Tư vấn
Công nghệ UAV là gì? Phần mềm nào hỗ trợ xử lý ảnh từ UAV?
Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các thiết bị tích hợp AI đang từng bước hỗ trợ con người trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Lĩnh vực trắc địa cũng không phải là ngoại lệ, điển hình là Công nghệ Xử lý ảnh chụp từ UAV. Vậy công nghệ UAV là gì? Công nghệ UAV hỗ trợ gì trong việc thành lập bản đồ? Và phần mềm nào hỗ trợ xử lý ảnh từ UAV? Tất cả sẽ được Đất Hợp giải đáp qua bài viết dưới đây.
Công nghệ UAV là gì?
UAV (Unmanned Aerial Vehicle) được hiểu đơn giản là một hệ thống bay không người lái, bao gồm một thiết bị bay, một người điều khiển trên mặt đất và một thiết bị liên hệ giữa người điều khiển và thiết bị bay. UAV đươc vận hành trên nhiều mức độ tự chủ như: Một cá nhân điều khiển từ xa một thiết bị, hoặc một hệ thống tự động điều khiển thiết bị.
Công nghệ UAV nhanh chóng được phổ biến rộng rãi nhờ các tiện ích mà nó mang lại trong nhiều lĩnh vực như quân sự, thương mại, khoa học, giải trí, v. v.
Hình 1. UAV phục vụ trong lĩnh vực quân sự.
Máy bay không người lái (UAV) được sử dụng ngày càng nhiều trong nhiều ứng dụng vì triển khai nhanh chóng và tiết kiệm chi phí. UAV không chỉ có thể được sử dụng để trinh sát mà còn được sử dụng như một nền tảng liên lạc. So với nền tảng truyền thông vệ tinh, nó có cấu tạo hệ thống đơn giản, tốc độ cao và khả năng truyền thông có độ trễ thấp. Là một cơ sở hạ tầng phụ trợ,nó cung cấp các liên kết không dây đáng tin cậy cho người dùng mặt đất để nhận ra việc truyền tải thông tin an toàn và đáng tin cậy. Với yêu cầu ngày càng cao của ứng dụng UAV về tính tự chủ, thông minh và đa nhiệm, hiệu quả và mức độ thông minh của hoạt động đơn máy UAV dần không đáp ứng được yêu cầu ứng dụng nhiệm vụ. Khi bay một mình, nguồn cung cấp năng lượng hạn chế sẽ hạn chế khoảng cách bay và phạm vi hoạt động. Đồng thời, nó dễ bị tấn công mạng và độ tin cậy của truyền thông không cao. Dưới nền tảng này, mạng lưới liên lạc cụm UAV bao gồm nhiều UAV có thể cải thiện hiệu quả độ tin cậy của liên lạc UAV và trở thành hướng phát triển của liên lạc UAV trong tương lai.
Các cụm UAV chủ yếu dựa vào các mạng liên lạc mở và tiên tiến. UAV có khả năng hợp tác và tương tác. Toàn bộ hệ thống thể hiện trí thông minh của nhóm và một nút duy nhất có khả năng thay thế. Công nghệ cụm UAV có thể hoàn thành nhiệm vụ một cách nhanh chóng và hiệu quả, và toàn bộ hệ thống có ưu điểm là khả năng sống sót mạnh mẽ và các chức năng phân tán. Mặc dù liên lạc mạng cụm UAV có tiềm năng phát triển lớn, nhưng vẫn tồn tại một số vấn đề chính và thách thức. Giao tiếp mạng cụm UAV giải quyết hiệu quả vấn đề không đủ vùng phủ sóng của mạng không dây di động truyền thống, nhưng chế độ kết nối mạng cần được lựa chọn theo môi trường và điều kiện hoạt động cụ thể. Khi giao tiếp mạng cụm UAV hoạt động, khối lượng truyền dữ liệu tăng mạnh và hiệu quả phân bổ phổ tĩnh không cao, dẫn đến sự suy giảm hiệu suất của hệ thống cụm; Trong điều kiện đảm bảo an ninh thông tin liên lạc, tăng công suất truyền dẫn có thể thu được độ tin cậy liên lạc nhất định, nhưng kẻ nghe trộm cũng có thể thu được tín hiệu nghe trộm chất lượng cao, điều này sẽ làm giảm tính bảo mật thông tin liên lạc. Ngoài ra, với xu hướng đa dạng hóa và thu nhỏ mẫu mã, các UAV có năng lượng hạn chế sẽ bị thách thức bởi khả năng cung cấp điện và sức bền ngày càng khắc nghiệt hơn, ảnh hưởng quan trọng đến hoạt động lâu dài của các nhiệm vụ đa dạng. Kết nối mạng, phân bổ phổ tần, bảo mật thông tin liên lạc và cung cấp năng lượng đều là những vấn đề đáng được nghiên cứu thêm. nhưng kẻ nghe trộm cũng có thể thu được tín hiệu nghe trộm chất lượng cao, điều này sẽ làm giảm tính bảo mật của thông tin liên lạc. Ngoài ra, với xu hướng đa dạng hóa và thu nhỏ mẫu mã, các UAV có năng lượng hạn chế sẽ bị thách thức bởi khả năng cung cấp điện và sức bền ngày càng khắc nghiệt hơn, ảnh hưởng quan trọng đến hoạt động lâu dài của các nhiệm vụ đa dạng. Kết nối mạng, phân bổ phổ tần, bảo mật thông tin liên lạc và cung cấp năng lượng đều là những vấn đề đáng được nghiên cứu thêm. nhưng kẻ nghe trộm cũng có thể thu được tín hiệu nghe trộm chất lượng cao, điều này sẽ làm giảm tính bảo mật của thông tin liên lạc. Ngoài ra, với xu hướng đa dạng hóa và thu nhỏ mẫu mã, các UAV có năng lượng hạn chế sẽ bị thách thức bởi khả năng cung cấp điện và sức bền ngày càng khắc nghiệt hơn, ảnh hưởng quan trọng đến hoạt động lâu dài của các nhiệm vụ đa dạng. Kết nối mạng, phân bổ phổ tần, bảo mật thông tin liên lạc và cung cấp năng lượng đều là những vấn đề đáng được nghiên cứu thêm.
Phân loại UAV
UAV có thể được sử dụng trong nhiều tình huống và đã hình thành nhiều loại khác nhau. Như trong hình 2 , có nhiều cách phân loại cho phù hợp. Một phương pháp phân loại điển hình là chia UAV thành UAV cánh cố định, cánh quay, cánh vỗ dựa trên loại cánh [15] . Dựa trên trọng lượng, nó có thể được chia thành UAV siêu nhỏ (< 1 kg), nhỏ (1–25 kg) và nặng hơn (> 25 kg) [16] . Arjomandi và cộng sự. [17] tóm tắt một số phương pháp phân loại khác: theo độ bền / tầm bay của chuyến bay, nó có thể được chia thành ngắn (< 5 giờ, < 100 km), trung bình (5–24 giờ, 100–400 km) và dài / tầm (> 24 h,> 1500 km). Ngoài ra, nó có thể được phân loại thành UAV độ cao thấp (< 1 km), độ cao trung bình (1–10 km), UAV độ cao (> 10 km) UAV về độ cao bay tối đa của UAV. Ngoài ra, UAV không chỉ bay được trên không mà còn có thể di chuyển trên mặt nước hoặc dưới nước. Yang và cộng sự. [18] chia các UAV như vậy thành UAV thủy phi cơ, UAV phóng từ tàu ngầm và UAV dưới nước, mở rộng thêm phân loại UAV.
Sự chồng chéo của các phương pháp phân loại này sẽ tạo ra các hiệu ứng khác nhau. Ví dụ, các UAV bốn cánh quạt tầm ngắn thu nhỏ được sử dụng rộng rãi có thể được sử dụng để hoàn thành các nhiệm vụ chụp ảnh trên không. Tuy nhiên, một số UAV thuộc nhiều loại rất khó thiết kế và triển khai, chẳng hạn như UAV tầm xa tầm cao được thiết kế để thực hiện một số nhiệm vụ tuần tra và máy bay không người lái tầm xa nhỏ để trinh sát. Một trong những hạn chế của các loại UAV này là sự mâu thuẫn giữa tải trọng của chúng và trọng lượng cung cấp năng lượng / năng lượng, để tìm ra đâu là trọng tâm của các nguyên mẫu được trình diễn trong chương này, tức là sử dụng hệ thống năng lượng lai để cải thiện hiệu suất của UAV.
Công nghệ UAV hỗ trợ gì trong việc thành lập bản đồ?
Trong lĩnh vực trắc địa, UAV được sử dụng rộng rãi như một kỹ thuật hỗ trợ thành lập bản đồ từ không ảnh. Cụ thể, người ta sử dụng UAV để ghi lại hình ảnh của khu vực thành lập bản đồ, rồi sử dụng các thuật toán liên quan để xử lý và cho ra kết quả.
Hình 2. UAV WingtraOne Gen II phục vụ trong lĩnh vực trắc địa.
Phần mềm nào hỗ trợ xử lý ảnh từ UAV?
– Xử lý ảnh UAV là gì?
Về cơ bản, quy trình xử lý ảnh UAV của hầu hết các phần mềm đều sẽ đi theo một quy trình nhất định, là chồng lớp các ảnh chụp để tạo ra nhiều điểm ảnh đồng nhất trên một mặt 3D, từ đó xây dựng hoàn thiện hình ảnh/ mô hình 3D của công trình, dự án hoăc khu vực.
Điều đặc biệt khiến cho việc xử lý ảnh từ UAV được nghiên cứu rộng rãi trong lĩnh vực trắc địa nằm ở cách thức nó được vận hành, thời gian thực hiện, cũng như tính ứng dụng cao vì áp dụng được cho nhiều mặt bằng hoặc nhiều loại địa hình khác nhau mà không xảy ra sai lệch quá lớn so với thực tế.
– 2 phần mềm hỗ trợ xử lý ảnh từ UAV phổ biến hiện nay
Hiện nay, có rất nhiều phần mềm có tính năng hỗ trợ xử lý ảnh UAV, nhưng để so sánh thì tiêu biểu nhất sẽ là Trimble Inpho UASMaster và PIX4Dmapper.
Hình 4. Kết quả xử lý ảnh bằng Trimble Inpho UASMaster.
Hình 5. Mô phỏng quỹ đạo bay trên UAV PIX4D.
– Bảng đánh giá sơ bộ về hai phần mềm xử lý ảnh UAV
| HẠNG MỤC | TRIMBLE INPHO UASMASTER | PIX4DMAPPER |
| Thông số phần cứng | – CPU: đa lõi
– Lưu trữ: Ưu tiên SSD – Ram: 16 GB – Hệ điều hành: Windows 7 64 bit, Windows 10 64bit |
– CPU: intel i7/ Xeon 4 nhân hoặc 6 nhân
– GPU: Tương thích Open GL 3.2, Ram 2GB trở lên – Lưu trữ: SSD – Ram: 16 GB – 60 GB – Hệ điều hành: Windows 10 64bit |
| Thương hiệu | Trimble | PIX4D |
| Quốc gia SX | Mỹ | Thụy Sỹ |
| Tính năng nổi bật | – Quy trình xử lý ảnh hoàn chỉnh.
– Xử lý dữ liệu từ bất kỳ loại thiết bị bay chụp không người lái hoặc máy ảnh không có hỗ trợ. – Khả năng tích hợp vào mô đun xử lý ảnh trong Trimble Business Center với các công cụ khảo sát kết hợp với phần cứng và khả năng xử lý cạnh GNSS. |
– Hỗ trợ nhiều định dạng ảnh/ video/ dữ liệu; hỗ trợ nhập và chỉnh sửa nhiều loại thông số/ dữ liệu cần thiết.
– Xử lý dữ liệu từ mọi loại thiết bị bay chụp/ máy ảnh tích hợp phụ kiện. – Khả năng tự động bình sai, xử lý dữ liệu đám mây điểm Point Cloud, hỗ trợ hiệu chỉnh, trích xuất dữ liệu. – Trực quan hóa dự án, tác động vào quản lý khối lượng dự án. – Hiệu ứng mô phỏng quỹ đạo bay; xuất kết quả loạt ảnh ở định dạng video. |
| Thông tin chi tiết | Xem tại đây: Trimble Inpho UASMaster | Xem tại đây: PIX4Dmapper |
Công nghệ UAV đang dần cho thấy được tầm quan trọng của nó trong lĩnh vực xây dựng, thành lập bản đồ nhờ khả năng tiếp cận ở những địa hình hiểm trở và giúp giảm thiểu tai nạn lao động. Cũng chính vì thế mà phần mềm xử lý ảnh UAV cũng được các nhà đầu tư hết sức quan tâm để cho ra kết quả chất lượng, đáp ứng được yêu cầu công việc.
