Tính toán cự ly Recognition đối với UAV kích thước 1,5 m bằng camera Harrier 36x

1. Mục đích tính toán

Mục đích của phép tính này là xác định cự ly Recognition của camera Harrier 36x AF-Zoom USB/HDMI đối với mục tiêu UAV có kích thước đặc trưng 1,5 m, trong điều kiện sử dụng đầu tele của ống kính và áp dụng tiêu chí nhận dạng chắc tay 16 pixel trên chiều kích thước mục tiêu.

Trong tài liệu này, Recognition được hiểu là mức mà ảnh mục tiêu đủ chi tiết để nhận ra bản chất của đối tượng, ví dụ phân biệt được đó là UAV thay vì chim lớn hoặc vật thể bay không xác định.

2. Thông số đầu vào

Từ thông số kỹ thuật của camera Harrier 36x:

Cảm biến: 1/2.3-type Sony Pregius IMX392LQR-C CMOS sensor
Đầu ra video HD sử dụng cho AI: 1080p
Độ phân giải khung hình ngang: 1920 pixel
Góc nhìn ngang tại tele: H = 2.0°
Zoom quang học: 36x
Tiêu cự tele: 216 mm

Giả thiết mục tiêu:

Kích thước đặc trưng UAV: W = 1,5 m

Tiêu chí recognition:

Số pixel phủ lên chiều kích thước mục tiêu: N = 16 pixel

Đây là mức recognition tương đối bảo thủ và chắc tay, phù hợp với cách tiếp cận thực chiến.

3. Cơ sở tính toán

3.1. Độ phân giải góc theo chiều ngang

Góc nhìn ngang ở đầu tele là: $H = {2.0}^{\circ}$

Đổi sang radian: $H = 2.0 \times \frac{π}{180} = 0.0349066 rad$

Với chiều ngang ảnh là 1920 pixel, độ phân giải góc trên mỗi pixel là:

$I F O V = \frac{0.0349066}{1920} = 1.818 \times 10^{- 5} rad/pixel$

Đây là Instantaneous Field of View theo chiều ngang.

3.2. Kích thước thực tương ứng với 1 pixel ở khoảng cách D

Tại khoảng cách $D$ , bề rộng thực tương ứng với 1 pixel là:

$w_{1 p x} = D \times I F O V$

Muốn mục tiêu có bề rộng $W$ chiếm $N$ pixel, ta có:

$W = N \times D \times I F O V$

Suy ra khoảng cách nhận dạng: $D = \frac{W}{N \times I F O V}$

4. Thay số cụ thể

Với:

$W = 1.5 m$
$N = 16$
$I F O V = 1.818 \times 10^{- 5} r a d / p i x e l$

Ta có: $D = \frac{1.5}{16 \times 1.818 \times 10^{- 5}}$

$D = \frac{1.5}{2.9088 \times 10^{- 4}}$

$D \approx 5156 m$

Hay: $D \approx 5.16 k m$

5. Kết quả

Cự ly Recognition chắc tay 16 pixel đối với UAV kích thước 1,5 m của camera Harrier 36x là xấp xỉ 5,16 km.

6. Diễn giải ý nghĩa kỹ thuật

Kết quả trên là giá trị hình học quang học lý tưởng, nghĩa là:

mục tiêu nằm trọn trong trường nhìn
ảnh đủ nét
điều kiện khí quyển thuận lợi
nền trời hoặc nền cảnh có độ tương phản đủ tốt
không xét đến rung động cơ khí, nhiễu khí quyển, shimmer nhiệt, haze, blur chuyển động hoặc sai số tracking

Do đó, trong điều kiện thực tế ngoài hiện trường, cự ly Recognition hiệu quả thường sẽ thấp hơn giá trị lý thuyết. Một cách tiếp cận thận trọng là lấy khoảng 60% đến 80% giá trị tính toán làm cơ sở thiết kế thực chiến.

Từ đó:

Recognition thực chiến thận trọng có thể vào khoảng:

$D_{p r a c t i c a l} \approx 3.1 k m đ \overset{ˊ}{\hat{e}} n 4.1 k m$

Nếu hệ thống cơ điện có chất lượng chuyển động cao, ổn định tốt, autofocus hoạt động hiệu quả, nền trời thuận lợi và điều kiện thời tiết sạch, hệ thống có thể tiến gần hơn tới mức lý thuyết 5.16 km.

7. Kết luận cuối cùng

Với camera Harrier 36x, sử dụng đầu tele có góc nhìn ngang 2.0°, ảnh 1080p và tiêu chí Recognition chắc tay 16 pixel, cự ly nhận dạng đối với UAV kích thước 1,5 m được xác định là:

$D \approx 5.16 k m$

Trong thiết kế và đánh giá thực chiến, nên lấy mức 3–4 km làm vùng Recognition đáng tin cậy, và xem 5.16 km là giới hạn quang học lý tưởng của hệ.

Nguồn: Tính toán cự ly Recognition đối với UAV kích thước 1,5 m bằng camera Harrier 36x | Artificial Intelligence Kiosk

Century R&D Investment Institute