HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ENVI4.3

ENVI hỗ trợ hiển thị dữ liệu và phân tích các dữ liệu ảnh ở mọi kích thước và ở nhiều kiểu định dạng khác nhau - tất cả trong một môi trường thân thiện với người sử dụng.. Một bộ các côn

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ENVI4.3

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ENVI 3

1.1 Các dạng dữ liệu của ENVI 3

1.1.1 Dữ liệu ảnh (dữ liệu Raster) 3

1.1.2 Dữ liệu đồ họa (dữ liệu Vector) 4

1.2 Các chức năng chính của hệ thống ENVI 4

LÀM QUEN VỚI PHẦN MỀM ENVI 4.3 5

2.1 Khởi động phần mềm ENVI 5

2.2 Mở một file ảnh 6

2.3 Các cửa sổ hiển thị dữ liệu ảnh 8

2.4 Hiển thị đồ thị phổ 10

2.5 Hiển thị cửa sổ so sánh 2 kênh ảnh 10

2.6 Xem các thông số của file ảnh 11

2.7 Tăng cường khả năng hiển thị trên màn hình 12

2.8 Liên kết hiển thị và chồng phủ ảnh động 12

2.9 Tạo hoạt cảnh xem lướt qua các kênh ảnh 14

2.10 Tạo mô hình 3 chiều từ một kênh ảnh 14

GHÉP ẢNH (MOSAICKING) 47

NẮN CHỈNH HÌNH HỌC ẢNH 17

3.1 Nắn ảnh theo ảnh đã được nắn chỉnh (Image to Image) 17

3.2 Nắn ảnh theo bản đồ (Image to Map) 20

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI ẢNH VIỄN THÁM 24

4.1 Phân loại có giám sát 24

4.1.1 Chọn mẫu phân loại 24

4.2 Phân loại không giám sát 28

4.2.1 Phân loại IsoData 28

4.2.2 Phân loại K-Means 30

4.3 Một số kỹ thuật phân loại khác 31

4.3.1 Phân ngưỡng ảnh (Segmentation Image) 31

4.3.2 Tạo lát cắt mật độ (Density Slice) 32

4.3.3 Tính chỉ số thực vật NDVI 33

4.4 Một số kỹ thuật sau phân loại 34

4.4.1 Thay đổi màu của lớp 35

4.4.2 Thống kê kết quả 35

4.4.3 Thống kê phát hiện sự thay đổi 36

4.4.3 Lập ma trận sai số 37

4.4.4 Hiển thị đường cong ROC 39

4.4.5 Phân tích đa số / thiểu số (Majority / Minority Analysis) 41

4.4.5 Gộp lớp 42

4.4.6 Chuyển ảnh kết quả phân loại sang dạng Vector 43

MỘT SỐ THAO TÁC TRÌNH BÀY, BIÊN TẬP BẢN ĐỒ ẢNH 44

4.1 Chồng Layer vector lên ảnh 44

4.1 Biên tập và in ảnh 44

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ENVI

ENVI (the Enviroment for Visualizing Images) là một hệ thống xử lý ảnh khá mạnh Ngay từ đầu, ENVI được thiết kế để đáp ứng yêu cầu của các nhà nghiên cứu có nhu cầu sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám (Remote Sensing - RS), bao gồm các loại ảnh

vệ tinh (satellite) và ảnh máy bay (aircraft) ENVI hỗ trợ hiển thị dữ liệu và phân tích các dữ liệu ảnh ở mọi kích thước và ở nhiều kiểu định dạng khác nhau - tất cả trong một môi trường thân thiện với người sử dụng

ENVI có một thư viện khá đầy đủ các thuật toán xử lý dữ liệu ảnh cùng với giao diện cửa sổ đồ họa - tương tác thân thiện với người sử dụng Phần mềm đã hỗ trợ các công cụ để thực hiện một số chức năng chính như: chuyển đổi dữ liệu (transforms), lọc ảnh (filtering), phân loại ảnh (classification), đăng ký hệ lưới chiếu (registration) và hiệu chỉnh hình học (geometric corrections), các công cụ để phân tích

ảnh có độ phân giải phổ cao, các công cụ sử dụng cho ảnh radar

ENVI cũng hỗ trợ cho phép xử lý những dữ liệu không phải là dữ liệu chuẩn, hiển thị và phân tích những ảnh lớn, và cũng cho phép mở rộng khả năng phân tích dữ liệu bởi các hàm của người dùng (plug-in functions)

ENVI được thiết kế dựa trên ngôn ngữ lập trình IDL (Interactive Data Language) IDL là một ngôn ngữ lập trình có cấu trúc và hỗ trợ cho xử lý ảnh tích hợp Tính mềm dẻo và linh hoạt của ENVI là nhờ phần lớn vào khả năng của IDL Khi cài đặt phần mềm, có 2 lựa chọn: đó là ENVI với phiên bản đầy đủ của IDL, và ENVI RT ENVI RT là IDL phiên bản thời gian thực Người sử dụng có thể sử dụng IDL để tùy biến các chức năng từ dòng lệnh ENVI RT cung cấp đầy đủ các chức năng của ENVI nhưng lại không hỗ trợ để viết các thường trình của người dùng

1.1 Các dạng dữ liệu của ENVI

ENVI làm việc với các loại dữ liệu đa dạng

1.1.1 Dữ liệu ảnh (dữ liệu Raster)

ENVI có thể làm việc với các file dữ liệu đầy đủ hoặc chỉ là tập con của chúng Phần mềm có các công cụ để xử lý các ảnh toàn sắc (panchromatic images), AVHRR,

dữ liệu Landsat MSS, dữ liệu Landsat TM, các ảnh đa phổ (multispectral) và ảnh siêu cao tần, dữ liệu của hệ thống SAR Các công cụ AVHRR cho phép hiển thị các dữ liệu thiên văn, hiệu chỉnh dữ liệu, nắn chỉnh hình học, và tính toán nhiệt độ bề mặt Các hàm xử lý ảnh Landsat cho phép khử độ nghiêng (de-skewing) và chỉnh sửa tỷ lệ

co (aspect ratios) cho dữ liệu MSS (trước và đến 1979), bóc tách và chỉnh sửa nhiễu

khí quyển, xác định hệ số phản xạ Các công cụ để hiệu chỉnh dữ liệu hồng ngoại nhiệt cũng được phát triển trong ENVI

Mặt khác, ENVI cũng hỗ trợ xử lý các dữ liệu ảnh có định dạng chuẩn như: ASCII, BMP, JPEG, TIFF/GeoTIFF, HDF, PDS, PNG, SRF, v.v…

1.1.2 Dữ liệu đồ họa (dữ liệu Vector)

ENVI có khả năng tích hợp và làm việc với dữ liệu đồ họa từ các định dạng khác nhau, như ArcView Shape file, Arc/Info, MapInfo, Microstation, AutoCAD …

Dữ liệu đồ họa của ENVI được lưu thành tệp *.evf

1.2 Các chức năng chính của hệ thống ENVI

1.2.1 ENVI đơn giản hóa quá trình xử lý tương tác với các tập dữ liệu đa kênh phổ, hiển thị và lập thư viện phổ, tạo các danh sách regions-of-interest gồm các đối tượng cần nghiên cứu, đồng thời vẫn cung cấp khả năng hiển thị mềm dẻo và duyệt ảnh trên nền tảng địa lý

1.2.2 Các chức năng xử lý ảnh trong ENVI:

Bao gồm:

- Chuyển đổi dữ liệu: biến đổi các ảnh từ các ảnh hay các kênh phổ đầu vào thành những ảnh đầu ra, mà làm nổi bật những đối tượng đang được quan tâm Đó có thể là: chuyển đổi thành phần chính (principal components transformations), chuyển đổi tỷ số band (band ratios transformations), chuyển đổi hue-saturation-value (HSV), phá vỡ tương quan (decorrelation stretching) , tạo chỉ số thực vật

- Các chức năng lọc dữ liệu như: lọc thông thấp (low pass), lọc thông cao (high pass), lọc trung vị (median), lọc định hướng (directional), lọc phát hiện cạnh biên (and edge detection)

ENVI hỗ trợ nhân chập do người dùng định nghĩa có kích thước M x N; trong

đó, tất cả các nhân chập có thể chỉnh sửa tương tác ENVI cũng hỗ trợ sẵn các kiểu lọc như: Sobel, Roberts, dilation, erosion; Lee, Frost, Gamma, and Kuan Lọc cấu trúc (Texture filters) gồm có các tính toán về miền dữ liệu (data range), giá trị trung bình (mean), phương sai (variance), entropy, độ lệch (skewness), độ đồng nhất (homogeneity), độ tương phản (contrast), độ khác biệt (dissimilarity), hệ số tương quan (correlation) (mà kết quả là cho ra các ảnh khác nhau) Trong ENVI, các hàm lọc trong miền tần số (FFT filtering) như: chuyển đổi FFT xuôi, lọc vùng tần số tương tác, chuyển đổi FFT ngược được thực hiện khá dễ dàng

1.2.3 ENVI cung cấp các phương pháp phân loại ảnh không kiểm định KMEANS và Isodata Phân loại ảnh trong ENVI là phương pháp tạo các ảnh được

phân loại dựa trên các vùng lấy mẫu do người dùng định nghĩa Các ảnh được phân loại này được sử dụng để giải đoán ảnh viễn thám

1.2.4 ENVI cung cấp các công cụ khá thích hợp cho việc sử dụng các thư viện phổ đã được xây dựng sẵn Các thường trình của ENVI có thể được sử dụng để truy cập các thư viện phổ và so sánh phổ có trong thư viện với phổ ảnh

Việc điều chỉnh các đặc trưng phổ của dữ liệu siêu cao tần với phổ trong thư viện trợ giúp sẽ trong việc xác định các loại đá, khoáng sản, thực vật và các vật liệu khác Các hàm phân loại phổ tuyến tính cho phép xác định sự phong phú của phổ quan

hệ sử dụng dữ liệu đa phổ (multispectral) và dữ liệu siêu cao tần ENVI cũng cung cấp công cụ phân tích phổ cho phép nhận dạng các vật liệu trên cơ sở của sự so sánh với các thư viện phổ

ENVI cho phép sử dụng các hàm toán học về dải phổ (band) và toán học phổ mềm dẻo, cho phép người sử dụng có thể đưa vào các biểu thức toán học phức tạp, các hàm và các thủ tục mà chúng có thể truy cập các hàm xử lý ma trận của IDL

1.2.5 ENVI cũng có khả năng xử lý dữ liệu radar SAR (ERS-1, JERS-1, RADARSAT, SIR-C, X-SAR, and AIRSAR data) Tất cả các thường trình xử lý ENVI chuẩn đều có khả năng xử lý ảnh SAR Ngoài ra, còn có các phương pháp phân tích thích hợp riêng cho ảnh radar

1.2.6 ENVI có các công cụ cho phép tạo các dữ liệu đồ họa cuối cùng từ dữ liệu ảnh Đó là các quá trình đăng ký ảnh-vào-ảnh (image-to-image), đăng ký ảnh-vào-bản đồ (image-to-map), hiệu chỉnh trực giao cơ bản (basic orthorectification), ghép ảnh, và một số tiện ích đồ họa khác

Một bộ các công cụ tích hợp như import, export và phân tích dữ liệu GIS cho phép xử lý dữ liệu của hệ thông tin địa lý trong ENVI, hiển thị và phân tích các dữ liệu vector cũng như các thuộc tính của hệ thông tin địa lý, chỉnh sửa các các vector đang

có, truy vấn thuộc tính, sử dụng các lớp vector trong việc phân tích ảnh hoặc tạo các lớp vector mới từ các kết quả xử lý ảnh raster, tạo các file định dạng GIS chuẩn

Sau đây, chúng ta sẽ bắt đầu làm quen với phần mềm

LÀM QUEN VỚI PHẦN MỀM ENVI 4.3 2.1 Khởi động phần mềm ENVI

Thực hiện theo một trong 2 cách sau:

- Kích đúp vào biểu tượng ENVI 4.3 trên màn hình,

- Start => Programs => RSI ENVI 4.3

Sau đó, phần mềm sẽ được kích hoạt và sẽ xuất hiện thanh menu chính của

ENVI (Hình 2.1) và cửa sổ IDL Các chức năng thao tác với ảnh viễn thám của ENVI

có trong thanh menu chính; còn cửa sổ IDL là cửa sổ để người sử dụng dùng ngôn ngữ IDL để lập trình, tạo thêm các chương trình con để xử lý ảnh tương tác (hoặc có thể tạo thêm các môđun xử lý ảnh riêng) Trong nội dung cuốn sách tham khảo này, chúng

ta chỉ thao tác với các công cụ có sẵn trên thanh menu chính của ENVI

2.2 Mở một file ảnh

- Trên thanh menu chính, chọn File => Open Image File

- Hộp thoại (HT) Enter Data FileNames xuất hiện Trong hộp thoại này, chọn đúng file cần mở (ví dụ: can_tmr.img là file ảnh mẫu của phần mềm), nhắp nút Open

Chú ý, đuôi *.img là định dạng ảnh của phần mềm ENVI Nếu muốn mở các

định dạng khác, chọn File => Open External Files và chọn kiểu định dạng thích hợp

Nếu trong thư mục chứa ảnh cần mở không có file header (*.hdr) đi kèm với

mỗi file ảnh, sẽ xuất hiện HT Header Info Chúng ta phải khai báo các thông số cơ

bản cho ảnh (số cột, số dòng, số kênh ảnh, …) thì ảnh mới mở ra được

- Xuất hiện HT Available Bands List liệt kê danh sách các file ảnh đang mở và

các kênh phổ có trong các file ảnh này Ở đây, ta mới chỉ mở file can_tmr.img (hình 2.2) Danh sách này cho phép ta chọn các kênh phổ để hiển thị và xử lý

ENVI cho phép truy cập vào cả file ảnh hay từng kênh phổ của file ảnh Cửa sổ Available Bands List liệt kê các kênh phổ của tất cả các file ảnh đang được mở trong ENVI Người sử dụng có thể chọn từng kênh phổ để hiển thị ảnh cấp độ xám hoặc tổ hợp 3 kênh phổ để hiển thị ảnh màu

- Để hiển thị ảnh cấp độ xám, trên HT Available Bands List, bấm chọn tùy chọn Gray Scale, bấm chọn một kênh phổ cần hiển thị (kích chuột trái vào tên kênh trong HT Available Bands List) Tên kênh này sẽ xuất hiện trong ô Selected Band Nhấp nút Load Band

Hình 2.1: Thanh menu chính của phần mềm ENVI

- Để hiển thị ảnh tổ hợp mầu, trên HT Available Bands List, bấm chọn tùy chọn RGB Color, bấm chọn 3 kênh phổ tương ứng với các bước sóng R (đỏ), G (xanh lá cây) và B (xanh lam) trong ô Selected Band Nhấp nút Load Band

a Để tham khảo các phím chức năng của chuột và thông tin cửa sổ hiển thị

Envi có nhiều các lệnh chức năng tương tác và ở mỗi lệnh, các phím chuột lại có vai trò khác nhau Để xem mô tả về các chức năng của các phím chuột trong từng lệnh

người ta có thể sử chọn vào thực đơn Window=> Mouse Button Description trên cửa

sổ Image hay thanh thực đơn chính của Envi Hoặc để xem thông tin của các cửa sổ

hiển thị ta có thể vào thực đơn Window=>Display information (Hình dưới)

Hình 2.3 Tham khảo các phím chức năng của chuột (a), Xem thông tin của các cửa sổ hiển thị (b)

Hình 2.2 Danh sách các kênh phổ đang làm việc (Available Bands List)

b Hiển thị vị trí con trỏ

Để hiển thị vị trí con trỏ và giá trị pixel tại vị trí đó chúng ta có thể chọn

Window=> Cursor Location/ value trên cửa sổ Image hay thanh thực đơn chính của Envi Hộp thoại Cursor Location/ value cũng có thể được bật tắt bằng cách kích đúp

chuột trên của sổ Image

2.3 Các cửa sổ hiển thị dữ liệu ảnh

ENVI cho phép mở nhiều ảnh trên nhiều cửa sổ cùng một lúc Thông thường, mỗi ảnh được hiển thị trên 3 cửa sổ được giới thiệu sau đây:

- Image Window: Trong cửa sổ này hiển thị một phần hay toàn bộ ảnh theo

đúng độ phân giải của nó (một pixel trên màn hình tương ứng với một pixel dữ liệu)

- Scroll Window: Trong trường hợp toàn bộ tấm ảnh không hiển thị hết trên cửa sổ

Image, cửa sổ Scroll (cuộn) được mở ra để hiển thị toàn bộ bức ảnh với độ phân giải thấp hơn Khung mầu đỏ trên cửa sổ Scroll xác định vùng ảnh được hiển thị trên cửa sổ Image Con số trên cửa sổ Scroll cho biết hệ số giảm bớt độ phân giải trên cửa sổ Scroll

- Zoom Window: Cửa sổ phóng to ảnh trên cửa sổ Image Khung mầu đỏ trên

cửa sổ Image chỉ ra vùng ảnh được hiển thị trên cửa sổ Zoom Con số trên cửa sổ Zoom cho biết hệ số phóng đại độ phân giải trên cửa sổ Image

Phía dưới, bên trái mỗi cửa sổ Zoom có 3 ô hình vuông nhỏ, mỗi nút có chức năng riêng:

- Ô ngoài cùng bên trái có hình dấu trừ: cho phép thu nhỏ hệ số phóng đại của cửa sổ Zoom;

- Ô giữa có hình dấu cộng: cho phép tăng hệ số phóng đại của cửa sổ Zoom;

- Ô thứ 3: bật tắt dấu chữ thập trên cửa sổ Zoom, cho phép xác định vị trí pixel được chọn

Ba cửa sổ hiển thị ảnh được liên kết chặt chẽ với nhau, thay đổi ở cửa sổ này sẽ kéo theo những thay đổi tương ứng ở các cửa sổ còn lại Kích thước của mỗi cửa sổ nói trên có thể thay đổi tùy ý theo yêu cầu của người sử dụng

Hình 2.4 Thông tin về vị trí con trỏ

Trong cửa sổ Image có thể sử dụng thanh cuộn để điều khiển phần ảnh cần hiển thị Để thêm thanh cuộn, ta làm như sau: trên thanh menu Display trong cửa sổ Image,

chọn File => Preferences => xuất hiện HT Display Preferences tương ứng - tùy chọn Scroll Bar chọn thành Yes => OK

Các thay đổi tùy chọn cho cả 3 cửa sổ hiển thị ảnh đều có thể thay đổi trong HT

Display Preferences tương ứng

Hình 2.6 Thanh menu Display trong cửa sổ Image Hình 2.5 Các cửa sổ hiển thị dữ liệu ảnh trong ENVI

Cửa sổ Image mặc định có thanh menu chứa các lệnh điều khiển tất cả các chức

năng hiển thị tương tác của ENVI (hình 2.4)

2.4 Hiển thị đồ thị phổ

a Đồ thị phổ theo trục X biểu diễn giá trị pixel trên một hang ảnh Để hiển thị đồ

thị phổ theo trục X chọn Tool => Profile=> X Profile

b Đồ thị phổ theo trụcY biểu diễn giá trị pixel trên một hàng ảnh Để hiển thị đồ

thị phổ theo trục Y chọn Tool => Profile=> Y Profile

c Đồ thị phổ theo truck Z biểu diễn giá trị pixel ở vị trí con trỏ ứng với các bước

song tới khác nhau Để hiển thị đồ thị phổ theo trục Z chọn Tool => Profile=>

X Profile Trên đồ thị thì trục nằm ngang biểu diễn bước song, và trục thẳng

đứng biểu diễn giá trị phổ phản xạ Nếu là ảnh 1 kênh thì sẽ có 1 vạch còn nếu

là ảnh tổ hợp mầu của 3 kênh phổ thì sẽ có ba vạch đỏ, xanh lục, xanh dương

Có thể dịch chuyển con trỏ trên cửa sổ ảnh để xem sự thay đổi trên đồ thị phổ

2.5 Hiển thị cửa sổ so sánh 2 kênh ảnh

Sử dụng để so sánh giá trị của hai kênh ảnh với nhau bằng việc vẽ lên một biểu

Hình 2.7 Đồ thị theo các trục X, Y, Z (1 kênh), Z (3 kênh)

đồ phân tán (scatter) mà mỗi trục của biểu đồ tương ứng với một kênh ảnh

a Chọn Tool => 2D Scatter Plot trên thực đơn của cửa sổ Image Cửa sổ hội thoại Scatter Plot Band Choice xuất hiện cho phép người sử dụng chọn 2

kênh phổ để so sánh

b Chọn một kênh phổ cho trục X và một kênh phổ cho trục Y, sau đó ấn OK

c Khi cửa sổ Scatter Plot xuất hiện, vừa bấm phím trái chuuotj vừa dịch

chuyển con trỏ trên cửa sổ Image (bên ngoài khung mầu đỏ ) Giá trị các pixel nằm trong hình vuông giới hạn 10x10 pixel xung quanh vị trí con trỏ sẽ được hiển thị mầu

đỏ trên cửa sổ Scatter Plot

d Dịch chuyển vị trí con trỏ để thấy sự thay đổi trên cửa sổ Scatter Plot

2.6 Xem các thông số của file ảnh

Để biết các thông số cơ bản của ảnh chúng ta quan sát trong HT Available Bands List, trong ô Dims: số đầu cho biết số cột, số thứ 2 cho biết số dòng, đơn vị

trong ngoặc tròn là đơn vị tính dung lượng ảnh, trong ngoặc vuông cho biết định dạng

dữ liệu file ảnh Ảnh viễn thám thường được lưu ở 3 dạng cơ bản: BSQ, BIP và BIL

Nếu ảnh có file Header đi kèm, chúng ta có thể xem trực tiếp trong file này

Nếu ảnh đã được nắn chỉnh hình học, chúng ta có thể xem các thông tin về hệ

tọa độ mà ảnh được nắn chỉnh vào, sử dụng HT Available Bands List Một khi File đã được nắn chỉnh hình học, phía dưới danh sách các kênh ảnh có phần Map Info, nhấn trái chuột vào dấu cộng bên phải phần Map Info, ta sẽ biết được các thông tin sau:

- Proj: phép chiếu và múi chiếu;

- Pixel: độ phân giải không gian của ảnh;

- Datum: Elipxoid sử dụng;

- UL Geo: tọa độ địa lý của pixel phía trên, bên trái của ảnh;

Hình 2.8 So sánh cửa sổ 2 kênh

- UL Map: tọa độ bản đồ (tọa độ lưới km) của pixel phía trên, bên trái của ảnh

2.7 Tăng cường khả năng hiển thị trên màn hình

Hầu hết các chức năng trong thanh menu của cửa sổ Image có tác dụng chỉ trên màn hình của máy tính mà thôi (nhất là Enhance) Chúng không làm thay đổi bất cứ

điều gì trên file ảnh thực Muốn thực sự thay đổi file ảnh, chúng ta phải thực hiện với các lệnh trên thanh Menu chính của ENVI

Để tăng cường khả năng hiển thị ảnh trên màn hình máy tính, chúng ta sử dụng

các chức năng tăng cường trong cửa sổ Image Menu Display => Enhance => lựa

chọn chức năng mong muốn

2.8 Liên kết hiển thị và chồng phủ ảnh động

Khi có nhiều ảnh của cùng một khu vực đã được mở, người sử dụng có thể sử dụng công cụ liên kết ảnh và chồng phủ ảnh động với nhiều ảnh đang mở một cách đồng thời và thực hiện các thao tác đồng nhất trên nhiều ảnh từ trong một cửa sổ

1 Liên kết hiển thị

Khi các ảnh đã được liên kết hiển thị, các thao tác như: dịch chuyển khung

Zoom (hộp mầu đỏ) trong cửa sổ Image, khung ảnh trong cửa sổ Scroll, thay đổi hệ số

phóng, thay đổi kích thước; một cửa sổ Image được phản chiếu trên toàn bộ các cửa sổ ảnh được liên kết Khi đó, chúng ta có thể so sánh trực tiếp các ảnh bằng cách quan sát ảnh này chồng phủ lên ảnh kia Chúng ta chỉ nên liên kết các ảnh có cùng kích thước hoặc khi một ảnh là một tập con của ảnh còn lại Tuy nhiên, ENVI cũng cho phép liên kết các ảnh mà không quan tâm đến mối quan hệ giữa các ảnh

Để sử dụng được chức năng liên kết ảnh, phải có ít nhất 2 cửa sổ Image đã mở Nếu chỉ có một cửa sổ Image, chúng ta sẽ không thực hiện liên kết được

Để tiến hành liên kết ảnh, từ thanh menu của cửa sổ Image:

- Chọn Tools => Link => Link Displays => HT Link Displays: (hoặc chọn Link Displays trên menu ngữ cảnh - làm xuất hiện menu ngữ cảnh bằng cách bấm phải chuột vào màn hình của cửa sổ Image)

+ Lựa chọn các ảnh cần liên kết (kích chuột vào mũi tên, chọn Yes);

+ Chỉ định pixel liên kết cho mỗi ảnh (chọn các thông số Link xoff và yoff) tính từ pixel góc trên trái của mỗi ảnh;

+ Chọn ảnh nền cho liên kết trong mục Link Size/Position;

+ Bật (tắt) chức năng Dynamic Overlay thành On (Off) Nếu là On, kích trái chuột vào một cửa sổ Image sẽ chồng phủ ảnh từ cửa sổ liên kết với nó;

+ Đặt mức độ trong suốt (Transparency) của sự chồng phủ trong các cửa

sổ liên kết từ 0-100%

- Chọn OK để thực hiện liên kết ENVI định kích thước và bố trí tất cả các ảnh

phù hợp với ảnh được chọn làm nền

Sau khi ảnh đã được liên kết, nhấn và di chuyển chuột trái trong cửa sổ Image

hoặc cửa sổ Zoom để thấy ảnh được liên kết sẽ chồng phủ lên ảnh nền và so sánh 2 ảnh

Để thay đổi kích thước của vùng chồng phủ, nhấn và kéo chuột giữa cho đến khi cho được kích thước mong muốn Sau đó, nhấn chuột trái để định vị lại vùng chồng phủ

Để loại bỏ việc chồng phủ một cửa sổ ảnh, trên cửa sổ Image của nó, chọn Tools => Link => Unlink Display hoặc chọn Unlink Display trên menu ngữ cảnh Các

cửa sổ khác vẫn giữ được liên kết

Chồng phủ ảnh động là chồng phủ thời gian thực và bật/tắt được cho ảnh cấp độ xám hoặc ảnh màu Mặc định, chồng phủ động được kích hoạt một cách tự động khi 2 hoặc nhiều hơn các cửa sổ ảnh được liên kết lần đầu tiên Đa chồng phủ được kích hoạt trong tất cả các cửa sổ ảnh có liên kết một cách đồng thời và các cửa sổ Zoom tương ứng

Chồng phủ ảnh động không làm việc với liên kết địa lý (Geographic Link) hoặc với một ảnh mà được tham chiếu địa lý với góc quay khác không

Để lưu vào bộ nhớ (không phải ổ đĩa) ảnh được hiển thị trong cửa sổ Image với hình thức chồng phủ động, ấn phím p trên bàn phím trong khi vẫn đang ấn và giữ trái chuột ENVI sẽ thêm ảnh kết quả vào HT Available Bands List

Các chức năng của phím chuột khi Dynamic Overlay là On được thể hiện trong

bảng 2.1

Bảng 2.1: Các chức năng của phím chuột khi các cửa sổ được liên kết với cửa sổ chồng phủ

Phím chuột Khi Dynamic Overlay là On Khi Dynamic Overlay là Off

Trái Ấn và kéo để thay đổi vị trí cửa sổ chồng

phủ

Ấn và kéo khung màu đỏ trong cửa sổ

Image để thay đổi phần ảnh được hiển thị trong cửa sổ Zoom

Giữa Thay đổi kích thước cửa sổ chồng phủ Định vị pixel hiện thời tại trung tâm

của cửa sổ Zoom

Phải Để hiển thị menu ngữ cảnh Để hiển thị menu ngữ cảnh

Trái + Giữa Chuyển đổi giữa nhiều cửa sổ chồng phủ

2 Liên kết các ảnh tham chiếu địa lý đa độ phân giải

Sử dụng liên kết địa lý để liên kết các nhóm hiển thị và các cửa sổ Vector có chứa dữ liệu địa lý Khi đã được liên kết, tất cả các ảnh tham chiếu địa lý và các cửa sổ vector đều được cập nhật khi con trỏ di chuyển Chức năng này hoạt động không quan tâm tới phép chiếu, kích thước của pixel và hệ số góc quay của mỗi file dữ liệu

Liên kết địa lý không hỗ trợ bất cứ phép chiếu nào, phép chia mẫu nào, hoặc chồng phủ động nào Để đặt lại các tham số phép chiếu và lấy mẫu lại cho dữ liệu để

tương ứng với phép chiếu và độ phân giải đang sử dụng, xem Layer Stacking

- Để tạo liên kết địa lý, thực hiện:

+ Từ menu trong cửa sổ Image, chọn Tools => Link => Geographic Link

=> xuất hiện HT Geographic Link, hoặc chọn Geographic Link trên

menu ngữ cảnh,

+ Chọn các cửa sổ hiển thị tương ứng cần liên kết thành On => nhấn OK

+ Di chuyển con trỏ trên hoặc cửa sổ ảnh tham chiếu địa lý hoặc trên cửa sổ vector, con trỏ trên tất cả các cửa sổ sẽ dịch chuyển tới cùng vị trí địa lý

- Để tắt chức năng liên kết địa lý, thực hiện:

+ Từ menu trong cửa sổ Image, chọn Tools => Link => Geographic Link

=> xuất hiện HT Geographic Link, hoặc chọn Geographic Link trên

menu ngữ cảnh,

+ Chọn các cửa sổ hiển thị tương ứng cần liên kết thành Off => nhấn OK

2.9 Tạo hoạt cảnh xem lướt qua các kênh ảnh

Hiển thị lần lượt các kênh ảnh lặp đi lặp lại

Từ Image, chọn Tools => Animation => xuất hiện HT Input Animation Parameters cho phép chọn các kênh của các ảnh muốn tạo hoạt cảnh => nhấn OK để thực hiện

Nếu tốc độ hoạt cảnh quá nhanh, ta có thể thay đổi cho phù hợp trong ô Speed

của animation

2.10 Tạo mô hình 3 chiều từ một kênh ảnh

Chúng ta có thể sử dụng cửa sổ 3D SurfaceView của ENVI để tạo mô hình độ

cao hoặc tạo dữ liệu bề mặt loại khác trong không gian 3 chiều Các mô hình 3 chiều này có thể được sử dụng để:

- Hiển thị dữ liệu bề mặt ở dạng khung dây, dạng lưới hay dạng điểm;

- Phủ ảnh mầu hay ảnh cấp độ xám lên dữ liệu bề mặt, phủ chồng nó với dữ liệu Region Of Interest (ROI) và dữ liệu vector

- Quay, tịnh tiến, thay đổi tầm nhìn (zoom in, zoom out) đối với bề mặt tương

tác sử dụng con trỏ chuột hoặc sử dụng hộp thoại 3D SurfaceView Controls

- Xác định một đường bay

- Sử dụng các điều khiển phối cảnh để định vị và quay bề mặt

Để hiển thị các file dữ liệu 3 chiều trong cửa sổ 3D SurfaceView:

+ Mở ảnh (mầu hoặc cấp độ xám),

+ Thực hiện 1 trong 2 bước sau:

- Từ menu chính của ENVI, bấm Topographic => 3D SurfaceView

- Từ menu của cửa sổ Image có ảnh muốn tạo 3D bấm Tools => 3D SurfaceView => xuất hiện HT Associated DEM Input File

+ Chọn file đầu vào dạng DEM liên quan trong HT này => bấm OK => xuất hiện HT 3D SurfaceView Input Parameters

+ Chọn độ phân giải của DEM Thường nên sử dụng độ phân giải thấp nhất (64) khi cần xác định đường bay tốt nhất, sau đó sử dụng độ phân giải cao hơn để hiển thị kết quả cuối cùng

+ Chọn 1 trong 2 phương pháp Resampling sau:

- Nearest Neighbor: tái chia mẫu sử dụng các giá trị gần nhất;

- Aggregate: Tính trung bình tất cả các giá trị của DEM mà có liên quan đến

pixel kết quả;

+ Nếu cần, nhập các giá trị: DEM min plot value và DEM max plot value

ENVI sẽ không hiển thị các giá trị thấp hơn giá trị min và cao hơn giá trị max trong cửa sổ 3D;

+ Nhập giá trị phóng đại độ cao Vertical Exaggeration nếu cần;

+ Chọn 1 trong 2 độ phân giải ảnh sau:

- Full: để sử dụng độ phân giải cao nhất có thể được Nếu ảnh lớn, độ phân

giải full có thể gây tràn bộ nhớ;

- Other: để sử dụng phương pháp Nearest Neighbor hoặc Aggregate như là

phương pháp chia lại mẫu;

+ Chọn tùy chọn High Resolution Texture Mapping là Off hoặc On Mặc định

là On Khi đặt là On, ảnh có độ phân giải cao luôn sẵn sàng được tạo ra ENVI sử dụng ảnh có độ phân giải cao khi bạn phóng to cửa sổ 3D SurfaceView Ảnh đầu vào phải có kích thước ít nhất là 1024 x 1024 pixels để thông số High Resolution Texture

Mapping sẽ có hiệu lực đáng kể trong cửa sổ 3D SurfaceView

+ Để đặt các thông số không gian chi tiết, ấn nút Spatial Subset và đặt các thông số

Chú ý rằng, các kích thước của DEM và ảnh không nhất thiết phải bằng nhau ENVI hiển thị kích thước đầy đủ (hoặc tập con có chọn lọc) của tất cả các tập dữ liệu

+ Bấm phím OK => cửa sổ 3D SurfaceView xuất hiện (hình 2.5)

Cách sử dụng các phím chuột trong cửa sổ 3D SurfaceView có trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Cách sử dụng các phím chuột trong cửa sổ 3D SurfaceView

Trái + Bấm và kéo theo chiều ngang: quay bề mặt xung quanh trục Z

+ Bấm và kéo theo chiều dọc: quay bề mặt xung quanh trục Y

+ Kích đúp trên bề mặt: định vị tới pixel trên cửa sổ Image

Giữa Bấm và kéo để dịch chuyển ảnh

Phải + Bấm và kéo sang phải: phóng to (zoom in)

+ Bấm và kéo sang trái: thu nhỏ (zoom out)

Hình 2.9 Hiển thị dữ liệu 3 chiều trong cửa sổ 3D SurfaceView

NẮN CHỈNH HÌNH HỌC ẢNH

Có nhiều nguyên nhân gây ra lỗi hình học của ảnh viễn thám, ví dụ như tốc độ bay chụp, độ cao bay chụp, góc nhìn của thiết bị, tốc độ gương quay, … Những lỗi này có thể được khắc phục khi sử dụng một hệ thống các điểm khống chế (Ground Control Points - GCP) để nắn chỉnh hình học ảnh Đây là những điểm trên bề mặt trái đất, đã biết tọa độ và dễ dàng nhận ra trên ảnh viễn thám

Bài thực hành này sẽ giúp bạn thực hiện việc nắn ảnh, sử dụng các công cụ của ENVI

3.1 Nắn ảnh theo ảnh đã được nắn chỉnh (Image to Image)

Tiến hành theo các bước sau:

1 Mở ảnh đã được nắn và ảnh cần nắn, hiển thị chúng trên 2 Image khác nhau

2 Từ thanh menu chính của ENVI, bấm Map => Registration => Select GCPs: Image to Image => xuất hiện HT Image to Image Registration (hình 3.1)

3 Trong danh sách Base Image, chọn cửa sổ tương ứng với ảnh đã được nắn

4 Trong danh sách Warp Image, chọn cửa sổ tương ứng với ảnh cần nắn

5 Nhấn OK => xuất hiện HT Ground Control Points Selection cho phép chọn

các điểm khống chế mặt đất (GCPs) (hình 3.2)

Xác định các GCPs trên 2 ảnh thông qua các pixel nằm trên các cửa sổ Zoom

Các số liệu của pixel được gán vào HT Ground Control Points Selection Các tọa độ

pixel dạng số nguyên tương ứng với góc trên - trái của pixel Các giá trị x,y tăng từ trái qua phải, từ trên xuống dưới

Các ký hiệu đánh dấu cho GCP được đặt tùy thuộc vào vị trí của subpixel trong cửa sổ Zoom Subpixel là một phần của pixel tương ứng với hệ số phóng đại của cửa

Hình 3.1 HT Image to Image Registration

sổ Zoom Ví dụ, hệ số phóng đại = 4x thì Subpixel = ¼ pixel Các vị trí của subpixel giúp nâng cao độ chính xác trong việc chọn các GCPs

6 Chọn các điểm GCPs như sau:

+ Trong cửa sổ Image của mỗi ảnh, định vị khung Zoom trên phạm vi có điểm GCP mong muốn

+ Chọn thêm các GCPs độc lập bằng cách định vị con trỏ chuột tới cùng vị trí

bề mặt trên cả 2 ảnh Kiểm tra các vị trí trên 2 cửa sổ Zoom, điều chỉnh vị trí nếu cần bằng cách nhấn trái chuột trên mỗi cửa sổ Zoom Các vị trí của Subpixel được hỗ trợ trên các cửa sổ Zoom Các hệ số phóng đại càng lớn thì vị trí càng chính xác

Các tọa độ cột (sample) và hàng (line) của cả 2 ảnh xuất hiện trong HT

Ground Control Points Selection, trong các ô Base X, Y và Warp X, Y Các

tọa độ Subpixel được hiển thị ở dạng các giá trị dấu phẩy động

+ Trong HT Ground Control Points Selection, nhấn Add Point để thêm các

+ Bổ sung các điểm GCPs theo các bước vừa nêu

Khi đã chọn được ít nhất 4 GCPs; các tọa độ predict x, predict y; các sai số

cho x và y; sai số RMS được liệt kê trong bảng Image to Image GCP List

Hình 3.2 HT Ground Control Points Selection

Chú ý: Để có kết quả tốt, cố gắng tối thiểu hóa RMS error Có thể làm giảm lỗi bằng cách bổ sung thêm nhiều điểm GCP hơn Nếu có ít điểm GCP thì nên chọn chúng

ở gần với các góc ảnh hoặc phân bố chúng đều trong ảnh sẽ tốt hơn

7 Kiểm soát và lựa chọn các điểm GCPs

HT Ground Control Points Selection hiển thị các điểm GCPs mà bạn đã lựa

Sau khi chọn được một số tối thiểu các điểm GCP đủ để kiểm soát cho phép nắn ảnh bậc 1, HT hiển thị các sai số ErrorX, ErrorY, RMS cho mỗi điểm GCP

Khung Degree trong HT Ground Control Points Selection hiển thị cấp của đa

thức được sử dụng trong tính toán lỗi Người sử dụng có thể thay đổi giá trị này sau khi đã lựa đủ số tối thiểu các điểm GCPs phù hợp cho bậc muốn đổi sang

Bảng 3.1: Quan hệ giữa bậc của đa thức và số tối thiểu các điểm khống chế

Phép chuyển đổi Số tối thiểu các điểm GCPs

đó, xóa đi và bấm chọn lại điểm

Hình 3.3 HT Image to Image GCP List

8 Quản lý file chứa các điểm GCPs

Danh sách các điểm GCPs đã có trong bước 7 có thể được lưu trữ và sử dụng lại khi cần thiết (ví dụ để kiểm tra khi cần)

- Để lưu thành file ASCII, ta thực hiện như sau:

Từ menu của HT Ground Control Points Selection hoặc HT Image to Image GCP List, chọn File => Save GCPs to ASCII => xuất hiện HT cho phép nhập tên file

có đuôi *.pts; nhập tên cho file.pts => bấm OK

- Để lưu các hệ số thành file ASCII:

Từ menu của HT Ground Control Points Selection chọn File => Save Coefficients to ASCII => xuất hiện HT cho nhập tên ; nhập tên => bấm OK

- Sau khi chọn xong các điểm GCPs, trong HT Ground Control Points Selection => bấm Options => Warp File => HT -> Chọn tiếp file ảnh cần nắn => HT Registration Parameters -> chọn phương pháp nắn ảnh (Method), phương pháp chia mẫu ảnh (Resampling), chọn đường dẫn và tên file lưu ảnh kết quả (Enter Output FileName: ấn nút Choose) => Ấn OK

- Nếu muốn lưu file tọa độ các điểm GCPs, trước khi thực hiện nắn ảnh (Warp File) => Từ menu của HT Ground Control Points Selection hoặc HT Image to Image GCP List, chọn File => Save GCPs to ASCII => xuất hiện HT cho phép nhập tên file

có đuôi *.pts; nhập tên cho file.pts => bấm OK

3.2 Nắn ảnh theo bản đồ (Image to Map)

Có nhiều bước tương tự như nắn Image to Image Tiến hành theo các bước sau:

1 Mở ảnh cần nắn và hiển thị kênh mong muốn

2 Mở file bản đồ số (định dạng Vevtor)

- Từ thanh menu chính của ENVI => Vevtor => Open Vector File => xuất hiện

HT cho phép chọn file vector đã có ENVI hỗ trợ mở một số định dạng vector thông dụng của các phần mềm phổ biến như: ArcView, ArcInfo, ArcGIS, MapInfo, Microstation, AutoCAD,

- Chọn File cần mở => ấn OK

Nếu file định mở không phải là định dạng file vector của ENVI, sẽ xuất hiện

HT yêu cầu chuyển file định mở sang định dạng của ENVI (*.evf) => lựa chọn cách

lưu file *.evf sẽ tạo ra => ấn OK

- Xuất hiện HT Available Vectors List => chọn file cần mở => ấn Load Selected => HT lựa chọn cửa sổ hiển thị, nháy vào NewVector Layer => Cửa sổ hiển

thị file vector xuất hiện

3 Từ thanh menu chính của ENVI, bấm Map => Registration => Select GCPs: Image to Map => xuất hiện HT Image to Map Registration (hình 3.4)

HT này cho phép chọn các tham số về phép chiếu, lưới chiếu, múi chiếu, … phù hợp với phép chiếu của bản đồ

4 Nếu người sử dụng mở nhiều hơn một ảnh, hãy chọn cửa sổ sẽ sử dụng từ

danh sách Input Display của HT Image to Map Registration Nếu chỉ mở một ảnh, nó

7 Chọn các điểm GCPs như sau:

- Trong cửa sổ Image, định vị khung Zoom tới phạm vị có điểm GCP mong muốn

- Trong cửa sổ Zoom, kích chuột trái trên pixel có đặc điểm dễ nhận biết trên

ảnh (cũng như trên bản đồ) để định vị con trỏ tới pixel đó hoặc Subpixel

Các tọa độ của vị trí được chọn sẽ xuất hiện trong HT Ground Control Points Selection tại ô Image X và Image Y (tọa độ ảnh)

- Các tọa độ thực có thể là các tọa độ đo GPS (hệ định vị toàn cầu), hoặc đọc

trực tiếp trên bản đồ giấy và nhập trực tiếp vào HT Ground Control Points Selection,

hoặc sử dụng công cụ phần mềm ENVI để chọn các điểm trên ảnh tương ứng với các điểm trên bản đồ số Cách cuối cùng chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ ngay sau đây

Bấm vào điểm tương ứng trên cửa sổ Vector, trên cửa sổ Vector xuất hiện một

ký hiệu đánh dấu => Nhấn phải chuột trên cửa sổ Vector; xuất hiện menu ngữ cảnh =>

Chọn Export Map Location, tọa độ điểm đó sẽ được tự động cập nhật vào ô tọa độ điểm khống chế trong HT Ground Control Points Selection (tọa độ thực)

- Chọn thêm các căp điểm GPS tương ứng trên ảnh và trên bản đồ

Cách phân bố các điểm GCPs vẫn tương tự như đối với nắn Image to Image,

nghĩa là: các điểm nên phân bố đều trên toàn ảnh, nếu có ít điểm thì nên chọn gần ra phía góc ảnh và số điểm tối thiểu cho phương pháp nắn đã chọn theo bảng 3.1

- Sau khi chọn xong các điểm GCPs, trong HT Ground Control Points Selection => bấm Options => Warp File => HT -> Chọn tiếp file ảnh cần nắn => HT Registration Parameters -> chọn phương pháp nắn ảnh (Method), phương pháp chia mẫu ảnh (Resampling), chọn đường dẫn và tên file lưu ảnh kết quả (Enter Output FileName: ấn nút Choose) => Ấn OK

Hình 3.5 HT Ground Control Points Selection

- Nếu muốn lưu file tọa độ các điểm GCPs, trước khi thực hiện nắn ảnh (Warp File) => Từ menu của HT Ground Control Points Selection hoặc HT Image to Map GCP List, chọn File => Save GCPs to ASCII => xuất hiện HT cho phép nhập tên file

có đuôi *.pts; nhập tên cho file.pts => bấm OK

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI ẢNH VIỄN THÁM

Phân loại ảnh số tức là phân loại và xắp xếp các pixel trên ảnh thành những nhóm khác nhau dựa vào các thông tin phổ (giá trị độ sáng, tôn ảnh, màu sắc (ảnh tổ hợp màu), hoa văn ảnh, )

Dựa trên phương pháp được sử dụng, người ta chia ra 2 loại phân loại chính: phân loại có giám sát (supervised classification) và phân loại không giám sát (unsupervised classification)

4.1 Phân loại có giám sát

Là phép phân loại dựa trên một tập các pixel mẫu (ROI) đã được người sử dụng chọn trước Dựa vào tập mẫu này, máy tính được “huấn luyện” để xác định những pixel có cùng một số đặc trưng về phổ, trên cơ sở đó để phân loại chúng

4.1.1 Chọn mẫu phân loại

Tiến hành theo các bước:

- Mở ảnh sẽ phân loại;

- Từ menu chính của ENVI => Basic Tools => Region Of Interest => ROI Tool; Hoặc từ menu của cửa sổ Image => Tools => Region Of Interest => ROI Tool;

=> xuất hiện HT ROI Tool cho phép người sử dụng thao tác với việc chọn mẫu

- Trong HT ROI Tool, tích chọn một trong các lựa chọn: Image, Scroll, Zoom

để chọn mẫu phân loại trong các cửa sổ ảnh tương ứng, chọn Off để tạm thời tắt chức

Hình 4.1 HT ROI Tool

năng chọn mẫu

- Dùng chuột trái khoanh vùng mẫu trên cửa sổ đã chọn (1 trong 3 cửa sổ

Image, Scroll, Zoom) Kích chuột phải để đóng vùng

Chú ý: một mẫu phân loại có thể bao gồm nhiều vùng

- Ấn nút New Region => Chọn tiếp các mẫu khác

- Hiệu chỉnh các thuộc tính của mẫu:

+ ROI Name - Tên của mẫu Để sửa tên mặc định cho mẫu => Bấm vào ô tên

và sửa

+ Color - mầu được gán cho mỗi mẫu Có nhiều cách khác nhau để thay đổi

mầu cho các mẫu:

- Bấm phím phải chuột vào ô cần đổi => chọn mầu theo tên tiếng Anh;

- Bấm phím trái chuột vào ô cần đổi => nhập tên màu theo tên tiếng Anh;

- Bấm phím trái chuột vào ô cần đổi => nhập 3 số để tổ hợp nên mầu RGB,

ví dụ: 255, 0, 0 để nhập cho mầu đỏ

+ Người sử dụng có thể đặt mầu mặc định của ENVI cho tất cả các mẫu bằng

cách: bấm phím phải chuột vào tên cột Color => chọn Assign default colors

+ Pixels – Hiển thị tổng số các pixel đã chọn cho mỗi mẫu Có thể thay đổi

được giá trị này

+ Polygons, Polylines, và Points - Hiển thị tổng số các kiểu mẫu ở dạng vùng,

đường hay điểm và số các pixel cho mỗi loại Các giá trị này không thay đổi được

+ Fill - xác định kiểu mẫu tô mầu cho mỗi mẫu dạng vùng Muốn sửa đổi =>

Bấm phím phải chuột vào ô cần đổi và chọn kiểu muốn sử dụng Người sử dụng có thể đặt một kiểu mẫu tô mầu cho tất cả các mẫu bằng cách: bấm

phím phải chuột vào tên cột Fill => chọn Assign default colors

+ Orien và Space - Chiều và khoảng cách cho các mẫu tô mầu không phải

dạng đặc

- Với các mẫu đã chọn, ENVI cung cấp cho người sử dụng một công cụ khá hữu hiệu - tính toán sự khác biệt giữa các mẫu (Computing ROI Separability) Có thể thực hiện theo 1 trong 3 cách sau:

+ HT ROI Tool => Options => Computing ROI Separability

+ Cửa sổ Image => Tools => Regions of Interest => Compute ROI

Trong HT ROI Separability Report sẽ hiển thị các kết quả tính toán Quan sát các giá trị trong hộp này, ta thấy: mỗi mẫu phân loại sẽ được so sánh lần lượt với các mẫu còn lại Cặp giá trị thể hiện sự khác biệt được đặt trong ngoặc đơn sau tên mẫu Nếu cặp giá trị này nằm trong khoảng 1.9 đến 2.0 chứng tỏ các mẫu đã chọn có sự khác biệt tốt Nếu cặp giá trị này nằm trong khoảng 1.0 đến 1.9 thì chúng ta nên chọn lại mẫu sao cho mẫu đó có sự khác biệt tốt hơn Nếu có giá trị < 1, ta nên gộp 2 mẫu

đó lại với nhau

Sau khi đã chọn xong tất cả các mẫu ROI, ta có thể lưu các mẫu này Thực hiện:

Trong HT ROI Tools => File => Save Text to ASCII

4.1.2 Thực hiện phân loại có chọn mẫu

Từ thanh menu chính của ENVI => Classification => Supervised => Chọn phương pháp phân loại => HT Classification Input File -> chọn file ảnh cần phân loại

=> OK => HT các thông số ứng với mỗi phương pháp phân loại đã chọn -> lựa chọn

(trong đó có chọn lưu file kết quả ra bộ nhớ hay ra ổ đĩa) => OK => Kết quả được liệt

kê trong HT Available Bands List Hiển thị file kết quả để xem kết quả công việc

Một số thuật toán phân loại có chọn mẫu của ENVI được giới thiệu sau đây:

1 Phân loại hình hộp (Parallelpiped Classification)

Đầu tiên, chương trình tính vector giá trị trung bình cho tất cả các kênh phổ sẽ phân loại, ứng với mỗi lớp mẫu đã chọn Sau đó, các pixel được so sánh và gán vào lớp mà giá trị của nó nằm trong khoảng [ngưỡng thấp, ngưỡng cao] của độ lệch chuẩn

so với vector trung bình Nếu giá trị pixel nằm trong nhiều lớp, ENVI sẽ gán pixel vào lớp cuối cùng mà nó phù hợp Nếu pixel không nằm trong một trong các khoảng giá trị

đó, nó sẽ được gán vào lớp chưa phân loại

Ưu điểm của phương pháp này là thực hiện rất nhanh, đơn giản nhưng kết quả

có độ chính xác không cao Nó có thể được dùng khi tiến hành phân loại sơ bộ ban đầu

2 Phân loại theo khoảng cách nhỏ nhất (Minimum distance Classification)

Đầu tiên, tính vector trung bình của mỗi mẫu phân loại và khoảng cách Ơclit (Euclid) đo được giữa pixel chưa được phân loại tới các vector giá trị trung bình đó Sau đó, pixel sẽ được gán tới lớp có khoảng cách nhỏ nhất Về mặt lý thuyết mà nói, theo phương pháp này, mọi pixel đều được phân loại Tuy nhiên, người phân tích cũng

có thể sử dụng độ lệch chuẩn hoặc đưa ra một ngưỡng giới hạn nhất định về khoảng cách để phân loại các pixel

Đây cũng là một phương pháp phân loại khá nhanh, giá trị phổ của pixel gần với giá trị phổ trung bình của mẫu Tuy nhiên, phương pháp này cũng chưa thật chính xác và không cân nhắc đến sự biến thiên của các lớp phân loại

3 Phân loại hàm xác suất cực đại (Maximum Likelihood Classification)

Phương pháp này sẽ coi mỗi lớp trong mỗi kênh phổ có sự phân bố chuẩn Các pixel sẽ được phân loại vào lớp mà nó có xác xuất cao nhất Việc tính toán không chỉ dựa vào giá trị khoảng cách mà còn dựa vào cả xu thế biến thiên độ sáng trong mỗi lớp Nếu người phân tích không đặt ra một ngưỡng về xác suất thì toàn bộ các pixel đều được phân loại Nếu xác suất nhỏ hơn ngưỡng được đặt ra, pixel sẽ không được phân loại

Đây là một phương pháp phân loại chính xác nhưng mất nhiều thời gian tính toán và phụ thuộc vao sự phân bố chuẩn của dữ liệu

4 Phân loại Mahalanobis Distance

Phương pháp này cũng tương tự như phương pháp hàm xác suất cực đại nhưng giả thiết rằng tất cả các hiệp phương sai (covariances) lớp là bằng nhau và do đó là phương pháp nhanh hơn Tất cả các pixel được phân loại vào các lớp gần nhất trừ khi người phân tích chỉ định một ngưỡng khoảng cách

5 Phân loại Spectral Angle Mapper - SAM

Đây là phương pháp phân loại dựa trên cơ sở vật lý, sử dụng góc n-chiều để khớp các pixel với phổ tham chiếu Thuật toán xác định sự tương đồng về phổ giữa hai dải phổ bằng cách tính toán các góc phổ và coi chúng như là những vector trong không gian với thứ nguyên bằng với số thứ tự của các kênh phổ Kỹ thuật này, khi được sử dụng với các dữ liệu phổ phản xạ đã hiệu chỉnh, sẽ ít bị ảnh hưởng của sự chiếu sáng

và hiệu ứng albedo Các phổ thành phần ứng với các lớp mẫu dùng trong phân loại SAM có thể là file ASCII, thư viện phổ, hoặc do người sử dụng có thể lấy chúng trực tiếp từ một ảnh SAM so sánh góc giữa vector phổ thành phần mẫu với mỗi vector pixel trong không gian n-chiều Các góc nhỏ hơn sẽ biểu diễn cho những phổ gần hơn với phổ tham chiếu Các pixel có góc nhỏ hơn ngưỡng lớn nhất được chỉ định (đơn vị: radian) sẽ không được phân loại

Phân loại SAM áp dụng cho dữ liệu phản xạ Tuy nhiên, nếu người sử dụng dùng dữ liệu phát xạ, sai số thường không đáng kể

6 Phân loại mã nhị phân (Binary Encoding Classification)

Kỹ thuật phân loại mã nhị phân sẽ mã hóa dữ liệu và phổ thành phần mẫu ứng với các lớp dùng trong phân loại thành các giá trị 0 và 1 tùy thuộc vào dải phổ đó nằm vào phía sau hay phía trước giá trị trung bình phổ Một hàm loại trừ sẽ so sánh mỗi phổ tham chiếu đã mã hóa với phổ của pixel đã mã hóa và tạo ra ảnh phân loại Tất cả các pixel sẽ được phân loại, trừ khi người sử dụng chỉ định một ngưỡng tối thiểu để so khớp dữ liệu

4.2 Phân loại không giám sát

Chúng ta sử dụng phương pháp phân loại này để phân chia các pixel trong dữ liệu chỉ dựa trên duy nhất các số liệu thống kê về độ sáng của các pixel trong vài kênh phổ Khác với phương pháp phân loại có giám sát, phân loại không giám sát không cần phải có một tập mẫu các lớp được xác định từ trước

Phương pháp này được áp dụng trong trường hợp ta không biết hoặc không quen với những đối tượng xuất hiện trên ảnh Nó cũng phần nào loại trừ được những sai số chủ quan của con người

ENVI hỗ trợ 2 phương pháp phân loại không chọn mẫu là: IsoData và Means

K-4.2.1 Phân loại IsoData

- Từ menu chính của ENVI, chọn Classification => Unsupervised => Isodata

=> HT Classification Input File cho phép chọn file đầu vào

- Chọn file sẽ phân loại và các lựa chọn về thiết lập phụ (về kích thước của dữ liệu, số kênh ảnh sử dụng) và file mặt nạ (mask - một file ảnh nhị phân chỉ có giá trị 0

và 1 Khi sử dụng mặt nạ, chỉ những xử lý với những vùng tương ứng của mặt nạ có

giá trị 1, những vùng tương ứng với vùng mặt nạ có giá trị 0 bị bỏ qua) => Nhấn OK

=> Xuất hiện HT ISODATA Parameters (hình 4.2)