Robotany – Hệ thống chụp không ảnh tự động chi phí thấp cho ô mẫu nghiên cứu

Ngày cập nhật: 28 tháng 9 2021

Chia sẻ

Trong lĩnh vực sinh thái học, phương pháp thiết lập các ô mẫu 1m x 1m thường được các nhà khoa học áp dụng nghiên cứu trên đối tượng có kích thước nhỏ (như thực vật thân thảo, cây bụi, cây tái sinh). Theo cách tiếp cận truyền thống, việc ghi nhận dữ liệu thường được đo đếm trực tiếp trên thực địa ngay sau khi thiết lập ô mẫu. Nhằm tiết kiệm thời gian, một số nhà nghiên cứu đã linh hoạt thu thập hình ảnh ô mẫu trên thực địa trước, sau đó việc đo đếm dữ liệu sẽ được thực hiện sau trong phòng nghiệm dựa trên các hình ảnh ghi nhận. Tính hiệu quả và chính xác của phương pháp này phụ thuộc nhiều vào chất lượng hình ảnh của ô mẫu. Điều này có thể được khắc phục bằng việc áp dụng các hệ thống máy ảnh cao cấp cho độ phân giải lớn, tuy nhiên thường đi kèm với chi phí đắt đỏ.

Tháng 7/2021, ba nhà khoa học Hoa Kỳ Potter, Tan và Penczykowski đã giới thiệu một hệ thống mới mang tên “Robotany” giúp chụp ảnh các ô mẫu 1m2 không những với chi phí thấp mà còn tự động trong thao tác chụp ảnh. Nguyên tắc cơ bản của hệ thống “Robotany” là chia nhỏ ô mẫu 1m2 thành 24 ô phụ nhỏ hơn, máy ảnh sẽ tự động di chuyển và chụp ảnh từng ô phụ này (Hình 1). 24 ảnh tương ứng 24 ô mẫu phụ sẽ được ghép lại để cho ra một bức ảnh tổng thể của ô mẫu với độ phân giải cao, cho phép phóng lớn để xem chi tiết ô mẫu trong quá trình đo đếm, định danh, thu thập dữ liệu trong phòng thí nghiệm (Hình 2). Quá trình ghép ảnh này cũng được thực hiện tự động với phần mềm R. Các tác giả đã sử dụng bộ vi mạch Pololu ‘A-Star 32U4 (LV)’ được lập trình trên môi trường Arduino để thiết lập quá trình di chuyển và chụp ảnh tự động của máy ảnh. Hệ thống này rất cơ động, cho phép di chuyển, tháo gỡ và lắp ráp nhanh chóng, đơn giản với thành phần chính là các ống nhựa PVC (nhựa nhiệt dẻo - Polyvinyl chloride).

Hình 1: Sơ đồ minh họa cấu trúc và nguyên tắc hoạt động của hệ thống Robotany (Nguồn: Potter & nnk. 2021).

Hình 2: Không ảnh chất lượng với độ phân giải cao của ô mẫu 1m2 được chụp tự động bởi hệ thống Robotany
(Nguồn: Potter & nnk. 2021).

Với những đặc tính trên, hệ thống này không những giúp tiết kiệm chi phí, thời gian và công lao động ngoài thực địa, mà còn tăng hiệu quả công việc nhờ ảnh chụp có độ phân giải cao, đảm bảo chất lượng cho nghiên cứu, cũng như góp phần xây dựng cơ sở dữ liệu hình ảnh, cho phép kiểm tra lại thông tin khi cần và có thể làm tư liệu trong việc triển khai các nghiên cứu khác.

Sơ đồ thiết kế chi tiết cũng như các đoạn mã lập trình điểu khiển hệ thống được các tác giả công bố trên tạp chí “Methods in Ecology and Evolution”: Potter J.J., Tan S. & Penczykowski R.M. 2021. — Robotany: A portable, low-cost platform for precise automated aerial imaging of field plots. Xem chi tiết về bài báo tại đây.

Phương Hà - VAST, theo British Ecological Society.

Số lần xem: 817