một số kỹ thuật tra cứu và định vị tàu chiến trên biển

Hiện nay, trên các loại tên lửa hành trình hiện đại trên thế giới việc nhận dạng được các mục tiêu qua các hình ảnh được nạp sẵn trong cơ sở dữ liệu, đóng một vai trò quyết định đến việc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

Lê Minh Đức

MỘT SỐ KỸ THUẬT TRA CỨU

VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN TRÊN BIỂN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2014

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

Lê Minh Đức

CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT TRA CỨU

VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN TRÊN BIỂN

Ngành: Công nghệ thông tin

Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS ĐỖ NĂNG TOÀN

Thái Nguyên - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Học viên xin cam đoan, toàn bộ nội dung liên quan tới đề tài được trình bày trong luận văn là bản thân học viên tự tìm hiểu và nghiên cứu, dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy giáo PGS TS Đỗ Năng Toàn

Các tài liệu, số liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ nguồn gốc Học viên xin chịu trách nhiệm trước pháp luật lời cam đoan của mình

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 5 năm 2014

Học viên thực hiện

Lê Minh Đức

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và

những người thân đã động viên khích lệ tinh thần và giúp đỡ để học viên hoàn thành luận văn này

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KỸ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

MỞ ĐẦU……… …1

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ TRA CỨU VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN 3

1.1 Khái quát về tra cứu ảnh 3

1.1.1 Hình dạng 3

1.1.1.1 Khái niệm về hình dạng 3

1.1.1.2 Đặc điểm hình dạng với việc tìm kiếm ảnh 3

1.1.2 Tra cứu ảnh dựa vào hình dạng 4

1.1.2.1 Lược đồ hình dạng 4

1.1.2.2 Độ so khớp đường biên của hình dạng 5

1.1.2.3 So khớp với ảnh phát họa 7

1.2 Bài toán tra cứu tàu chiến trên biển 9

1.2.1 Giới thiệu 9

1.2.2 Đặc điểm hình dạng của một số loại tàu tàu mặt nước 9

1.2.2.1 Tàu chiến 10

1.2.2.2 Tàu dân sự 27

1.2.3 Cách tiếp cận 38

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT TRA CỨU VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN TRÊN BIỂN 39

2.1 Trích chọn đặc trưng hình dạng tàu chiến 39

2.1.1 Biến đổi Fourier 39

2.1.1.1 Chuỗi Fourier 40

2.1.1.2 Sự hội tụ của chuỗi Fourier 40

2.1.1.3 Biến đổi Fourier 41

2.1.1.4 Biến đổi Fourier rời rạc 41

2.1.1.5 Biến đổi Fourier hai chiều 42

2.1.1.6 Phạm vi của biến đổi Fourier 42

2.1.2 Không gian độ chia (Scale space) 43

2.1.2.1 Cơ sở 44

2.1.2.2 Không gian độ chia Gaussian 45

2.1.2.3 Phạm vi của sự không tạo các đặc trưng mới 45

2.1.2.4 Không gian độ chia mâu thuẫn với việc đa quyết định.46 2.2 Đánh giá độ tương tự 48

2.2.1 Phép đo sự giống nhau 49

2.2.1.1 Không gian phép đo khoảng cách 49

2.2.1.2 Khoảng cách dạng Minkowski 49

2.2.1.3 Khoảng cách Cosin 49

2.2.1.4 Thông tin thống kê 50

2.2.1.5 Đường giao biểu đồ 50

2.2.1.6 Khoảng cách bậc hai 51

2.2.1.7 Khoảng cách Mahalanobis 52

2.2.2.Thực hiện phép đo 53

2.2.2.1 Độ nhạy và độ chính xác(RPP) 53

2.2.2.2 Tỷ lệ trọng số thành công 53

2.2.2.3 Phần trăm của thứ bậc giống nhau 54

2.2.3 Trích chọn đặc trưng hình dạng 55

2.3 Kỹ thuật tra cứu tàu chiến trên biển 56

2.3.1 Phương pháp phân đoạn yếu của B.G Prasad 56

2.4 Kỹ thuật định vị tàu chiến trên biển 57

2.4.1 Khái niệm về toạ độ Barycentric 57

2.4.2 Định vị dựa vào toạ độ Barycentric 58

2.4.2.1 Phương pháp xác định

tất cả các điểm thuộc một tam giác 59

2.4.3 Xây dựng thuật toán 59

2.4.3.1 Lý do lựa chọn ba điểm để biểu diễn sự phụ thuộc 60

2.4.3.2 Tiêu chí lựa chọn 3 điểm thích hợp 60

2.4.3.3 Giảm nhẹ tập các điểm cần duyệt 61

2.4.3.4 Việc xây dựng hàm mục tiêu và phương pháp duyệt 61

2.4.4 Xây dựng công thức biến đổi 63

CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 64

3.1 Bài toán 64

3.1 Phân tích bài toán 64

3.3 Chương trình tra cứu và định vị tàu chiến 65

3.3.1 Lựa chọn công cụ 65

3.3.2 Phát hiện tàu trên tấm ảnh bằng kỹ thuật phân đoạn ảnh 65

3.3.3 Xác định tọa độ tàu bằng kỹ thuật phân hình tứ giác 68

3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm và kết luận 70

3.3.1 Đánh giá và kết quả thực nghiệm 70

3.3.2 Kết luận 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nhận dạng và xử lý ảnh là một trong những lĩnh vực có nhiều ứng dụng trong thực tiễn như: Hệ thống thông tin địa lý, quân sự, y học vv Đối với lĩnh vực khoa học quân sự, trong những thập kỷ vừa qua, công nghệ xử lý ảnh đã thực sự trở thành một lĩnh vực mũi nhọn không thể thiếu, nó luôn phát triển song hành cùng với các loại vũ khí thông minh, có độ chính xác cao Hiện nay, trên các loại tên lửa hành trình hiện đại trên thế giới việc nhận dạng được các mục tiêu qua các hình ảnh được nạp sẵn trong cơ sở dữ liệu, đóng một vai trò quyết định đến việc tấn công chính xác vào một mục tiêu đã được xác định từ trước

Trong lực lượng Hải quân trên thế giới nói chung và Hải quân Việt Nam nói riêng, bài toán tra cứu, nhận dạng, định vị các loại tàu chiến trên biển luôn được đặt ra cấp thiết từ nhiều năm qua, giải quyết tốt bài toán này sẽ giúp cho việc quản lý tình hình an ninh mặt biển được nhanh chóng, chính xác, hiệu quả Giải quyết được bài toán tra cứu, nhận dạng, định vị tàu chiến trên biển còn làm nền móng cho việc phát triển các loại vũ khí tấn công chính xác mà hiện nay mới chỉ

có tại các quốc gia có nền khoa học quân sự phát triển Nhằm đáp ứng bài toán nhận dạng tàu chiến, luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu Một số kỹ thuật tra cứu và định vị tàu chiến trên biển

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các ảnh có chứa tàu bao gồm các loại tàu chiến mặt mước, tàu bổ trợ, tàu ngầm, các tàu dân sự, cùng các đặc điểm hình dạng cơ bản của chúng

- Phạm vi nghiên cứu là các ảnh mặt biển vào ban ngày có chứa một con tàu

3 Hướng nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu các kỹ thuật tra cứu, nhận dạng các loại tàu chiến mặt nước, tàu

bổ trợ, tàu ngầm, các tàu dân sự dựa trên các đặc điểm từ bóng của các loại tàu

bằng các kỹ thuật tìm kiếm hình dạng, trích trọn đặc trưng

4 Những nội dung nghiên cứu chính

- Các đặc trưng thiết yếu của các loại tàu mặt nước

- Các kỹ thuật cơ bản như trích chọn đặc trưng, đánh giá độ tương tự, phân hình tam giác, tứ giác vv

5 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập và phân tích các tài liệu, thông tin liên quan đến đề tài

- Tìm hiểu các quy trình tra cứu, nhận dạng và định vị tàu chiến trên biển

- Tìm hiểu các kỹ thuật và thuật toán xử lý liên quan

- Tìm hiểu và phân tích một số phép toán nhận dạng tàu chiến

- Kết hợp các nghiên cứu trước đây của các tác giả trong và ngoài nước cùng với sự chỉ bảo, góp ý của thầy hướng dẫn để hoàn thành nội dung nghiên cứu

6 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Nêu ra được tầm quan trọng của việc tra cứu, nhận dạng và định vị tàu chiến trên biển, chọn ra được các kỹ thuật quan trọng trong quá trình tra cứu, nhận dạng và định vị các loại tàu chiến

- Nghiên cứu sẽ đưa ra được sản phẩm phục vụ cho việc tra cứu, nhận dạng

và định vị các loại tàu chiến trên biển

Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ TRA CỨU VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN 1.1 Khái quát về tra cứu ảnh

1.1.1 Hình dạng

1.1.1.1 Khái niệm về hình dạng

Màu sắc và vân là những thuộc tính có khái niệm toàn cục của một bức ảnh Trong khi đó, hình dạng không phải là một thuộc tính của ảnh Thay vì vậy, hình dạng có khuynh hướng chỉ định tới một khu vực đặc biệt của ảnh Hay hình dạng chỉ là biên của đối tượng nào đó trong ảnh

1.1.1.2 Đặc điểm hình dạng với việc tìm kiếm ảnh

Hình dạng là một thuộc tính cấp cao hơn màu sắc và vân Nó đòi hỏi sự phân biệt giữa các vùng để tiến hành xử lý về độ đo của hình dạng Trong nhiều trường hợp, sự phân biệt này cần thiết phải làm bằng tay Nhưng sự tự động hóa trong một số trường hợp có thể khả thi Trong đó, vấn đề chính yếu nhất là quá trình phân đoạn ảnh Nếu quá trình phân đoạn ảnh được làm một cách chính xác, rõ ràng và nhất là hiệu quả thì sự tìm kiếm thông tin dựa vào hình dạng có thể có hiệu lực rất lớn Nhận dạng ảnh hai chiều là một khía cạnh quan trọng của quá trình phân tích ảnh Tính chất hình dạng toàn cục ám chỉ đến hình dạng ảnh ở mức toàn cục Hai hình dạng có thể được so sánh với nhau theo tính chất toàn cục bởi những phương pháp nhận dạng theo hoa văn, mẫu vẽ Sự so khớp hình dạng ảnh cũng có thể dùng những kỹ thuật về cấu trúc, trong đó một ảnh được mô tả bởi những thành phần chính của nó và quan hệ không gian của chúng Vì sự hiển thị ảnh là một quá trình liên quan đến đồ thị, do đó những phương pháp so khớp về đồ thị có thể được dùng cho việc so sánh hay so khớp

Sự so khớp về đồ thị rất chính xác, vì nó dựa trên những quan hệ không gian hầu như bất biến trong toàn thể các phép biến đổi hai chiều Tuy nhiên, quá trình so khớp về đồ thị diễn ra rất chậm, thời gian tính toán tăng theo cấp số mũ tương ứng với số lượng các phần tử Trong việc tìm kiếm dữ liệu ảnh dựa vào nội dung, cần dùng những phương pháp có thể quyết định sự giống và khác

nhau một cách nhanh chóng Thông thường, bài toán luôn đòi hỏi sự bất biến cả đối với kích thước của ảnh cũng như hướng của ảnh trong không gian Vì vậy, một đối tượng có thể được xác định trong một số hướng Tuy nhiên, tính chất này không thường được yêu cầu trong tìm kiếm ảnh Trong rất nhiều cảnh vật, hướng của đối tượng thường là không đổi Ví dụ như: cây cối, nhà cửa, vv

Độ đo về hình dạng được đề cập rất nhiều trong phạm vi lý thuyết của bộ môn xử lý ảnh Chúng trải rộng từ những độ đo toàn cục dạng thô với sự trợ giúp của việc nhận dạng đối tượng, cho tới những độ đo chi tiết tự động tìm kiếm những hình dạng đặc biệt Lược đồ hình dạng là một ví dụ của độ đo đơn giản, nó chỉ có thể loại trừ những đối tượng hình dạng không thể so khớp, nhưng điều đó sẽ mang lại khẳng định sai, vì chỉ như là việc làm của lược đồ màu Kỹ thuật dùng đường biên thì đặc hiệu hơn phương pháp trước, chúng làm việc với sự hiện hữu của đường biên của hình dạng đối tượng và đồng thời cũng tìm kiếm những hình dạng đối tượng gần giống với đường biên nhất Phương pháp vẽ phác họa có thể là phương pháp có nhiều đặc trưng rõ ràng hơn, không chỉ tìm kiếm những đường biên đối tượng đơn, mà còn đối với tập những đối tượng đã được phân đoạn trong một ảnh mà người dùng vẽ hay cung cấp Vấn

đề này sẽ được đề cập chi chi tiết trong phần sau khi mô tả về hình dạng đối tượng

1.1.2 Tra cứu ảnh dựa vào hình dạng

1.1.2.1 Lược đồ hình dạng

Lược đồ hình dạng là phương pháp giúp cho việc tính toán được dễ dàng và nhanh trong thi hành Chúng sử dụng cả sự so sánh về màu sắc và vân Vấn đề chính là định nghĩa biến cho lược đồ hình dạng được định nghĩa Xem như hình dạng trong ảnh là một vùng những giá trị một trong ảnh nhị phân, trong khi toàn thể những giá trị khác đều là giá trị không Một kiểu của so khớp hình dạng ảnh

dạng Giả sử rằng hình dạng có n hàng và có m cột Mỗi hàng và mỗi cột là một bin trong lược đồ hình dạng Tổng số được lưu trữ trong một bin là tổng số những giá trị 1 được lưu trữ trong dòng hoặc cột tương ứng đó Điều này đưa đến một lược đồ gồm có một bin, nhưng điều này cũng chỉ có ý nghĩa khi tất cả những ảnh được xem xét phải có cùng một kích thước Để làm cho việc so khớp hình chiếu bất biến đối với kích thước, số lượng bin của dòng và số lượng bin của cột phải ổn định Bằng cách định nghĩa những bin từ góc trái trên đến góc phải dưới của hình dạng, sự chuyển đổi bất biến đã đạt được Việc so khớp hình chiếu không bất biến đối với phép xoay ảnh, nhưng nó có thể làm việc tốt với

sự xoay nhỏ và sự thiếu chính xác thuộc về hình học ở mức độ nhỏ Một cách khác để làm nó bất biến đối với phép quay là tính toán theo trục toạ độ êlíp vừa nhất và xoay chúng cho đến khi trục chính là trục nằm ngang Vì không biết nơi đâu là phía trên cùng của hình dạng, xoay hai khả năng có thể xảy ra để thử Hơn nữa, nếu trục chính và trục phụ có cùng chiều dài, thì 4 khả năng xoay phải được xem xét So khớp hình chiếu được sử dụng thành công trong tìm kiếm ảnh logo Những khả năng khác để xây dựng lược đồ thông qua góc tiếp tuyến tại mỗi điểm ảnh trên đường bao của hình dạng Độ đo này thì hoàn toàn tự động

về mặt kích thước và bất biến đối với sự dịch chuyển, nhưng nó cũng không bất biến đối với xoay đối tượng, bởi vì góc tiếp tuyến được tính từ hình dạng đối với một hướng xác định Có một số cách khác nhau để giải quyết vấn đề này Cách thứ nhất là xoay hình dạng về trục chính như đã mô tả ở trên Một cách khác đơn giản hơn là xoay lược đồ hình dạng Nếu lược đồ có K bin, thì sẽ có K khả năng xoay Những vị trí xoay không đúng có thể làm ảnh hưởng tốc độ của việc tính toán, đặc biệt là trong trường hợp lược đồ và ảnh có kích thước lớn Hoặc là lược đồ có thể được tiêu chuẩn hoá bởi cách chọn bin với số đếm lớn nhất là bin đầu tiên Một vài bin lớn nhất nên được thử vì có thể có sự tồn tại của nhiễu

1.1.2.2 Độ so khớp đường biên của hình dạng

n

n

Thuật toán so khớp đường biên đòi hỏi sự trích rút và trình bày đường biên của cả ảnh cần truy vấn và ảnh mang ra so khớp Đường biên có thể được trình bày bởi một dãy những điểm ảnh hay có thể được xấp xỉ bởi một đa giác Đối với một dãy những điểm ảnh, một loại so khớp cổ điển là dùng mô tả Fourier để so sánh hai hình dạng với nhau Trong toán học hàm liên tục, mô tả Fourier là những hệ số của dãy triển khai Fourier của hàm mà định nghĩa đường biên của hình dạng ảnh Trong trường hợp đặc biệt, hình dạng được trình bày bởi dãy của m điểm <V0,V1, ,Vm-1>

Từ những dãy điểm này, một dãy của vectơ đơn vị :

là dãy của những mô tả Fourier cho ảnh truy vấn, và là mô tả

Fourier cho ảnh Khi đó độ đo khoảng cách Fourier như sau:

(1.4)

những bất biến khác đòi hỏi, có thể dùng sự kết hợp với nhiều hàm số học thể

giải quyết vấn đề tỷ lệ, xoay và điểm bắt đầu để cực tiểu hoá d Fourier (I , Q)

Nếu mà đường biên được trình bày dưới dạng một đa giác, chiều dài của các cạnh và góc giữa chúng có thể được tính và dùng để trình bày hình dạng Một hình dạng có thể được trình bày bởi một dãy những điểm nối liền nhau (Xi, Yi,

α i ), với cặp đường thẳng giao nhau tại điểm (Xi, Yi) với góc lớn α i Cho một dãy Q = Q1, Q2, , Qn của những điểm nối liền nhau trình bày đường biên của đối tượng truy vấn Q và một dãy tương tự I = I1, I2, , Im trình bày đường biên của đối tượng I, mục tiêu là tìm một ánh xạ từ Q tới I mà ánh xạ từ dãy phân đoạn của ảnh truy vấn tới dãy có chiều dài tương tự phân đoạn của ảnh và sao cho cặp của dãy phân đoạn truy vấn gần kề mà gặp tại một góc đặc biệt α nên ánh xạ tới một cặp những dãy phân đoạn gần kề mà gặp nhau tại một góc α ' tương tự Một kỹ thuật so khớp đường biên khác là so khớp mềm dẻo (elasticmatching) trong đó hình dạng truy vấn được làm biến dạng để trở nên càng giống với hình dạng ảnh mẫu càng tốt Sự cách biệt giữa hình dạng ảnh truy vấn và hình dạng của ảnh mẫu dựa vào hai thành phần chính: năng lượng đòi hỏi trong quá trình biến dạng từ hình dạng ảnh truy vấn tới mức độ phù hợp nhất với hình dạng trong ảnh mẫu Và sự đo lường về độ giống nhau giữa hình dạng ảnh truy vấn sau khi bị biến dạng khớp với hình dạng trong ảnh mẫu

1.1.2.3 So khớp với ảnh phát họa

Hệ thống so khớp phát họa cho phép người dùng nhập vào một bản phát họa của những đường biên chính trong một ảnh và sau đó hệ thống sẽ tìm kiếm những ảnh màu hay ảnh xám mà có đường biên khớp nhất Những ảnh màu được tiền xử lý như sau để đạt được một dạng trung gian gọi là ảnh được trích rút (abstract image)

- Áp dụng phép biến đổi affine để giảm kích thước ảnh về kích thước chỉ định trước Dùng một mặt nạ trung vị để lọc nhiễu Kết quả của bước này cho ra

một ảnh được tiêu chuẩn hóa [1]

- Dò biên sử dụng thuật toán dò tìm đường biên dựa trên gradient Dò biên được tiến hành qua hai bước: những biên toàn cục sẽ được tìm thấy trước tiên với một ngưỡng toàn cục dựa trên giá trị trung bình và biến đổi của gradient; sau đó, những đường biên cục bộ sẽ được chọn từ toàn cục theo những ngưỡng cục bộ Kết quả của bước này cho ra ảnh gọi là ảnh đã được lọc biên (refined edge image)

- Tiến hành làm mảnh và rút ngắn trên ảnh đã được lọc biên Kết quả cuối cùng được gọi là ảnh được trích rút Khi người sử dụng nhập vào một bức ảnh phát họa ở dạng thô như là một ảnh truy vấn, nó cũng lần lượt được đưa qua các giai đoạn chuẩn hóa kích thước, nhị phân hóa, làm mảnh hoá, và rút gọn Kết quả của quá trình xử lý này cho ra một ảnh gọi là bản phát họa đều nét Giờ đây, bản phát họa đều nét phải được so khớp với những ảnh được trích rút ở trên Thuật giải so khớp là thuật giải dựa vào mối tương quan Hai ảnh sẽ được chia

ra làm những hệ thống lưới ô vuông Đối với mỗi hệ thống lưới ô vuông của ảnh truy vấn, tương quan cục bộ với hệ thống lưới ô vuông tương ứng của ảnh cơ sở

dữ liệu sẽ được tính Để thiết thực hơn, tương quan cục bộ được tính cho một vài những dịch chuyển khác biệt trong vị trí trong hệ thống ô lưới trên những ảnh cơ sở dữ liệu và giá trị tương quan cực đại qua tất cả những dịch chuyển là kết quả của cho hệ thống ô lưới đó Độ đo sự giống nhau cuối cùng là tổng của mỗi tương quan cục bộ Độ đo khoảng cách là nghịch đảo của độ đo sự giống nhau này

Từ những chú giải trên, nó có thể được biểu diễn lại dưới dạng sau:

(1.5) trong đó AI(g) quy cho hệ thống ô lưới g của ảnh được trích rút được tính từ ảnh

cơ sở dữ liệu I, shift(AI(g)) quy cho phiên bản được dịch chuyển của hệ thống

họa đều nét có kết quả từ ảnh truy vấn Q

1.2 Bài toán tra cứu tàu chiến trên biển

1.2.1 Giới thiệu

Nhận dạng tàu chiến trên biển cũng quan trọng như nhận dạng máy bay trong không phận Tàu chiến di chuyển trên bề mặt đại dương chậm hơn so với máy bay, nó dễ dàng được nhận ra một cách trực quan qua các ảnh thu được từ vệ tinh quân sự Nên bình thường tàu được xác định trong khi nó vẫn còn ở rất xa Các loại tàu, lớp tàu nên được xác định từ hình bóng của nó từ rất sớm trước khi hình ảnh, tên của nó có thể được phân biệt bằng các trang bị quân sự khác Việc

xác định đầu tiên được thực hiện là phải xác định được các tàu này là một tàu Hải quân hay là tàu dân sự

Nói chung, tàu Hải quân hình dạng không cồng kềnh như tàu buôn dân sự Các tàu Hải quân thường có tốc độ cao hơn tàu dân sự nên vệt tàu đi được nhận

ra rõ hơn nhiều so với các tàu dân sự Hầu như tất cả các quốc gia thường sơn tàu Hải quân của họ một số màu xám hoặc màu xanh - màu xám nhằm ngụy trang, pha trộn dễ dàng với nền đại dương Đối với tàu chiến, khi khoảng cách

đủ gần thì mới có thể phân biệt được về màu sắc, còn các tàu dân sự có thể dễ dàng được xác định bởi vì các tàu được sơn nhiều màu sắc khác nhau Trong thời bình một dấu hiệu nữa để phân biệt giữa các tàu Hải quân và các tàu dân sự

là sự hiện diện của vũ khí trên tàu mà ta có thể nhìn thấy Sự vắng mặt của vũ khí có thể có ít ý nghĩa, nhưng sự hiện diện của nó gần như chắc chắn cho thấy

đó là một tàu Hải quân

1.2.2 Đặc điểm hình dạng của một số loại tàu tàu mặt nước

Trong lực lượng Hải quân của các quốc gia trên thế giới, có rất nhiều loại tàu nổi, chẳng hạn như các loại tàu chiến, tàu phụ trợ mà các tàu phục vụ Tàu phụ trợ được gọi là tàu chuyên dùng (Các tàu này thực hiện các chức năng cụ thể),

và tàu đổ bộ Ví dụ, tàu làm công tác sửa chữa là tàu phụ trợ, các tàu phá băng

và gián điệp là tàu chuyên dùng Thuật ngữ của các loại tàu Hải quân cũng là một định hướng để giúp cho việc phân loại

1.2.2.1 Tàu chiến

a - Tàu sân bay

Tàu sân bay là tàu chiến lớn nhất trong các loại tàu mặt nước Các tàu sân bay là tấn công chủ yếu của Hải quân các nước lớn như Mỹ, Nga, Anh, Pháp vv Máy bay là vũ khí chính của tàu sân bay, và nhiệm vụ được xác định bởi các loại máy bay thực hiện Các phần nổi cao và mở rộng, sàn đáp gọn gàng cho các tàu sân bay là một nhận dạng đặc biệt Trên các tàu sân bay cấu trúc của đài chỉ huy thường được bố trí bên mạn phải của boong tàu, đây là tính năng nổi bật duy nhất của sàn đáp

Hình ví dụ của các lớp khác nhau của tàu sân bay

b - Tàu đổ bộ, tuần dương, khu trục

Tàu đổ bộ được thiết kế để di chuyển binh sĩ và trang thiết bị chiến đấu trên

bờ Với đặc điểm trên, vũ khí trang bị của tàu đổ bộ thường được dành cho mục đích phòng thủ mà thôi Luận văn sẽ thảo luận về một vài trong số các tàu đổ bộ

cơ bản sau đây: Các tàu đổ bộ lớn nhất (LHDs, LHAs) có thể được xác định bởi cấu trúc lớn của mặt bong Thông thường chúng từ 800 - 850 feet (243,84 - 259,08 m ) và có trọng tải từ 28.000 đến 40.000 tấn Tàu chỉ huy đổ bộ (LCC)

có thể được xác định bởi thiết bị điện tử hoặc có thể nhìn thấy, chúng có chiều dài 182,88 mét và có trọng tải là 19.000 tấn Tàu đổ bộ còn có thể được nhận dạng bởi chúng thường có vũ khí phía trước và một sân bay nhỏ phía sau Chúng bao gồm hai miếng đệm để máy bay trực thăng cất hạ cánh, một cánh cửa đổ bộ đoạn đường nối gấp xuống phía đuôi tàu và cần cẩu dùng xếp dỡ và máy móc khác Chúng dài khoảng 173,7 mét và có trọng tải 17.000 tấn Tàu đổ bộ nhỏ

con tàu Chúng dài khoảng 158,4 mét và có trọng tải 8.450 tấn Các tàu của Liên

Xô cũ và Liên bang Nga sản xuất thì nhỏ thường được đặc trưng bởi đài chỉ huy phía sau

Các lớp tàu đổ bộ

Các lớp tàu tuần dương

Các lớp tàu khu trục

Tàu tuần dương trực thăng

Lớp tàu cánh ngầm:

c - Tàu bổ trợ

Có rất nhiều loại tàu phụ trợ để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau Chúng bao gồm từ tàu tiếp dầu, tàu sửa chữa Chúng thường nhẹ, trang bị để tự vệ dựa chủ yếu vào sự bảo vệ của các tàu chiến Chúng được chế tạo bởi các kích

cỡ khác nhau và cấu hình duy nhất cho vai trò của chúng Nhiều tàu phụ trợ, đặc biệt là được sử dụng để bổ sung và sửa chữa, có cần cẩu trên boong tàu được sử dụng di chuyển cho các thiết bị, vật tư và nhiên liệu cho hạm đội

*Các tàu chiến do Liên Bang Nga sản suất

Việc xác định nhanh chóng và chính xác các tàu chiến do Liên Bang Nga sản xuất là khá quan trọng trong bài toán tra cứu, nhận dạng tàu chiến trên biển bởi

số lượng của chúng trên toàn thế giới tương đối lớn Bóng của các tàu chiến của Liên bang Nga thường dễ nhìn thấy nhất Để giúp dịch các tàu của Nga, Bảng dưới là một bảng phiên âm để chuyển đổi bảng chữ cái Nga vào bảng chữ cái tiếng Việt Cần phải nắm rõ với cả bóng và bảng phiên âm để có thể xác định các tàu chiến do Liên Bang Nga sản xuất

Tiếng Nga Tương đương Tiếng

Các lớp tàu chiến của Liên Bang Nga

d – Tàu ngầm

Tàu ngầm là loại tàu khó tra cứu, nhận dạng nhất trong tất cả các tàu có trong biên chế Hải quân Xác định vị trí và theo dõi một tàu ngầm thành công là một nhiệm vụ rất lớn Đây cũng là một phần trọng tâm trong bài toán tra cứu, nhận dạng tàu chiến trên biển mà luận văn quan tâm đến Hình dạng bên ngoài của tàu ngầm mang lại một hình bóng rất thấp, điều này dễ hiểu là bởi vì tàu ngầm có trọng tâm thấp, hai phần ba chìm dưới mặt nước trong khi trên bề mặt bên ngoài thân của tàu ngầm là hình trụ và dần dần thuôn nhọn về phía trước và phía sau để trở thành mũi và đuôi tương ứng Bên trong tàu ngầm thông thường lớn hơn, tầng thượng (gọi là boong chính) mở rộng hầu như từ đầu mũi đến gần đuôi tàu Bắt đầu gần phần giữa tàu, sàn tăng dần theo hướng mũi đến độ cao khoảng 3 mét trên mặt nước Tàu ngầm hiện đại vẫn giữ lại hầu hết các tính năng thiết kế phát triển trong những năm qua, nhưng hình dáng bên ngoài ít thay đổi Hình dạng thân cơ bản tương tự như một quả ngư lôi, với một cái mũi tròn, thân dài và tháp điều khiển vuông góc với nhau Các bề mặt khác cho thấy sự sắp xếp hợp lý

Hình dạng cơ bản của tàu ngầm

Tra cứu, nhận dạng tàu ngầm sử dụng một hệ thống hình ảnh ký hiệu dựa trên sự xuất hiện đặc điểm chung (hình dạng tháp điều khiển là yếu tố chính), vị trí tháp điều khiển trên thân tàu

Cách bố trí của một tàu ngầm hiện đại

* Dấu hiệu nhận dạng chung

Tàu ngầm khi nổi hoặc nổi một phần trên mặt biển được xác định tốt nhất bằng cách phân biệt kiểu cách phần tháp điều khiển của chúng, vì vậy, hình dạng tháp điều khiển là yếu tố quan trọng nhất trong đặc diểm nhận dạng chung của tàu ngầm

Nhóm 1

Mô tả:

Tháp điều khiển bố trí hợp lý, có đường xương sống liên tục không có gấp khúc nổi bật Sống lưng pha trộn với đuôi và nó uốn cong về phía boong phía sau

Nhóm 2

Mô tả:

Tháp điều khiển hình chữ nhật, sống lưng gồ lên, vây đuôi có đường xương sống liên tục và về cơ bản là hình chữ nhật Phần lưng gồ lên giữa phần lưng với đường boong tạo thành một bậc gập khúc trên mực nước biển, đuôi vây có thể nhìn thấy

Nhóm 3

Mô tả:

Tháp điều khiển hình chữ nhật, Sống lưng không gián đoạn từ ca bin đến dốc đường boong mũi, từ tháp điều khiển đến vây đuôi có đường xương sống liên tục, Vây đuôi cơ bản là hình chữ nhật Không có thay đổi nổi bật từ tháp điều khiển sau khi tiếp súc với đường boong Đường boong ở sườn phía trước hình cung tiếp giáp vào mặt biển, đuôi vây có thể nhìn thấy

Nhóm 4

Mô tả:

Tháp điều khiển hình chữ nhật, sống lưng không gián đoạn Từ tháp điều khiển đến vây đuôi thẳng, từ tháp điều khiển lên phần mũi chếch dần, phần tiếp súc với mặt biển có bậc gấp khúc, đuôi vây tương tự như nhóm 3

Nhóm 5

Mô tả:

Tháp điều khiển hình chữ nhật, sống lưng không gián đoạn, sống lưng hơi

nhỏ, không nhìn thấy vây đuôi, phần tiếp súc phía đuôi với mặt biển không rõ ràng

Nhóm 6

Mô tả:

Tháp điều khiển hình chữ nhật và có các gấp khúc vi phạm nhỏ Đường xương sống không có gấp khúc Phần tiếp súc với với mặt biển phía đầu giống nhóm 5, phần tiếp súc với mặt biển phía sau vuốt dần về phía đuôi, không nhìn thấy vây đuôi

Nhóm 7

Mô tả:

Tháp điều khiển tạo thành bậc thấp dần về hướng đầu tầu, tạo thành một bậc riêng biệt cao bằng 1/2 hoặc hơn chiều cao của tháp điều khiển Có thể có một vây đuôi

Nhóm 8

Mô tả:

Tháp điều khiển tạo thành bậc thấp dần cả về phía đầu tầu và phía đuôi tàu Phần sống lưng của tàu cũng giống như nhóm 7 Có thể có một vây đuôi

Nhóm 9

Mô tả:

Tháp điều khiển tạo thành bậc thấp dần về phía đuôi tàu, tạo thành một bậc riêng biệt cao bằng 1/2 hoặc hơn chiều cao của tháp điều khiển Phần sống lƣng của tàu cũng giống nhóm 7

* Vị trí của Tháp điều khiển

Vị trí tháp điều khiển nằm ở vị trí nào trên chiều dài thân tàu cũng là một đặc điểm nhận dạng hết sức quan trọng, nó củng cố hệ thống nhận dạng ngoài những đặc điểm nhận dạng chung Nói chung, tháp điều khiển của tàu ngầm loại mới đƣợc đặt gần phần đuôi hơn hơn so với những tàu thiết kế cũ Kiểm tra việc 5 vị trí tháp điều khiển, nên chọn những ví dụ tốt nhất cho thấy vị trí của những tháp điều khiển liên quan đến thân tàu Sử dụng đặc điểm nhận dạng này, ta sẽ có trong tay hai hoặc ba bóng cơ bản trong nhận dạng các lớp tàu ngầm

Tháp điều khiển nằm hơi lùi về phía đuôi tàu Trung tâm tháp điều khiển nằm

hơi lệch xuống phía dưới trọng tâm thân tàu

Nhóm 5

Mô tả:

Tháp điều khiển nằm lùi hẳn về phía đuôi tàu Trung tâm tháp điều khiển nằm lệch hẳn về phía sau so với trọng thâm thân tàu

* Tra cứu, nhận dạng mũi tàu

Các loại mũi tàu được sắp xếp theo thứ tự tăng dần mức độ gấp khúc của các góc mũi tàu, mà tại đó thân tàu hoặc đường boong tiếp cận với mực nước biển Trên các tàu ngầm thế hệ mới, mũi tàu hiếm khi được nhìn thấy, khi tàu ngầm đang nổi lên, các đường phía trước boong của con tàu dường như dốc nhẹ nhàng vào trong nước Trên các tàu ngầm cũ mũi tàu có điểm đầu cuối rõ ràng,

và góc của thân tàu lộ ra rất rõ Lưu ý rằng trong mã hóa của hồ sơ mũi tàu, cấu trúc trên mũi tàu không được coi là một phần của thân tàu Hình dạng mũi thường khó nhìn vì góc quan sát và tác động của sóng nước, nhưng điều này không nên bỏ qua Việc nhận dạng một tàu ngầm cụ thể không nên chỉ dựa trên việc nhận dạng hình dạng và vị trí của tháp điều khiển

bị thẳng đứng bao gồm việc xác định và vị trí của cột, giàn giáo, cột chống, cần cẩu, và ống khói Sử dụng các tính năng trên để nhận dạng, ta có thể xác định được một con tàu dân sự được một cách nhanh chóng và chính xác

a - Nhóm, hình dạng bên ngoài

Kích thước, hình dạng và vị trí của ca bin trên tàu dân sự phụ thuộc vào các chức năng của con tàu Tính năng nhận diện này được sử dụng để phân loại các tàu này trong một trong ba nhóm xuất hiện sau:

Nhóm 1

Mô tả:

Nhóm 1 là nhóm xuất hiện cấu trúc thượng tầng lớn Cấu trúc thượng tầng vượt quá một phần ba tổng chiều dài tàu Tàu khách thường thuộc trong nhóm này

Nhóm 2

Mô tả:

Nhóm 2 là cấu trúc thượng tầng hỗn hợp Cấu trúc thượng tầng hỗn hợp nằm giữa tàu và ít hơn một phần ba chiều dài tổng thể con tàu Những con tàu này thường có một khối nhỏ như cấu trúc thượng tầng với không gian tầng dành cho thiết bị bốc xếp

Một chiếc tàu với một boong bên ngoài duy nhất kéo dài từ phía trước đến phía sau được gọi là một con tàu boong bằng phẳng Một boong thêm kéo dài chiều rộng của con tàu, nhưng không kéo dài từ phía trước đến phía sau, tạo thành Ca bin Ca bin có thể được đặt ở mũi, giữa tàu, ở đuôi tàu, hoặc trong một sự kết hợp của các địa điểm này Tuy nhiên, bất kỳ tăng trong sau khi phần ba của con tàu nhưng không kéo dài đến phía đuôi tàu được tính đến khi xác định loại hình Hình dưới cho thấy các biến thể và địa điểm tăng dần