Luận văn ThS: Nghiên cứu và đánh giá các phương pháp nội suy ảnh viễn thám cho bài toán phân loại lớp phủ đô thị tại việt Nam

Luận văn Nghiên cứu và đánh giá các phương pháp nội suy ảnh viễn thám cho bài toán phân loại lớp phủ đô thị tại việt Nam tìm hiểu khái quát về ảnh vệ tinh, các đặc trưng cơ bản của ảnh vệ tinh; tìm hiểu khái niệm nội suy ảnh, đặc điểm của quá trình nội suy ảnh, các phương pháp nội suy phổ biến; tiến hành thực nghiệm, đánh giá tác động của quá trình nội suy đối với ảnh vệ tinh ánh sáng ban đêm DMSP-OLS và ảnh vệ tinh bề mặt không thấm nước EstISA; so sánh, đánh giá và đề xuất phương pháp nội suy ảnh vệ tinh phù hợp nhất đối với bài toán.

Luận văn ThS: Nghiên cứu và đánh giá các phương pháp nội suy ảnh viễn thám cho bài toán phân loại lớp phủ đô thị tại việt Nam

1. Mở đầu

Một trong những ứng dụng ảnh vệ tinh được quan tâm hiện nay là nó giúp xây dựng bản đồ phân loại lớp phủ đô thị. Đem đến một hướng theo dõi, giám sát mới đối với quản lý, quy hoạch và xây dựng chiến lược phát triển đô thị. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong quá trình thu nhận ảnh, ảnh vệ tinh thường bị nhiễu, méo hình học hay mất dữ  liệu,.. Trong các bài toán thực tế thường cần sử dụng nhiều dữ  liệu vệ tinh, đa nguồn, đa độ phân giải. Yêu cầu tiền xử lý dữ liệu đầu vào, đưa về cùng độ phân giải. Do đó, các phương pháp nội suy ảnh hiện đang được áp dụng trong nhiều bài toán giúp xử  lý ảnh đầu vào, hiệu chỉnh các  ảnh vệ tinh, tăng độ phân giải ảnh giúp nâng cao chất lượng hình ảnh. Việc áp dụng các phương pháp nội suy ảnh vệ tinh cũng mang nhiều ý nghĩa về mặt kinh tế trong thực tiễn. Bởi các nguồn ảnh viễn thám có độ phân giải cao thường có giá thành cao hơn rất nhiều so với ảnh viễn thám có độ phân giải thấp (thường có giá rẻ hoặc được cung cấp miễn phí). Bài toán phân loại lớp phủ đô thị tại Việt Nam theo phương pháp GLCMNO mở rộng, có dữ liệu đầu vào là bản đồ mật độ dân số Việt Nam, ảnh vệ tinh ánh sáng ban đêm DMSP-OLS, ảnh vệ tinh bề mặt không thấm nước EstISA, ảnh vệ tinh chỉ số thực vật và ảnh vệ tinh bề mặt chứa nước. Với kết quả là bản đồ lớp phủ đô thị ở Việt Nam độ phân giải 500m. Trong đó, hai dữ liệu ảnh vệ tinh ánh sáng ban đêm DMSP-OLS và ảnh vệ tinh bề mặt không thấm nước EstISA có độ phân giải 1km. Cần áp dụng các phương pháp nội suy ảnh trong tiền xử lý dữ liệu, tăng độ phân giải ảnh lên 500m. 

2. Nội dung

2.1 Tổng quan

Tổng quan về dữ liệu viễn thám 

  • Nguyên lý thu nhận dữ liệu viễn thám
  • Phân loại viễn thám 
  • Các đặc trưng cơ bản của ảnh viễn thám 
  • Một số loại dữ liệu viễn thám nghiên cứu trong luận văn
  • Một số vấn đề trong tiền xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh

Bài toán phân loại lớp phủ đô thị ở Việt Nam và các vấn đề trong tiền xử lý dữ liệu ảnh đầu vào 

  • Dữ liệu đầu vào trong bài toán phân loại lớp phủ đô thị tại Việt Nam
  • Các vấn đề trong tiền xử lý ảnh bài toán phân loại lớp phủ đô thị tại Việt Nam 

Bài toán nghiên cứu đặt ra trong luận văn

  • Một số nghiên cứu về phương pháp nội suy
  • Bài toán nghiên cứu 
  • Ý nghĩa khoa học 
  • Ý nghĩa thực tiễn

Kết luận

2.2 Các phương pháp nội suy ảnh

Các khái niệm trong nội suy ảnh

  • Điểm ảnh 
  • Mức xám của ảnh 
  • Độ phân giải điểm ảnh 
  • Quan hệ giữa các điểm ảnh  Khoảng cách giữa các điểm ảnh 
  • Khái niệm tái chia mẫu ảnh (Image Resampling)
  • Khái niệm nội suy ảnh 

Một số vấn đề trong nội suy ảnh

Một số phương pháp nội suy ảnh 

  • Nội suy láng giềng gần nhất - Nearest Neighbor Interpolation
  • Nội suy song tuyến tính - Bilinear Interpolation
  • Nội suy xoắn bậc ba – Cubic Convolution (Bicubic)

Các chỉ số đánh giá, so sánh chất lượng ảnh

  • Sai số bình phương trung bình (MSE) 
  • Tỷ số tín hiệu cực đại/ nhiễu (PSNR)  
  • So sánh sự tương đồng cấu trúc (SSIM)

2.3 Mô hình thực nghiệm

Lựa chọn công cụ trong thực nghiệm

Thực nghiệm đánh giá tác động của các phương pháp nội suy với ảnh vệ tinh ánh sáng ban đêm DMSP–OLS
2013 và ảnh vệ tinh bề mặt không thấm nước ISA 2010

  • Trích xuất dữ liệu khu vực Việt Nam 
  • Thực nghiệm và đánh giá kết quả 

Đánh giá tác động của các kỹ thuật nội suy trong tiền xử lý dữ liệu ảnh viễn thám đến kết quả bài toán phân loại lớp phủ đô thị tại Việt Nam

  • Tính toán ngưỡng phân lớp và thực nghiệm
  • Kết quả

3. Kết luận

Hiện nay, các nguồn ảnh vệ tinh có độ phân giải cao thường không sẵn có hoặc có giá thành khá cao. Do đó, việc áp dụng kỹ thuật nội suy ảnh vệ tinh tăng độ phân giải, nâng cao chất lượng hình ảnh đối với cức dữ liệu vệ tinh có độ phân giải thấp (được cung cấp miễn phí hoặc có giá thành thấp) làm đầu vào trong các bài toán, nghiên cứu mang nhiều ý nghĩa về mặt kinh tế. Ngoài  ra, để giải quyết các vấn đề thực tế, xây dựng bản đồ chuyên đề  chính xác, thường cần đầu vào là các ảnh vệ tinh đa nguồn, đa độ phân giải. Việc sử  dụng kỹ thuật nội suy ảnh vệ tinh đưa ảnh về cùng độ phân giải là điều rất cần thiết. Trước nhu cầu đó, luận văn đã tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu về các phương pháp nội suy phổ biến như: Nội suy láng giềng gần nhất, nội suy song tuyến tính, nội suy xoắn bậc ba. Đánh giá tác động của phương pháp nội suy ảnh vệ tinh đối với bài toán phân loại lớp phủ đô thị tại Việt Nam theo phương pháp GLCMNO mở rộng – một trong những bài toán mang lại nhiều ý nghĩa về khoa học và thực tiễn hiện nay.

4. Tài liệu tham khảo

Trường ĐH Hàng Hải Việt Nam (2011), Bài giảng xử lý ảnh, Tr 13 – 16

Nguyễn Văn Hạt (2012), Luận văn thạc sĩ  “Nghiên cứu một số kỹ thuật nội suy ảnh”, Học Viện Bưu Chính Viễn Thông

Phan Thị  San Hà,  Lê Minh  Sơn (2007),  Ứng dụng phương pháp nội suy Kriging khảo sát sự phân b ố tầng đất yếu tuổi Holocene ở khu vực nội thành Thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí phát triển Khoa học và Công Nghệ

Lương Bá Mạnh, Nguyễn Thanh Thủy (2003), Nhập  môn xử lý ảnh số, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, Tr 9 –  11

GS. TS Võ Chí Mỹ  (2009),  Trắc địa đại cương, Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải, Tr 6

Nguyễn Thị Nguyệt (2009), Luận văn thạc sĩ “Nội suy ảnh và một số ứng dụng”, ĐH Thái Nguyên...

--- Nhấn nút TẢI VỀ hoặc XEM ONLINE để tham khảo đầy đủ nội dung Luận văn Thạc sĩ trên ---

Ngày:19/08/2020 Chia sẻ bởi:

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM