BÀI GIẢNG VIỄN THÁM ( NGUYỄN đức THUẬN ) CHƯƠNG 3

Giải đoán ảnh vệ tinh là quá trình tách thông tin địnhtính cũng như định lượng từ ảnh viễn thám tạo ra bản đồchuyên đề dựa trên các tri thức chuyên môn hoặc kinhnghiệm của người giải đoá

Trang 1

Monday, January 09, 2012 nguyenducthuan@hua.edu.vn 1

Trang 2

GIẢI ĐOÁN ẢNH VỆ TINH

III.1 Khái niệm chung về giải đoán ảnh vệ tinh

III.2 Nhập dữ liệu

III.3 Hiệu chỉnh ảnh

III.4 Biến đổi ảnh

III.5 Giải đoán ảnh vệ tinh

@hua.edu.vn

Trang 3

Giải đoán ảnh vệ tinh là quá trình tách thông tin địnhtính cũng như định lượng từ ảnh viễn thám tạo ra bản đồchuyên đề dựa trên các tri thức chuyên môn hoặc kinhnghiệm của người giải đoán.

Trong viễn thám, việc giải đoán ảnh được thực hiệncho toàn cảnh, một phần của một cảnh, một cặp ảnh lập thểhay một ảnh hàng không đơn lẻ

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 4

Việc chiết tách thông tin trong viễn thám chia thành 5loại:

- Phân loại đa phổ

Trang 5

a Phân loại đa phổ

Là quá trình tách, gộp thông tin dựa trên các tính chấtphổ, không gian và thời gian của đối tượng

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 6

b Phát hiện biến động

Là phát hiện và tách các biến động dựa trên tư liệuảnh đa thời gian

@hua.edu.vn

Trang 7

c Chiết tách các thông tin tự nhiên

Tương ứng với việc đo nhiệt độ, trạng thái khí quyển,

độ cao của vật thể dựa trên các đặc trưng phổ hoặc thị saicủa cặp dải lập thể

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 8

d Xác định các chỉ số

Là việc tách đoán các chỉ số mới

@hua.edu.vn

Trang 9

e Xác định các đặc tính hoặc hiện tượng

Như thiên tai, cấu trúc tuyến tính, tìm kiếm khảo cổ

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 10

Quá trình chiết tách thông tin từ ảnh có thể được thựchiện bằng máy tính hay bằng mắt người.

Trang 11

Quy trình kỹ thuật xử lý ảnh số

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 12

Đối với ảnh số thì tư liệu ảnh được chuyển từ băng từlưu trữ mật độ cao HDDT vào băng từ CCT.Ở dạng này máytính nào cũng đọc được số liệu.

Vì vậy hệ nhập ảnh là hệ chuyển đổi ảnh tương tự đentrắng hay màu về dạng số

@hua.edu.vn

Trang 13

Chức năng cụ thể của từng hệ phục thuộc vào nhữngyếu tố sau:

- Kích thước của phim

Trang 14

Các hệ nhập ảnh được thiết kế dựa trên những phươngpháp quét ảnh chính sau:

Trang 15

Thuộc tính của thiết bị nhập ảnh

Phương pháp

quét

Độ phân giải không gian Độ ổn định Độ chính xác

dải hẹp Rất cao chuyên dụngMáy quét

Bị ảnh hưởng bởi điều kiện đầu vào

Bị ảnh hưởng thị giác

Máy quét phổ thông

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 16

@hua.edu.vn

Trang 17

Trang 18

Tài liệu quét Âm bản, dương bản cả

màu và đơn sắc Kích thước quét - Phim 35 mm

Tới 4000pixel/inch Chuyển đổi AD 16 bit/màu

@hua.edu.vn

Trang 19

Địa hình

Tán xạ

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 21

1 Hiệu chỉnh bức xạ

VÍ DỤ VỀ HIỆU CHỈNH PHỔ CHO HIỆU ỨNG MỜ

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 22

2 Hiệu chỉnh khí quyển

Hiệu chỉnh khí quyển là một công đoạn tiền xử lýnhằm loại trừ những thành phần bức xạ không mang thôngtin hữu ích

Có 3 nhóm phương pháp chính sử dụng trong hiệuchỉnh khí quyển:

- Phương pháp sử dụng hàm truyền khí quyển

- Phương pháp sử dụng các số liệu quan trắc thực địa

- Các phương pháp khác

@hua.edu.vn

Trang 25

3 Hiệu chỉnh hình học

Méo hình hình học gồm:

- Méo hình nội sai

- Méo hình ngoại sai

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 29

3 Hiệu chỉnh hỡnh học

QUY TRèNH HIỆU CHỈNH HèNH HỌC Nhập ảnh

(1) Lựa chọn mô hình (2) Xác định tham số (3) Kiểm tra độ chính xác (4) Nội suy và tái chia mẫu

ảnh đầu ra

Điểm khống chế mặt đất

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 30

QUAN HỆ GIỮA HỆ TOẠ ĐỘ ẢNH VÀ HỆ TOẠ ĐỘ MẶT ĐẤT

@hua.edu.vn

Trang 32

CÔNG THỨC CHUYỂN ĐỔI

7

3 2 1

+ +

= +

+

+ +

=

v a u a

a v a u a y v

a u a

a v a u a x

d av bu y

c bv au x

+ +

−

=

+ +

=

f ev du y

c bv au x

+ +

=

+ +

=

8 7

6 5

4 3

2 1

a v a u a uv a y

a v a u a uv a x

+ +

+

=

+ +

2 2 3 2

1

2

a v

u a uv a v a u a y

a uv a v

u a v a u a x

+

−

− +

+

−

=

+ +

− +

+

=

@hua.edu.vn

Trang 33

@hua.edu.vn

Trang 34

ẢNH HƯỞNG CỦA SỐ LƯỢNG VÀ SỰ PHÂN BỐ ĐIỂM KHỐNG CHẾ MẶT ĐẤT ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC

@hua.edu.vn

Trang 35

CHỒNG XẾP ẢNH VÀ BẢN ĐỒ

35 nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 36

VÍ DỤ VỀ NẮN ẢNH

@hua.edu.vn

Trang 37

1 Tăng cường chất lượng và chiết tách đặc tính

Tăng cường chất lượng ảnh là thao tác chuyển đổinhằm tăng tính dễ đọc, dễ hiểu của ảnh cho người đoán đọcđiều vẽ

Những phép tăng cường chất lượng ảnh thường được

sử dụng là biến đổi cấp độ xám, biến đổi histogram, tổ hợpmàu, biến đổi mầu giữa 2 hệ RGB và HIS

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 38

1 Tăng cường chất lượng và chiết tách đặc tính

Chiết tách đặc tính là thao tác nhằm phân loại, xắpxếp các thông tin có sẵn trong ảnh theo các yêu cầu hoặc chỉtiêu đưa ra dưới dạng các hàm số

Chiết tách đặc tính được thực hiện đối với 3 loại đặctính chính:

- Đặc tính phổ

- Đặc tính hình học

- Đặc tính cấu trúc

@hua.edu.vn

Trang 39

2 Biến đổi cấp độ xám

Biến đổi cấp độ xám là một kỹ thuật tăng cường chấtlượng ảnh đơn giản nhằm biến đổi khoảng giá trị cấp độxám mà thiết bị hiển thị có khả năng thể hiện được

Bằng cách biến đổi này hình ảnh trông sẽ rõ hơn

Ảnh gốc Sau khi biến đổi tuyến tính

Biến đổi cấp độ xám ảnh Aster kênh cận hồng ngoại

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 40

3 Thể hiện mầu trờn tư liệu ảnh vệ tinh

Tổ hợp màu

Trộn 2 tổ hợp cộng màu với nhau để tạo thành màu sáng hơn

Trộn 2 tổ hợp cộng màu với nhau để tạo thành màu sỏng hơn @hua.edu.vn

Trang 41

3 Thể hiện mầu trên tư liệu ảnh vệ tinh

Tổ hợp màu

TỔ HỢP MÀU TỰ NHIÊN Màu tự nhiên: Đỏ:Lục:Chàm = Đỏ:Lục:Chàm

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 42

Tổ hợp màu

TỔ HỢP MÀU HỒNG NGOẠI Màu hồng ngoại: Đỏ:Lục:Chàm = Cận hồng ngoại:Đỏ:Lục

@hua.edu.vn

Trang 43

Hiện màu giả

Những màu khác nhau có thể được tạo thành cấp độxám nhỏ hơn của ảnh đơn Sự phân định màu như vậy đượcgọi là màu giả

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 44

@hua.edu.vn

Trang 45

Hiện màu giả

VÍ DỤ: MÀU GIẢ

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 46

4 Các phép biến đổi ảnh

Các phép biến đổi giữa các kênh của một ảnh hoặcgiữa các ảnh chụp tại nhiều thời điểm khác nhau rất hữu íchcho việc tăng cường chất lượng và chiết tách đặc tính

Có hai nhóm biến đổi chính:

- Biến đổi số học

- Biến đổi logic

@hua.edu.vn

Trang 47

Biến đổi số học

Dựa trên các phép tính cộng, trừ, nhân, chia và sựphối hợp giữa chúng được sử dụng cho nhiều mục đích kể

cả loại trừ một số loại nhiễu

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 48

Các phép biên đổi logic

Các phép biến đổi logic sử dụng toán tử OR và toán

tử AND nhiều trong việc phân tích tư liệu đa thời gian hoặc

để chồng ảnh lên bản đồ

@hua.edu.vn

Trang 49

các hình mẫu cơ bản, mật độ và lượng phân bố của chúng.

Tuy vậy, người ta vẫn thực hiện việc phân loại cấutrúc dựa trên các kỹ thuật phân tích thống kê và phân tíchchuỗi phổ

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 50

5 Phân tích cấu trúc

Phân tích thống kê dựa trên ma trận n*n

Các chỉ số sau của ma trận được coi như các thông tincấu trúc

- Khoảng cấp độ sáng của histogram

- Ma trận phương sai - hiệp phương sai

- Ma trận nén cốt chạy

Phân tích chuỗi phổ

@hua.edu.vn

Trang 51

1 Giải đoán ảnh vệ tinh bằng mắt

Để giải đoán ảnh, ngoài sự trợ giúp của máy tính vàphần mềm để xác định các đặc trưng phổ phản xạ, ngườigiải đoán còn căn cứ vào một số chuẩn giải đoán, đặc trưngcủa các đối tượng cũng như kinh nghiệm của các chuyêngia

Kết quả giải đoán ảnh phụ thuộc nhiều vào yếu tố chủquan của con người, để có kết quả tốt cần phải có cơ sởthống nhất kết quả từ nhiều nguồn giải đoán khác nhau

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 52

Nên có thể chia các chuẩn giải đoán thành 8 nhóm chính:

Trang 53

Chuẩn kích thước

Kích thước của đối tượng tuỳ thuộc vào tỷ lệ ảnh,kích thước có thể xác định nếu lấy kích thước đo được trênảnh nhân với mẫu số tỷ lệ của ảnh (cần phải chọn một tỷ lệảnh phù hợp để giải đoán)

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 54

Chuẩn hình dạng

Là đặc trưng bên ngoài tiêu biểu cho đối tượng và có

ý nghĩa quan trọng trong giải đoán ảnh

Hình dạng đặc trưng cho mỗi đối tượng khi nhìn từtrên cao xuống được coi là chuẩn giải đoán ảnh quan trọng(ruộng thường có dạng hình vuông hay chữ nhật, khu vựcchung cư cao tầng khác với nhà riêng lẻ )

@hua.edu.vn

Trang 55

Các ngôi nhà, sân vận động, sân tenis, bụi cây, mặt nước có kích

thước và hình dạng khác nhau.

Ảnh IKONOS 2003

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 56

Chuẩn bóng râm

Khi nguồn phát năng lượng ( mặt trời hay rada) khôngnằm ngay trên đỉnh đầu hoặc trong trưòng hợp nghiêng sẽxuất hiện bóng của đối tượng

Căn cứ theo bóng của vật thể có thể xác định đượcchiều cao của vật thể

Tuy nhiên, bóng râm trong ảnh vệ tinh quang họcthường làm giảm khả năng giải đoán đối với khu vực nhiều

@hua.edu.vn

Trang 57

Chuẩn bóng râm

Thông tin 3 chiều ảnh IKONOS 2003

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 58

Chuẩn độ đen

Là tổng hợp năng lượng phản xạ của bề mặt của đốitượng Mỗi vật thể được thể hiện bằng một cấp độ ánh sángnhất định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng của nó

- Ảnh đen trắng biến thiên từ màu trắng đến màu đen

- Ảnh màu thì tone ảnh sẽ cho độ đậm nhạt màu đểphân biệt vật thể khác nhau

@hua.edu.vn

Trang 59

Ví dụ:

- Trên ảnh đen trắng cát khô phản xạ rất mạnh ánhsáng nên có màu trắng, cát ướt do độ phản xạ kém hơn nên

có màu tối hơn

- Trên ảnh hồng ngoại đen trắng thực vật phản xạmạnh hơn nên chúng có màu trắng và nước lại hấp thụ hầuhết bức xạ trong dải sóng này nên có màu đen

Độ đậm nhạt (nền ảnh) là yếu tố rất quan trọng và cơbản trong việc giải đoán ảnh

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 60

@hua.edu.vn

Trang 61

Các địa vật khác nhau thì có nền ảnh khác nhau

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 62

Chuẩn màu sắc

Là một yếu tố thuận lợi trong việc xác định chi tiếtcác đối tượng Ví dụ, các kiểu loài thực vật có thể được pháthiện dễ dàng thông qua màu sắc

Khi sử dụng ảnh hồng ngoại màu, các đối tượng khácnhau sẽ cho các tone màu khác nhau, đặc biệt là khi sử dụngảnh đa phổ tổ hợp màu

Tuỳ theo mục tiêu giải đoán, việc chọn lựa các kênh

@hua.edu.vn

Trang 63

Ảnh IKONOS 2003

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 64

@hua.edu.vn

Trang 65

Ảnh màu tự nhiênnguyenducthuan Ảnh màu hồng ngoại

@hua.edu.vn

Trang 66

Chuẩn cấu trúc

Là tần số lặp lại của sự thay đổi tone ảnh cho một khuvực cụ thể trên một vùng ảnh mà trong mối quan hệ với đốitượng đó có cấu trúc là mịn hay sần sùi

Chuẩn cấu trúc cũng tuỳ thuộc vào tỷ lệ ảnh và cấutrúc mịn thường thể hiện đối tượng là đồng chất hoặc có bềmặt bằng phẳng

@hua.edu.vn

Trang 67

Chuẩn cấu trúc

Cấu trúc mịn của nước biển, bãi cỏ; cấu trúc thô của cây cối, thực vật.

Ảnh IKONOS 2003

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 68

Hình mẫu cung cấp thông tin từ sự đồng nhất về hình

@hua.edu.vn

Trang 69

Chuẩn hình mẫu

Phân bố không đều của cây trong

công viên và 2 bên đường.

Sự phân bố đều của nhà ở

trong khu dân X

Ảnh IKONOS 2003

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 70

Chuẩn mối quan hệ

Là sự phối hợp tất cả các yếu tố giải đoán, môi trườngxung quanh hoặc mối liên quan của đối tượng nghiên cứuvới các đối tượng khác sẽ cung cấp một thông tin giải đoánquan trọng để giảm nhẹ việc xác định chính xác đối tượng

Ví dụ, khu vực thương mại sẽ liên quan đến cácđường giao thông lớn; khu dân cư sẽ có nhiều trường học,công viên…

@hua.edu.vn

Trang 71

Chuẩn mối quan hệ

Độ cao, vị trí, tương hỗ

Ảnh IKONOS 2003

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 72

Ảnh tổng hợp mầu

Tư liệu ảnh vệ tinh dùng để giải đoán bằng mắt tốtnhất là các ảnh tổng hợp mầu Lựa chọn kênh phổ để tổnghợp mầu là một công việc quan trọng quyết định chất lượngthông tin của kết quả tổng hợp mầu Việc lựa chọn kênh phổđược xác định trên cơ sở như sau:

- Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng cần đoánđọc điều vẽ

@hua.edu.vn

Trang 73

Gda viễn thám và chuyển kq giải đoán lên bản đồ nền

Kết quả giải đoán ảnh bao giờ cũng được chuyển lênbản đồ nền Bản đồ nền để thể hiện kết quả giải đoán ảnhphải thỏa mãn các điều kiện:

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 74

Gda viễn thám và chuyển kq giải đoán lên bản đồ nền

Có 4 phương pháp để chuyển kết quả đoán đọc điều

Trang 75

GIẢI ĐOÁN ẢNH ASTER

Trang 76

GIẢI ĐOÁN LỚP PHỦ

- Các vùng đen do dòngnham thạch đông cứng lại

- Các vùng lam sẫm làrừng nhiệt đới

- Vùng lốm đốm gần bờ

@hua.edu.vn

Trang 77

GIẢI ĐOÁN CÁC LOẠI RỪNG

Ảnh QuickBird Rừng Kumamoto

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 78

GIẢI ĐOÁN LŨ LỤT

Diễn biến

- Hai tháng mưa nặng hạt

- Giết chết trên 120 người

- 2,5 triệu người bị thương

Trang 79

GIẢI ĐOÁN CHÁY RỪNG

Trang 80

GIẢI ĐOÁN NÚI LỬA

- Núi lửa đang hoạt động

- Nhìn từ trên xuống nhưmắt bò

- Dấu hình tròn

- Vùng sáng (không phải

@hua.edu.vn

Trang 81

GIẢI ĐOÁN MỎ

Mỏ Escondida, Chi Lê, ảnh ASTER Nổi bật các loại đá khác nhau và thay đổi gây ra do khai thác mỏ.

Kênh nhìn thấy và cận hồng ngoại Kênh hồng ngoại sóng ngắn

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Trang 82

GIẢI ĐOÁN MÔI TRƯỜNG

@hua.edu.vn

Trang 83

GIẢI ĐOÁN KHẢO CỔ

Tìm kiếm hoá thạch khủng long ở sa mạc Gobi của Mongolia

nguyenducthuan

@hua.edu.vn

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	3,24 MB

BÀI GIẢNG VIỄN THÁM ( NGUYỄN đức THUẬN ) CHƯƠNG 3

III.5 GIẢI ĐOÁN ẢNH VỆ TINH