1. Trang chủ
  2. » Tất cả

huyển đổi dữ liệu từ RASTER sang VECTOR đối với đối tượng vùng trong quan trắc vết dầu trên biển

7 2 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Chuyển đổi dữ liệu từ Raster sang Vector đối với đối tượng vùng trong quan trắc vết dầu trên biển
Tác giả Le Minh Hang, Nguyen Dinh Duong
Trường học Học viện Kỹ thuật Quân sự
Chuyên ngành Tin học – GIS và Hệ thống Thông tin Địa lý
Thể loại Bài báo khoa học
Năm xuất bản 2010
Định dạng
Số trang 7
Dung lượng 204,11 KB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Tap chi KHKT Mo Bia chdt, sd30, 4/2010, tr 63 69 CHUYEN DOI DÛ LIEU TlT RASTER SANG VECTOR DOI VOI DOI TirONG VUNG TRONG QUAN TRAC VET DAU TREN B I E N LE MINH HANG, Hgc viin Ky thudt qudn su > '''' NGU[.]

Trang 1

Tap chi KHKT Mo - Bia chdt, sd30, 4/2010, tr.63-69

CHUYEN DOI DU^ LIEU TlT RASTER SANG VECTOR

DOI VOI DOI TirONG VUNG TRONG QUAN TRAC VET DAU TREN B I E N

LE MINH HANG, Hgc viin Ky thudt qudn su

> ' NGUYEN DINH DU'ONG, Viin Dia ly - Viin KHCN Viet Nam

Tdm tat: Chuyin ddi dir lieu tir raster sang vector hoac vector hda la mpt tdc nghiep trong

xu ly dir lieu viin thdm Muc dich cua tdc nghiep ndy nhdm giiip cho viec tich hgp dir lieu

giira GIS vd viin thdm dugc di ddng hon ciing nhu gdp phdn hd trg cdng tdc nhdn dgng vd

phdn tich hinh dgng ddi tirgng Cdc thong tin chiit tdch tir tu lieu viin thdm thirdng Id ddi

tirgng dgng viing, vi du nhu cdc dnh phdn logi ldp phii bi mat, thuy vuc hoge ldp phu rirng

Cdc thudt todn chuyin ddi da dugc nghiin ciru nhieu, tuy nhiin viec lira chgn mpt thudt

todn hgp ly cho mpt dp dung cu thi ludn Id can thiit vi se gdp phdn tdi ini cdng tdc lap trinh

ciing nhir tdc dp xu ly Trong bdi bdo ndy, cdc tdc gid gidi thiiu viec chgn lira thudt todn

chuyin ddi tir raster sang vector dp dung vdi ddi tirgng viing trin dnh nhi phdn vd mpt so

kit qud lap trinh thir nghiem ban ddu tren ngdn ngir lap trinh Matlab 7.0 Tu lieu thirc

nghiim Id dnh vi tinh siiu cao tdn ALOS PALSAR vdi cdc vit ddu da dugc phdt hien

\ Dat van de anh ve tinh sieu cao tan sau khi xu' ly va phan

Ciing vd'i su phat trien cua cdng nghe thdng tich se tao ra anh nhj phan, tren dd cd nhieu vet

tin va ky thuat xu ly anh, nhieu thuat toan den bao gdm vet dau va nhieu [1] Viec vector

chuyen ddi du lieu raster sang du' lieu vector da

dugc nghien cuu, phat trien va dugc trien khai

trong cac bd phan mem chuyen ddi du' lieu

Nhin chung, thuat toan chuyen ddi du' lieu tir

raster sang vector dugc chia lam hai loai, dd la

vector hda ddi tugng dudng va viing Vector

hda ddi tugng dang dudng thudng dugc su

dung de sd hda anh trong cac phan mem CAD

Trong khi dd, vector hda ddi tugng dang viing

thudng dugc sir dung de tach cac ddi tugng tii'

ket qua phan loai tir anh vien tham Chgn lira

mdt thuat toan tdi uu viia don gian tii' gdc do lap

trinh, vira nhanh va it ddi hdi tai nguyen may

tinh la mdt yeu cau dat ra ddi vdi mdt bai toan

img dung cu the C» day, cac tac gia nghien ciru

chgn lira thuat toan vector hoa cho cac vet dau

iren bien sau khi dugc phan loai tii' anh ve tinh

Dac diem ciia cac vet dau la nhung vimg cd

dien tich khdng Idn thudng cd phan bd dang

tuyen va dac biet khdng cd cac dao nhd ben

trong tuc la mdt viing ddng nhat vdi mdt dudng

bao duy nhat

Trong cdng tac giam sat va phat hien sdm d

nhiem diu tren bien, viec tu ddng nhan dang va

phan loai vlt diu tren bien tir tu lieu vien tham

sieu cao tin cd tim quan trgng dac biet Tu lieu

hoa tu ddng cac vet den dd se giiip cho cdng tac nhan dang vet dau dua tren cac tinh chat hinh hgc dugc thuc hien tu ddng va sau khi chdng ghep vdi cac thdng tin bd trg trong co' sd du' lieu viec xac djnh vet den nao la vet dau se dugc thuc hien hau nhu tu ddng vdi su can thiep ciia tac nghiep vien d muc tdi thieu

2 Noi dung nghien ciru

2.1 Cdu triic dir lieu raster vd dit lieu dnh nhi phdn

DO' lieu raster dugc hieu la du' lieu anh sd

Mdt anh sd dugc bieu dien bang tap hgp cac phan tu anh dugc ggi la pixel (pixel element) [2] Mdi mdt diem anh tuong ung vdi mdt pixel

va dugc md ta bang bam sd anh vdi cac bien tga

do diem anh (x,y) va gia trj do xam ciia nd (D) nhu sau:

f(x,y,D) (1) Trong trudng hgp neu cac gia trj do xam

thanh phan va cac bien tga do mat phang ciia diem anh dugc sd hda thanh cac tin hieu rdi rac thi anh sd la mdt tap hgp cac pi.xel theo mot ma tran gia trj do xam cd n cdt va m hang [2] Cac phan til' cua ma tran anh sd la nhung diem anh rdi rac vdi tga do ciia nd dugc xac dinh bina

Trang 2

mdt sd nguyen duong nam giua (l^m) cdt va

(1-n) hang, tire la:

l<x<n I<}<m (2)

Ddi vdi anh nhi phan se bao gdm mdt tap

hgp cac pixel trong dd mdi gia trj pixel se cd

mdt trong hai gia trj 0 hoac 1

2.2 Cdu trdc dit lieu vector

Md hinh dir lieu vector la tap hgp cac ddi

tugng hinh hgc so' cap va cac ddi tugng phurc

hgp dua tren td hgp tii' cac ddi tugng so cap

Diem la thanh phan so' cap ciia du lieu vector

Dudng dugc djnh nghTa bdi tap hgp cac doan

thang ndi lai vdi nhau Mdi phan tu cua doan

thing dugc djnh nghTa bdi tga do diem dau ciia

vector, hudng va do Idn hoac chieu dai Viing

dugc djnh nghTa bdi tap hgp cac vector ndi lai

vdi nhau tao thanh mdt viing kin

Dti' lieu vector dugc xay dung dua tren

quan he khdng gian (topology) Quan he topo

cua vLing dugc xa} dung dua tren quan he topo

cua ddi tugng diem va ddi tugng dudng Mdt

viing se bao gdm chi sd (ID) cua viing, tap hop

cac dudng bao dugc sap xep theo chieu nhat

djnh (tham khao hinh 1) [5]

2.3 Thuat todn chuyen ddi dir lieu tir raster

sang vector dp dung vdi ddi tugng dgng vimg

Djnh nghTa mdt ddi tugng viing trong mdt

du lieu anh sd dugc xac djnh bdi dudng bao eua

viing Dudng bao mdt vimg se dugc xac dinh

bdi vi tri diem bat dau diem ket thiic va hudng

di chu}en tren cac pixel tren dudng bao a ddi tugng viing (hinh 2) [4]

Thuat toan chuyen ddi dir lieu raster sang vector bao gdm hai qua trinh chinh sau day: (1) Xac djnh cac chain-code (hay mdi quan

he gitra cac dilm tga do tren dudng bao) (2) Chu}en ddi cac chain-code sang md ta dang vector sii' dung thuat toan xac djnh dudng thang hoac thuat toan ddng viing

Thuat toan chuyin ddi tir dir lieu raster sang du' lieu vector dang vimg su dung thuat toan tim kilm dudng bao tbi cin phai xac djnh tga do quan he topology va djnh nghTa cac pixel ^nh tren dudng bao ciia ddi tugng vimg Tga do pixel la tga do ciia tam pixel anh [3] Mdi quan

he giua cac pixel thudc dudng bao ciia doi tugng vimg tren anh nhj phan dugc md ta nhir sau:

Qua trinh tim kiem se bat dau quet tirng ddng trong anh Qua trinh tim kiem se'bd qua pixel cd gia trj 0 tuong ung vdi gia trj ciia anh nin va diing lai khi gap mdt pixel dau tien c6 gia trj 1 tuong ung vdi gia trj cua vimg quan tam diu tien Qua trinh djnh hudng djch chuyen cua pixel sau pixel dau tien dugc bat dau theo quy tac Rook"s move (tuong irng vdi 4

hudng-di chuyen cua quan tdt) hoac thuat toan Queen's move (tuang iing vdi 8 hudng - di chuyen ciia quan hau) (tham khao hinh 3) [5]

Polygon

11-Chains 1,2.5

- 2 6 - 3

4 -5 3

Hinh 1 Quan he topology cua ddi tugng viing

0

0

0

0

0

0

0

1

0 1

1

0 I

0 0

(1

I

1

1

1 '

0

(1

0

1 '

1 '

0

0

u

u

(1

0

0

0

II 1)

0

0

0

0

(1 n

1 = 1 —

0 1

1 — 1

0 1 —

0 0

(j 0

1 I)

1 — 1

1 — 1

1 0

0 0

0

0

0

0

0

0 (a) (b)

Hinh 2 Quan he giua cac dilm tren dudng bao cua viing

Trang 3

a) Four Directions Rook's move)

(b) Eight Directions (Queen's move)

/ ^

v_ /

«/> (c) Flow Directions

in Queen's move (2,3,4,4,4.3,2)

Hinh 3 Thuat toan dd tim dudng bien

Thuat toan tim kiem dudng bao va xac djnh cac hudng djch chuyen cua cac pixel sau diem dau tien tren dudng bao cua vimg sii' dung 4 hudng se so sanh vdi 6 trudng hgp (hinh 4a) [5] Trong trudng hgp ciia anh nhj phan chi bao gdm hai viing cd gia tri 0 va 1 nen viec xet cac nut giua cac viing trong 8 trudng hgp (hinh 4b) la khdng can thiet Dua tren cac trudng hgp neu tren, thuat toan tim kiem se tien hanh tim kiem cac pixel thda man va djch chuyen tren dudng bao ciia ddi tugng viing (tham khao hinh 5) [5]

r t

A

B

A

B

A

A

A

A

B

B

'

A

B

B

A

A

A

t

A

A

B

A

B

C

A

A

C

A

A

B

A

B

A

C

B

A

A

C

A

A

C

B

A

B

C

A

C

A

B

A

A

B

C

D

Hinh 4 Cac trudng hgp trong qua trinh tim kiem dudng bao (a) va cac nut giua cac viing (b)

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

C

C

A

A

C

C

C

C

B

B

C

C

C

C

B

B

B

C

C

C

B

B

B

B

C

C

B

B

B

B

C

C

A

A

A

A

A

A

C

C

A

A

C

C

c

B

B

C

c

B

B

C

C

B

B

C

C

B

C

C

(a) ^ (b) Hinh 5 Kit qua tim kilm dudng bao cua viing (a) va kit qua tim kilm nut giua cac viing (b)

Trang 4

Sau khi qua} tro ve diem diu tien dudng

bao cua \iing dugc ddng kin va viing dugc tim

kiem se dugc xda di bing each gan gia tri 0 cho

toan \ iing Qua trinh tim kilm dudng bao cua

cac viing khac se dugc lap lai Quan he

topolog} giu'a hai viing kl nhau se dua tren

nhirng canh chung Mdt canh se dugc dinh

nghTa bdi viing ben trai va viing ben phai Mdt

trudng hgp dac biet mdt viing Idn cd the bao

gdm nhieu viing con Trong trudng hgp nay

nhung vimg ben trong dugc ggi la cac dao

{islands hoac holes) cdn viing ben ngoai dugc

ggi viing dudng bao ngoai {contour) Mdt dao

se dugc bieu dien bdi dudng bao ciia nd nhung

se dugc phan biet vdi dudng bao ciia viing

ngoai boi hudng Dudng bao viing ngoai se cd

hudng thuan chilu kim ddng hd cdn Av g bao

cua dao se cd hudng ngugc chilu kim ddng ho [4] ,

3 Ket qua lap trinh thii nghiem

3.1 Anh phdn logi tu tu lieu dnh vi tinh sieu cao tdn ALOS PALSAR

Trong bai bao na}' cac tac gia da thir nghiem tren tu lieu anh sieu cao tan ALOS PALSAR inu'c xu ly 4.2 ciia hang ERSDAC vdi

do phan giai khdng gian la 100m che do chup ScanSAR \a phan cue HH Thdi diem chup cua anh la 8/3/2007

Dir lieu anh ALOS PALSAR se dugc xir ly qua cac bude bao gdm:

- Dgc anh va Igc nhieu bang thuat toan loc Gamma vdi kich thudc cira sd la 5x5

(^) , - (b) Hinh 6 (a) Du' lieu anh gdc; (b) Anh sau khi da Igc nhieu bang thuat toan Gamma

- Phan ngudng phat hien cac vet den tren anh sau khi Igc nhieu va luu dudi dinh dang file Tiff/GeoTiff dang anh nhj phan

Hinh 7 Phan ngudng cac vlt den

Trang 5

3.2 So dd thudt todn chuyin ddi die lieu raster sang vector dp dung vdi ddi tuong dgng vung tren

tu lieu dnh nhj phdn

DH lieu anh nhi phan

"

Doc tirng hang anh (i =1 - nl.ines)

"

Pi.xel ( 1 ) ^ 0

Dung

1 '

•*-Sai

Xac dinh huang cua cac Pi.xel tren duang bao

1 r

- Toa do diem tren duang bao ciia viing

- Chain-code cac diem tren duang bao ciia viing

' r

DK dong \ iing

' '

- Toa do diem tren duang bao

- Chain-code cac diem tren duong bao cua \'ung

'

' '

Ve duang bao cua doi tugng viing

' '

XcSa vung hien thoi (gan gia tri pi.xel trong \ img la 0)

Sai

'

'

^ '

Luu ducmg bao cua \ iing dugc xac dinh

'

i == nLines

' , Diing

KC't thiic qua trinh tim kiem

1 r

, 1 -

1, ju Kci qua uu J l Qinn aan e rue v ecior

Hinh 8 So dd thuat toan chuyen ddi du lieu raster sang vector vdi ddi tugng viing tren anh nhi phan

Trang 6

Tren hinh 8 la so dd khdi viec chuyin ddi

dtr lieu tir raster sang vector ap dung cho mdt

viing Tren anh phan loai vlt diu chi cd hai ddi

tugng dd la nen anh vdi gia trj pixel la 0 va vlt

den vdi gia trj bang 1 Do do, thuat toan tim

kiem dudng bien chi can don gian vdi dd tim

theo bdn hudng Viec tim kiem dugc thuc hien

bat dau tir ddng anh dau tien Khi gap mdt pixel

dau tien cd gia trj bang 1, chuong trinh se bit

dau vector hoa viing do Sau khi ket thuc viing

thir nhat bang viec ddng vimg hay chuong trinh

da trd lai pixel diu tien, viec tim kiem se lai thuc hien lai tir diu anh diu tien Qua trinh vector boa dugc coi la kit thiic khi ddng anh tim kilm diu tien chinh la ddng anh cudi ciing trong anh

3.3 Kit qud thuc nghiem

Du lieu anh diu vao dugc luu d dang anh nhj phan \'di hai gia tri 0 va gia trj 1 tuong irng vdi mau trang va mau den Ket qua thuc nghiem khi thuc hien lenh chuyen ddi tir du lieu raster sang vector ap dung vdi ddi tugng vimg

%

Hinh 9 Ket qua thuc nghiem hien thj trong mdi trudng Matlab Trong chuong trinh chuyen ddi du' lieu tii' raster sang vector, tac gia cd tien hanh so sanh mdt so

dieu kien khi ap dung thuat toan chuyen ddi du' lieu tii' raster sang vector ap dung vdi ddi tugng

dang viing tren anh nhj phan Ket qua du lieu khi ap dung thuat toan su dung tim kiem theo 4 hudng

va tim kiem theo 8 hudng dugc the hien trong hinh 10 [6]

(a) , (b) ; Hinh 10 Ket qua sir dung thuat toan tim kiem theo 4 hudng (a)

Ket qua sir dung thuat toan tim kiem theo 8 hudng (b) Ngoai ra trong modul chuyen ddi cd xet den hai trudng hgp thudng xay ra khi chuyin ddi

tir du lieu dang raster sang vector, dd la trudng hgp cd dao ben trong viing xet va trudng hgp khdng

cd dao ben trong vimg xet Kit qua thuc nghiem dugc thi hien trong hinh 11 [6]

(a) (b) Hinh 11 Trudng hgp khdng xet dao ben trong vimg (a) va trudng hgp xet dao ben trong vimg (b)

Trang 7

4 Ket luan

Qua qua trinh nghien ciru tim hieu thuat

toan chuyen ddi tir dtr lieu raster sang dti: lieu

vector ap dung vdi ddi tugng dang viing su

dung tu lieu anh nhi phan, lap trinh modul thir

nghiem bang ngdn ngu lap trinh Matlab va cac

ket qua nghien cuu thu nghiem da dat dugc, tac

gia cd mdt sd ket luan nhu sau:

- Thuat toan tim dudng bao cua ddi tugng

dugc nghien ciru trong de tai gidi ban pham vi

ap dung vdi kich thudc anh va sd lugng ddi

tugng viing han che

- Thuat toan tim dudng bao khi su dung 8

hudng de djnh hudng cho ket qua dudng bao

min hon khi su dung 4 hudng de djnh hudng

- Khi thuc hien chuyen ddi tir dti' lieu raster

sang du' lieu vector trong nghien cuu phat hien

va phan loai vet dau tren bien dua tren tu lieu

vien tham sieu cao tan, viec xac djnh cac vj tri

dao ben trong vung dang xet la khdng can thiet

Do dd, trong qua trinh tim kiem neu xac djnh

cac viing la vimg con ciia mdt viing to thi cd the

bd qua

Trong thdi gian tiep theo, tac gia se tien

hanh nghien cuu tiep phuong phap tdi uu thuat

toan de nang cao kha nang xii' ly vdi kich thudc

anh Idn va giam thdi gian chuyen ddi du' lieu tii'

raster sang vector cung nhu trien khai lap trinh trong mdi trudng khdng phu thudc vao thu \ ien tinh toan ciia MathLab

TAI LIEU THAM KHAO

[1] Nguyen Dinh Duong, 2007 Thuyet minh de tai " 6 nhilm dau tren viing bien Viet Nam va Biln Ddng", Masd KC.09.22/06-10 Ha Ndi

[2] Truong Anh Kiet, 2000 Phuong phap do anh giai tich va do anh sd, Trudng Dai hgc Md -Dja chat Ha Ndi

[3] Junhua Teng et al, 2008 An eficient algorithm for Raster-to-Vector Data, The International Association of Chinese Professionals in Geographic Information Science (CPGIS), 54 -62

[4] ANGELA Y WU, 1989 PARALLEL PROCESSING OF REGION BOUNDARIES Pattern Recognition, Vol 22, No 2, pp 165 172, 1989

[5] JICA - Net Mutimedia Content, Remote Sensing Course and GIS course Prof Shunji Murai, Professor Emeritus of The University of Tokyo, President of Japan Society of Photogrammetry and Remotes Sensing

[6] User's Guide, Image Processing Toolbox'

6, Matlab

,TM

SUMMARY Raster to vector data conversion with polygon applied for detecting oil spills

Le Minh Hang, Mililaiy Technical Academy Nguyen Dinh Duong, Institute of Geography

Raster to vector data conversion or vectorization is a key function in geographical information systems (GIS) and remote sensing (RS) image processing for data intergration between

RS and GIS In general, there are two types of Raster to vector algorithm, namely line vectorization and polygon vectorization Polygon vectorization is often used in extracting geographical features from RS imagery classification resutls Therefore, there is a need of development of raster to vector data conversion algorithm for polygon features from imagery classification results In this paper, the authors present a algorithm of polygon vectorization applied by binary image and the result of an experiment modul in Matlab 7.0 language programme The experiment data is imagery classification of ALOS PALSAR data

Ngudi phan bien: Doan Thi Xudn Huong

Ngày đăng: 25/11/2022, 10:24

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w