảnh có góc nghiêng nhỏ ). Có một số loại đối tượng của bề mặt địa hình có hình dạng hình ảnh xác định như nhà cửa.. và hình dạng không xác định như ao hồ tự nhiên, đồng cỏ… Ngoài ra còn có các chuẩn hình dáng như hình tuyến, hình vết, hình khối, hình phẳng là những chuẩn hình dáng quan trọng trong đoán đọc điều vẽ, như các yếu tố giao thông thủy lợi, ngôi nhà trong khu dân cư… - Chuẩn kích thước Kích thước hình ảnh cũng là chuẩn đoán đọc điều vẽ trực tiếp nhưng ít chắc chắn hơn chuẩn hình dáng. Kích thước ảnh địa vật trên ảnh phụ thuộc vào tỉ lệ ảnh. Có thể xác định kích thước thực tế của địa vật theo tỉ lệ ảnh hay bằng cách so sánh kích thước hình ảnh của địa vật khác đã biết theo công thức : L = L’ ( 2.4 ) Trong đó : L : chiều dài địa vật cần xác định ngoài thực tế (m) l : chiều dài địa vật cần xác định trên ảnh (mm) L’: chiều dài của ảnh địa vật đã biết ngoài thực địa (m) l’ : chiều dài của ảnh địa vật đã biết trên ảnh (mm) Với chuẩn kích thước, người ta biết được một số tính chất đặc trưng của địa vật bằng cách gián tiếp, ví dụ theo kích thước của cầu người ta có thể biết được trọng tải của cầu. Chuẩn kích thước dùng để đoán đọc điều vẽ các địa vật có cùng hình dạng. - Chuẩn nền ảnh Nền ảnh là độ hóa đen của phim chụp ở chỗ tương ứng của ảnh địa vậtvà sau này là độ đen ảnh. Độ đen là hàm logarit độ sáng của bề mặt địa vật được chụp ảnh. Cường độ khác nhau của tia sáng phản xạ từ vật chụp chiếu lên vật liệu ảnh sẽ làm hóa đen lớp nhũ ảnh ở các mức độ khác nhau. Nền ảnh của địa vật được chụp lên ảnh chủ yếu phụ thuộc vào : Khả năng phản xạ của địa vật, cấu trúc của bề mặt địa vật, độ nhạy của nhũ ảnh, độ ẩm của đối tượng chụp. - Chuẩn bóng Ảnh của bóng địa vật trên ảnh là chuẩn đoán đọc điều vẽ ngược, chỉ có bóng mới cho phép ta xác định tính chất của địa vật, ngoài ra bóng còn che lấp bên cạnh gây ảnh hưởng cho đoán đọc điều vẽ. có hai loại : bóng bản thân và bóng đổ Bóng bản thân là bóng nằm ngay tại chính bản thân địa vật đó, tức là địa vật không được chiếu sáng. Bóng bản than làm nổi tính không gian của địa vật. Bóng đổ là bóng địa vật hắt xuống mặt đất hay xuống địa vật khác, bóng đổ có hình dạng quen thuộc của địa vật. Bóng đổ được tạo ra bằng tia chiếu nghiêng nên hình dáng của bóng đổ và hình dạng của địa vật nhìn bên cạnh không hoàn toàn đồng dạng. Chiều dài bóng đổ phụ thuộc vào độ dốc của địa hình và độ cao của mặt trời ở thời điểm chụp ảnh. Khi biết được độ dài của bóng hình ảnh ta có thể tính được độ cao của đối tượng theo công thức: H= ma.l.tg ( 2.5 ) Trong đó: h : độ cao đối tượng m : mẫu số tỉ lệ bản đồ l : độ dốc bóng trên ảnh : góc hợp bởi tia mặt trời và mặt phẳng. 2.3.2.2 Chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp Chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp được xây dựng trên mối quan hệ tương hỗ của các đối tượng tự nhiên với nhau và với cảnh quan, chỉ ra sự có mặt của các đối tượng hay các tính chất của chúng không thể hiện tren ảnh, hoặc không xác định được theo các chuẩn trực tiếp. Mối quan hệ tương hỗ có tính quy luật giữa các đối tượng của khu đo vẽ xuất hiện theo hai hướng cơ bản : tính kéo theo tương ứng của địa vật này với địa vật khác và sự thay đổi tính chất của địa vật này do ảnh hưởng của địa vật khác. Theo tính kéo theo tương ứng của địa vật này đối với địa vật khác người ta có thể nhận biết trên ảnh: - Các địa vật mà theo chuẩn trực tiếp của chúng không thể nhận biết được vì chúng thể hiện không rõ rang hay không đầy đủ. - Các địa vật được chụp trên ảnh cùng một nền màu. Theo sự thay đổi tính chất của địa vật này dô ảnh hưởng của địa vật khác ta có thể đoán nhận: - Các địa vật bị các địa vật khác che khuất - Các địa vật không có trên bề mặt đất nhưng có ảnh hưởng đến tính chất của địa vật ở trên chúng, do đó làm cho chuẩn trực tiếp của địa vật này thay đổi - Chuẩn dấu vết hoạt động là chuẩn đoán đọc điều vẽ gián tiếp quan trọng khi đoán đọc điều vẽ các địa vật động như sông suôi, đường xá, khu dân cư… 2.3.2.3 Chuẩn đoán đọc điều vẽ tổng hợp Chuẩn đoán đọc điều vẽ tổng hợp là tập hợp tất cả các chuẩn trực tiếp và gián tiếp. Người ta thành lập chẩn này trên cơ sở của phương pháp đoán đọc điều vẽ cảnh quan. Cấu trúc nền của hình ảnh được hình thành từ các thành phần : hình dáng, diện tích, nền màu. Bắt đầu trạng thái làm việc và kế hoạch hóa quá trình đoán đọc, điều vẽ Phân tích đánh giá thông tin ban đầu Nghiên cứu cấu trúc chung qua hệ thống ảnh hàng không Kế hoạch hóa các giai đoạn đoán đọc điều vẽ Giai đoạn tìm kiếm Giải đoán địa vật Phân chia tình trạng bên ngoài Giải đoán tình trạng Phân tích các yếu tố bên trong trạng thái Đoán đọc điều vẽ theo phương pháp tương tự Giai đọan nội suy Đoán đọc điều vẽ theo phương pháp tương tự Giai đoạn kiểm tra Đánh giá chung Nhận biết các địa vật riêng biệt Sơ đồ cấu trúc logic của quá trình đoán đọc, điều vẽ ảnh CHƯƠNG III MỘT SỐ GIẢI PHÁP KĨ THUẬT HỖ TRỢ CÔNG TÁC ĐOÁN ĐỌC ẢNH HÀNG KHÔNG TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BẰNG CÔNG NGHỆ ẢNH SỐ 3.1 ẢNH SỐ TRONG ĐO VẼ ẢNH Ảnh số được hình thành trong không gian ba chiều với các trục tọa độ Xn , Yn , Dn. Trong mặt phẳng Xn , Yn , ảnh số có dạng ma trận hình chữ nhật, mỗi một phần tử của ma trận được gọi là pixel, kích thước các pixel và khoảng cách giữa chúng thường như nhau. Hệ tọa độ phẳng vuông góc với các trục tọa độ Xn và Yn được gọi là hệ tọa độ pixel. Hệ tọa độ này hoàn toàn khác hệ tọa độ phẳng ảnh. Mỗi pixel ứng với một giá trị bằng số, đây là trị trung bình về độ đen quang học trên toàn bộ diện tích 1 pixel. Khi biến đổi thành số, cả một khoảng độ đen quang học được mã hóa thành 256, hoặc 512 hay 1024 bậc. Từ cặp ảnh lập thể số có thể xây dựng mô hình hình học 3 chiều của đối tượng chụp. Khác với ảnh tương tự các tham số đặc trưng cho tính chất mô tả và đo đạc của ảnh số phụ thuộc vào kích thước hình học của phần tử ảnh – pixel của máy chụp ảnh số hay máy quét ảnh để tạo nên ảnh số. Kích thước của pixel được xác định bằng kích thước của phần tử ảnh trong máy chụp ảnh hoặc phần tử khe quét của máy quét. Giá trị này được chọn phụ thuộc vào độ chính xác đo tọa độ điểm ảnh, xây dựng mô hình số địa hình hay đoán đọc và điều vẽ ảnh, độ lớn này có thể thay đổi tùy thuộc theo yêu cầu. Tính chất mô tả của ảnh số được đực trưng bằng hai khả năng: khả năng ghi nhận các độ tương phản khác nhau và khả năng ghi nhận các chi tiết nhỏ nhất của đối tượng trên 1 mm hình ảnh. Độ tương phản quang học của đối tượng được xác định bằng hiệu năng lượng bức xạ của chúng trong cùng một chế độ chiếu sáng. Trong quá trình lan truyền từ đối tượng tới thiết bị ghi nhận ( hay chụp ảnh ) độ tương phản quang học có thể bị thay đổi do ảnh hưởng của môi trường, của thiết bị ghi… Vì vậy độ tương phản quang học không trùng với độ tương phản tông màu. Độ tương phản tông màu ( nền màu ) – còn gọi là độ tương phản chụp ảnh của hai đối tượng 1 và 2 kề nhau, được xác định bằng hiệu độ đen quang học của hình ảnh trên ảnh số Δ12 = D1 – D2 Chính giá trị này mới quyết định đến khả năng đoán đọc của ảnh số. Để đánh giá khả năng ghi nhận độ tương phản quang học bằng độ tương phản nền màu người ta sử dụng các đặc trưng độ mờ, phạm vi ánh sáng hữu ích, hệ số tương phản. Khả năng ghi nhận những chi tiết nhỏ nhất của đối tượng trên ảnh số được xác định bằng khả năng phân biệt, độ rõ nét của hình ảnh và độ phân giải thực tế. Khả năng phân biệt được xác định bằng số lượng các vạch đường nét trong 1 mm hình ảnh của đối tượng độ tương phản tuyệt đối. Để xác định khả năng phân biệt người ta sử dụng các tiêu bản mẫu, trên có các hình ảnh đường nét có độ tương phản bằng 1. Khả năng mô tả của ảnh nhìn chung chỉ là một khái niệm tương đối. độ lớn của chúng có thể thay đổi tới vài lần nếu tiến hành đánh giá chúng với các độ tương phản tông màu khác nhau, trên các vùng khác nhau của ảnh R = f(D). Khả năng phân biệt thực tế được xác định bằng kích thước nhỏ nhất của đối tượng có thể phân biệt ở trên ảnh : RTĐ = = ; (3.1) Khả năng phân biệt thực tế RTD được sử dụng như là một chuẩn để đánh giá chất lượng ảnh, bởi vì nó cho biết kích thước cụ thể của các đối tượng nhỏ nhất có thể giải đoán ở trên ảnh. Hình 3.1: Đường cong biên của 2 đối tượng kề nhau. Lx X D Từ công thức xác định xác định độ nhạy tương phản δnhòe δnhòe = δ0 ( 1+ k3δl3 ) ( 3.2) Trong đó : k - hệ số phụ thuộc vào dạng của đường cong biên phản ánh hiệu độ đen giữa các mục tiêu kề cạnh. δl - độ rộng của dải nhòe hình ảnh. Khi đường cong biên có dạng gần thẳng thì k = 8,43. Khi tỉ lệ ảnh càng nhỏ thì đại lượng δl được giảm đáng kể nên làm cho giới hạn phân biệt lớn hơn. Điều này có ý nghĩa quan trọng khi đoán đọc điều vẽ ảnh tỉ lệ nhỏ. Độ rõ nét của hình ảnh được xác định bằng khả năng ghi nhận hình dạng đối tượng bằng hình ảnh, và được xác định bằng giới hạn sử dụng hệ số phóng đại khi quan sát thực tế bằng mắt. Tiêu chuẩn này liên quan mật thiết với hệ số phóng đại tối ưu. Trên thực tế, độ rõ nét của hình ảnh được đánh giá nhờ sử dụng các kính lúp với 2 hệ số phóng đại: 11 và 17 lần. Độ rõ nét đạt yêu cầu : khi quan sát ảnh với hệ số phóng đại 17 lần mà không thấy độ nhòe. Độ rõ nét thấp: khi quan sát ảnh với hệ số phóng đại 17 lần thấy độ nhòe, nhưng với 11 lần thì không bị nhòe. Độ rõ nét không đạt yêu cầu : khi quan sát với hệ số phóng đại 11 lần đã phát hiện thấy độ nhòe. Tính chất đo đạc của ảnh số được xác định bằng độ chính xác đo các tham số hình học của ảnh như chiều dài, chiều rộng , khoảng cách, diện tích , thể tích. Tuy nhiên độ chính xác của các kết quả đo còn phụ thuộc vào rất nhiều các dữ kiện, chủ yếu nhất trong số này là : - Độ nhòe của hình ảnh do chiết quang khí quyển, do điều quang, do chuyển động của máy chụp ảnh trong quá trình bay chụp, do kích thước của pixel. - Sự biến dạng của phép chiếu xuyên tâm do ảnh hưởng của độ cong quả đất, chiết quang khí quyển, méo hình kính vật, biến dạng vật liệu ảnh - Sai số đo điểm trên trạm đo vẽ ảnh số do sai số nhận biết điểm, sai số cắt tiêu đo, sai số thiết bị đo. 3.2 NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐOÁN ĐỌC ẢNH SỐ Như chúng ta đã biết, vấn đề lí thuyết và thực tế ứng dụng của công tác đoán đọc và điều vẽ ảnh tương tự đã được nghiên cứu kĩ và trình bày khá hoàn chỉnh trong các tài liệu khoa học. Điều khác biệt cơ bản nhất của ảnh số nhận được qua quá trình quét ảnh, hoặc chụp bằng máy chụp ảnh số, là hình ảnh được cấu thành từ các phần tử rời rạc cơ bản – pixel. Cấu trúc pixel của hình ảnh làm thay đổi các đặc trưng của đoán đọc của ảnh. Để có cơ sở đánh giá khả năng đoán đọc của ảnh số, của cặp ảnh lập thể số chúng ta cần phân tích sự ảnh hưởng của khả năng phân biệt tới khả năng đoán đọc ảnh số. 3.2.1 Đối với ảnh số đơn Để đoán đọc được các đối tượng cần nghiên cứu trên các tấm ảnh tương tự thì hình ảnh của chúng trên ảnh phải được tập hợp từ một số phần tử hình ảnh hữu hạn nào đó ( trong ảnh số gọi là pixel ). Số lượng các phần tử ảnh phụ thuộc vào hình dạng của đối tượng. Nếu xác định được số phần tử tối thiểu đó ta có thể đánh giá được khả năng mô tả của ảnh. Chuẩn để đánh giá khả năng mô tả của ảnh phải là : khả năng phân biệt ( KNPB ) trên ảnh - khả năng phân biệt được các chi tiết nhỏ nhất của hình ảnh, và khả năng phân biệt thực tế. Khả năng phân biệt của ảnh được tính từ công thức : R = (3.3) Trong đó a là kích thước tối thiểu của hình ảnh đối tượng trên ảnh mà mắt người có thể nhận biết được. Khả năng phân biệt thực tế được xác định từ công thức : A = ; (3.4) Trong đó ma là mẫu số tỉ lệ của ảnh A là kích thước đối tượng nhận biết được trên thực địa. Đối với ảnh số, các khái niệm đó mang một tính chất khác biệt hơn. Trong đó, khả năng phân biệt của ảnh số được xác định theo độ lớn ( kích thước ) của phần tử nhỏ nhất của hình ảnh – pixel, thì : R= ( 3.5) Trong đó M là độ phân giải không gian của ảnh số: đó chính là kích thước của pixel trên ảnh. Kích thước tương ứng của pixel trên thực địa sẽ là : MTD = ( 3.6) Trong đó MTD là khả năng phân biệt không gian của ảnh số trên thực địa. Trong các công thức, các pixel của ảnh số có dạng vuông, độ phân giải đó được tính theo một hướn song song với hướng quét. Đối với các hướng khác thì khả năng phân biệt sẽ là: Rα = R.cosα Trong đó α là góc nhọn tạo bởi hướng quan sát và dòng quét. Như vậy theo công thức ( 3.5) ta có thể tính được độ phân giải cao nhất của ảnh số. Đối với các hình ảnh được tạo bởi các pixel có hình dạng chữ nhật, với kích thước các cạnh là Mx, My thì khả năng phân biệt được tính theo công thức : R = (3.7) Và khả năng phan biệt trên thực địa : MTD = .m.10-3 (3.8) Cần phải nói thêm rằng, độ phân giải được chọn để quét ảnh có ý nghĩa khi độ lớn của nó không được nhỏ hơn phân nửa độ phân giải của ảnh gốc, có nghĩa là : M ≥ 1/2 Rag (3.9) với pixel sử dụng để quét ảnh có dạng hình vuông, hoặc : ³ 1/ 2 Rag với pixel sử dụng để quét ảnh có dạng hình chữ nhật với kích thước theo hai hướng là Mx và My thì Rag là độ phân giải của ảnh gốc. Trong trường hợp ngược lại, độ phân giải của ảnh của ảnh số sẽ không có ý nghĩa. Phương pháp được coi là chính xác nhất được sử dụng để xác định khả năng phân biệt là đạt tiêu bản vào đúng bề mặt đối tượng với điều kiện của môi trường thực tế rồi tiến hành chụp ảnh. Khả năng phân biệt có thể xác định theo độ rộng trung bình của các đối tượng hình tuyến như sau. Trên ảnh chọn 15- 20 đối tượng hình tuyến có kích thước nhỏ nhất, có đường biên rõ ràng nhất, tiến hành đo độ rộng của chúng 3 lần, tính trị trung bình và loại đi các trị đo không thỏa mãn điều kiện 0.8d tb < di < 1.2 d tb (3.11) Sau đó lại tiến hành đo và tính trung bình rồi loại bỏ … Cuối cùng khả năng phân biệt được tính theo công thức: R = (net/mm); ( 3.12 ) Phương pháp thứ ba được sử dụng để xác định khả năng phân biệt dựa trên trị đo độ rộng của dải nhòe hình ảnh. Chọn trên ảnh hai đối tượng kề nhau có độ phân giải lớn, ví dụ như bờ song – mặt nước, đường nhựa – mét đá của đường… đo độ rộng của bước chuyển tiếp độ tương phản. Khả năng phân biệt được tính gần đúng theo công thức sau: R = ( 3.13) Trong đó ma là mẫu số tỷ lệ ảnh Lx là độ rộng của dải nhòe, bước chuyển tiếp tông màu. Phương pháp thứ tư được xây dụng trên mối liên hệ giữa khả năng phân biệt với hệ số phóng đại tối ưu: R = 2.5V (3.14) Để xác định R, người ta chọn các vùng ở tâm và rìa ảnh trên đó có nhiều địa vật với nhiều chi tiết nhỏ nhất. Sử dụng hệ thống quang học có độ phóng đại thay đổi để quan sát hình ảnh. Hệ số phóng đại được coi là tối ưu, khi độ lớn hơn nó không phát hiện them được chi tiết hình ảnh. 3.2.2 Đối với cặp ảnh lập thể số Chúng ta biết rằng, mức độ xa gần của hai đối tượng không gian A và B được đánh giá bằng hiệu