Tìm hiểu nắn ảnh là gì? Phương pháp nắn ảnh trong viễn thám

Nắn ảnh, hay còn gọi là điều chỉnh ảnh, là quá trình quan trọng trong việc xử lý và cải thiện chất lượng của các bức ảnh được sử dụng trong bản đồ học và viễn thám. Tìm hiểu chi tiết nắn ảnh là gì và các phương pháp nắn ảnh trong bài viết dưới đây của Việt Thanh Group.

>>>Xem thêm: Máy thủy bình là thiết bị hỗ trợ nhiều trong công tác đo đạc địa chất xây dựng.

Khái niệm nắn ảnh là gì?

Nắn ảnh là một quá trình quan trọng trong xử lý ảnh viễn thám và bản đồ, nhằm điều chỉnh các hình ảnh để loại bỏ sai lệch hình học do độ nghiêng của máy chụp hoặc điều kiện địa hình. Bằng cách nắn ảnh, hình ảnh được đưa về trạng thái chính xác theo tọa độ không gian thực tế, giúp tạo ra các bản đồ và dữ liệu địa lý có độ chính xác cao. Đây là một bước không thể thiếu trong các ứng dụng như xây dựng bản đồ, quản lý tài nguyên thiên nhiên, và giám sát biến đổi môi trường.Công việc nắn ảnh tập trung vào ba mục tiêu chính:

Điều chỉnh hình ảnh nghiêng thành ảnh ngang tương ứng để loại trừ sai số vị trí điểm ảnh do góc nghiêng gây ra, đảm bảo độ chính xác của tọa độ điểm.
Lựa chọn phương pháp phù hợp để giảm thiểu sai số vị trí do địa hình gồ ghề, đảm bảo độ sai lệch trong giới hạn cho phép.
Xác định tỷ lệ ảnh nắn sao cho tương thích với tỷ lệ bản đồ hoặc bình đồ cần thành lập.

>>>Xem thêm: Thiết bị đo đạc máy GNSS RTK (các hãng máy GNSS RTK Hi-Target, hãng GNSS RTK Satlab, hãng GNSS RTK Sokkia. Các sản phẩm nổi bật như GNSS RTK Hi-Target V200, GNSS RTK Satlab Freyja, GNSS RTK Satlab Eyr,..

Các phương pháp nắn ảnh cơ bản

Có nhiều phương pháp nắn ảnh khác nhau, mỗi phương pháp có ưu điểm và ứng dụng riêng tùy thuộc vào điều kiện và yêu cầu cụ thể:

Phương pháp nắn ảnh đồ giải: Trong phương pháp này, hình ảnh được điều chỉnh dựa trên lưới chiếu phối cảnh được thiết lập trên cả ảnh gốc và mặt phẳng nắn. Phương pháp đồ giải sử dụng các kỹ thuật đồ họa để điều chỉnh hình ảnh sao cho phù hợp với tỷ lệ bản đồ cần thiết.
Phương pháp nắn ảnh quang cơ: Đây là phương pháp sử dụng các thiết bị chuyên dụng gọi là máy nắn ảnh quang cơ. Tùy thuộc vào đặc điểm địa hình và điều kiện thiết bị, phương pháp này có thể được thực hiện theo ba cách:
- Nắn ảnh mặt phẳng: Điều chỉnh hình ảnh để phù hợp với mặt phẳng, thích hợp cho các khu vực có địa hình tương đối bằng phẳng.
- Nắn ảnh phân vùng: Điều chỉnh hình ảnh theo các khu vực hoặc phân vùng riêng biệt để cải thiện độ chính xác cho các khu vực có địa hình phức tạp.
- Nắn ảnh vi phân: Phương pháp này cho phép điều chỉnh chi tiết hơn tại các điểm cụ thể, rất hữu ích trong các khu vực có độ gồ ghề cao.

Phương pháp nắn ảnh giải tích: Phương pháp này dựa trên các phép toán để biến đổi từng điểm ảnh trên ảnh nghiêng thành điểm ảnh tương ứng trên ảnh nằm ngang, dựa trên các mối quan hệ toán học chính xác.
Phương pháp nắn ảnh số: Đây là phương pháp hiện đại sử dụng công nghệ số để tạo ảnh trực chiếu. Hình ảnh trên ảnh nghiêng được chuyển đổi từng pixel thành pixel tương ứng trên ảnh nắn, với tọa độ được tính toán dựa trên quan hệ phối cảnh và độ xám của từng pixel.

>>>Xem thêm: Dữ liệu ảnh viễn thám là gì? Ứng dụng trong Trắc địa – Bản đồ

Những nguyên lý cơ bản của nắn ảnh

Công tác nắn ảnh ñược thực hiện trên nguyên lý cơ bản sau đây:

Biến đổi hình ảnh trên ảnh nghiêng thành hình ảnh trên ảnh ngang

Trên hình trên, mối quan hệ phối cảnh giữa miền thực địa G (giả định là một mặt phẳng ngang) và ảnh hàng không nghiêng (P) cùng với ảnh nắn theo tỷ lệ bản đồ cần thành lập (E) được biểu diễn rõ ràng. Mặt E thực chất là phiên bản thu nhỏ của G với tỷ lệ 1/M. Do đó, mối quan hệ phối cảnh cần thiết phải xác lập giữa mặt phẳng ảnh nghiêng P và mặt nắn E.

Quá trình nắn ảnh thực chất là việc chuyển đổi mặt phẳng ảnh nghiêng P về một mặt phẳng ảnh nằm ngang (mặt nắn E). Điều này giúp tạo ra một hình ảnh có tỷ lệ phù hợp với yêu cầu của bản đồ, đảm bảo độ chính xác trong việc xác định và mô tả các yếu tố địa lý trên bản đồ.

Tham khảo các sản phẩm đo đạc hỗ trợ công tác đo đạc được sử dụng nhiều như máy thủy bình Satlab ( máy thủy bình Satlat SAL32), máy thủy bình Hi-Target, máy thủy bình Sokkia (Sokkia B30A, Sokkia B40A,..) máy toàn đạc, máy GNSS RTK,..tại trang web của Việt Thanh Group để được hỗ trợ tư vấn tốt nhất về sản phẩm uy tín chất lượng.

Hạn chế ảnh hưởng của chênh cao địa hình đến vị trí điểm ảnh nắn.

Ảnh hàng không có thể được xem là hình chiếu xuyên tâm của miền thực địa lên mặt phẳng ảnh. Vì vậy, khi miền thực địa có độ lồi lõm, hình ảnh trên ảnh hàng không sẽ không hoàn toàn tương ứng với hình ảnh cần biểu diễn trên bản đồ. Sai số xê dịch vị trí điểm ảnh trên ảnh hàng không phụ thuộc vào độ chênh cao của địa hình trong khu vực chụp, như được minh họa trong hình dưới đây.

Công thức này giúp xác định sự sai lệch về vị trí của điểm ảnh trên ảnh hàng không do ảnh hưởng của độ cao địa hình, từ đó điều chỉnh để phù hợp với yêu cầu của bản đồ.

Nếu sai số về vị trí của các điểm địa vật trên bản đồ (tức là trên ảnh đã được nắn) do độ chênh lệch địa hình gây ra nằm trong giới hạn cho phép là (± ∆h giới hạn), điều đó có nghĩa rằng:

Nắn ảnh là một kỹ thuật không thể thiếu trong lĩnh vực bản đồ học và địa chính, giúp điều chỉnh các bức ảnh sao cho khớp chính xác với hệ tọa độ thực tế. Nhờ vào quá trình này, các sai lệch do góc chụp, độ nghiêng hay sự chênh lệch địa hình được loại bỏ, mang lại những bản đồ có độ chính xác cao. Hy vọng rằng với những thông tin trên đây bạn đọc có thể hiểu được chi tiết nắn ảnh là gì. Nếu bạn đọc có nhu cầu tìm kiếm các sản phẩm, thiết bị đo đạc và dịch vụ đo đạc bản đồ có thể tham khảo qua trang web Việt Thanh Group của chúng tôi.

>>>Xem thêm: Khám phá bản đồ học là gì: Nền tảng của khoa học trắc địa