การศึกษาแบบจำลองระบบกล้องหลายหัวบนอากาศยานไร้คนขับเพื่อการผลิตแผนที่สามมิติ

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ได้นำเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบกล้องหลายหัวสำหรับการทำแผนที่และแบบจำลองสามมิติชื่อ “FOXTECH 3DM V3” ประเด็นศึกษาระบบกล้องหลายหัวครอบคลุมการศึกษารูปแบบพารามิเตอร์ของเรขาคณิตการจับยึดกล้อง ระบบกล้องประกอบไปด้วยกล้องถ่ายภาพดิ่งจำนวน 1 กล้อง และกล้องถ่ายภาพเฉียงในทิศทางขวางแนวบินและตามแนวบินโดยทำมุมจากแนวดิ่งประมาณ 45 องศาจำนวน 4 กล้อง การศึกษาวิจัยมุ่งเน้นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และเทคนิคเชิงเลขในการกำหนดพารามิเตอร์ว่าจะต้องบังคับให้ค่าเข้าใกล้ (Constraint) หรือปล่อยอิสระ (Free) พารามิเตอร์ของเรขาคณิตการจับยึดกล้อง ใดบ้าง โดยผลลัพธ์ที่ได้จะคำนึงถึงความสอดคล้องกับกายภาพของกล้องตามความเป็นจริง ผลการวิจัยพบว่าการกำหนดพารามิเตอร์และแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบกล้องหลายหัว “3DM-V3” จำเป็นที่จะต้องทราบค่าพารามิเตอร์การเลื่อนแกนสัมพัทธ์จากกล้องอ้างอิงที่เป็นกล้องดิ่งไปยังกล้องรองซึ่งเป็นกล้องเฉียงภายในระบบกล้องชื่อพารามิเตอร์  โดยที่  มีค่าตั้งแต่ 1 ถึง 4 จำเป็นต้องบังคับพารามิเตอร์ให้เป็นค่าเข้าใกล้ (Constraint) สำหรับค่าพารามิเตอร์การหมุนแกนสัมพัทธ์ของกล้องอ้างอิงเทียบกับกล้องรองชื่อพารามิเตอร์ โดยที่  มีค่าตั้งแต่ 1 ถึง 4 ต้องกำหนดให้เป็นค่าประมาณเริ่มต้นและปรับปรุงค่าได้อิสระ (Free) ผ่านกระบวนการเชิงเลข ส่วนค่าพารามิเตอร์การจัดภาพภายใน (f, ,R1,R2,R3,T1,T2) ของกล้องแต่ละตัวบนระบบกล้องหลายหัวสามารถปล่อยให้เป็นอิสระได้ตามที่นิยมปฏิบัติ ด้วยรูปแบบเรขาคณิตการจับยึดกล้องและรูปแบบการประมวลผลเชิงเลขที่คำนวณได้ส่งผลให้เรขาคณิตในภาพรวมของข่ายสามเหลี่ยมทางอากาศมีความละเอียดถูกต้องสูงได้ค่าเฉลี่ยความคลาดเคลื่อนจากการฉายกลับ (Mean reprojection error) เป็น 0.225 จุดภาพ แบบจำลองและข่ายสามเหลี่ยมทางอากาศทั้งหมดเมื่อตรวจสอบในสนามวัดสอบที่มีจุดควบคุมภาคพื้นดิน 14 จุด ขนาดสนามประมาณ 0.8 ตารางกิโลเมตร พบว่าค่าความคลาดเคลื่อนเฉลี่ย RMSE ทางราบเท่ากับ 0.023 เมตร และค่า RMSE ทางดิ่งเท่ากับ 0.019 เมตร