Đồ án nghiên cứu phương pháp lọc nhiễu dữ liệu ảnh SAR trong phân tích vết dầu trên biển

 MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 3 MỞ ĐẦU 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM SIÊU CAO TẦN 6 1.1 Những khái niệm cơ bản của viễn thám siêu cao tần 6   1.2. Đặc điểm tư liệu ảnh SAR 10 !"#$%$#&'()*+ ,-./012$#3 3,-./452$6$2$# 1.3. Đặc điểm tín hiệu siêu cao tần thu nhận trên biển 20 3789:;-;/+ 3,-./<=>*?@9;/ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN VẾT DẦU TRÊN BIỂN TỪ ẢNH SAR 22 2.1. Cơ sở khoa học của quá trình phát hiện vết dầu trên biển bằng tư liệu viễn thám siêu cao tần 22 ,-./0AB942$# CAB9;/D42$#3 2.2. Những ảnh hưởng trong quá trình phát hiện vết dầu trên biển từ tư liệu ảnh SAR 24 E4'".F@9;-;/G E4'>92$# 3E4' ./< GE4'A9;/H I,-./42$#&BJ*K<AB9;/3+  E4';'.LL<4)9;-;/3 2.3. Kết luận 32 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP LỌC NHIỄU DỮ LIỆU ẢNH SAR 34 3.1. Phương pháp lọc nhiễu 34 3*4M**1N13G 3OF"LP13 3.2. Nhiễu hạt tiêu trên ảnh SAR 43 3,-./>92$#G3 3QRF"*4M**12$#GI 3312$#G 3GSF1TUUG 3ISF1V9GH 3SF1QI+ 3 SF1I+ 3 SF1T2I 3.3. Đặc điểm lọc nhiễu ảnh SAR phục vụ phát hiện vết dầu trên biển 52 CHƯƠNG 4. THỬ NGHIỆM LỌC NHIỄU DỮ LIỆU ẢNH SAR 53 4.1. Cơ sở dữ liệu thử nghiệm 53 4.2. Kết quả thử nghiệm lọc nhiễu dữ liệu ảnh SAR 55 G,-./*5#%$2II GAN&I G3AN&*K<AB9;/+ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 3 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT $TW2X$BUBTBW;U92UU $2$#X$BUB2U$*U99U#B9 75W2–6U7UU59W;U92UU %2%X%UBU9*9YSZB[\ 52$X6U59*U2*U$UY7MN!]LZ^9J7K_\ 52$6X59U2UUY`52$6\ 5#2X59*U#UU2UY`5#2\ !! – 9a9b9a9UUY@9.*Kc b@*Kc\ !`X9a9bU99UUY@9.*Kcb @*KcB1\ C#VXCU9U*Ud9UNUY6"-*=\ #$%$#X#B%UU$B# #$#–#U$*U99U#B9Y!"9B9&'c\ 2C!X2*UdC9B!UBU9Y6.9\ 2$#X2U$*U99U#B9Y#B9&'()*\ 2#X2U#Y6e"<9\ `!–U99b9a9UUY@9.*KcB1b @*Kc\ ``XU99bU99UUY@9.*KcB1b@ *KcB1\ f2OXfBUgBUY7A.F.4h9F\ G MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đồ án `R.L.i@.4h;h;/9B]DSj]b@ LcLBL<>S/,Z]k9AZ.4h ;/ARS/,Z`]Lc4h==9 4)ZB9;/69[l.Kb`J =94)B9]>mU;/69]LZ= .i.4)K!4)B9]n.4)*LB;i@ ;/.B>];h%LZ@"]*RZ B9;/`]];i.F9o*@B9]9 ;/ 7mRc*9/L1LPbLP. .4)oBJ./]*RZB9m;/ ARb9.@@"#$%$##$%$#]" B>.Fb*p*N]^4.b9 1.LhAbLZi4'Kb4Mm9;- ;/]@.4h9F,K^][4./4 R4N19] *RZB9;/% ./l4)=> *?;F]BcB.F@ ;/>i9<AB0AB94@ cL;Rm;/=Nb>.Lc.F@N 90*K<AB9;/C4M***K<AB9;/D4 ]*)*;4R=&;?q X6=&4 X6A.U9 XCK<AB]A 7=&.4).=8Bc9 ./ 2$#9;/`N90=&042$#.r I .4)=&-;o=>^4014s;4R=& 4>;tm.8b1]u@49-j 7*4M**1.4)&BJA]*4M** QbV9bTUU…6b4@]*K<*4M**1 92$#*JJ*K<AB9;/D4 %.@bU.rc1.]“Nghiên cứu phương pháp lọc nhiễu dữ liệu ảnh SAR trong phân tích vết dầu trên biển” 2. Mục tiêu nghiên cứu XoM'L1][A"4'.A*K <AB9;/D42$# Xo*4M**192$#*JJ*K< AB9;/ 3. Nội dung của đồ án FB.??G4Mq X74Mq6(N X74Mq7M'L1*4M***AB9;/D 2$# X74M3qC4M**1B[2$# X74MGq6&1B[2$# O-Bm.r"job1t4Rh@>bLA ocA4.4)..9FB.?UvLZ9 Lt[A@598.4)cnB>Z 9;FZ]c.@@*LA;>.?*T]F U=.4);]tw;AMZ>0."Rc4RBs0 .m]/Z9SFZ9j.i;.? 5=K]Mx  CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM SIÊU CAO TẦN 1.1 Những khái niệm cơ bản của viễn thám siêu cao tần 1.1.1 Khái niệm về viễn thám siêu cao tần !0S4R@@ %@B];4R@RMB];4R@@0 8]@?>@@F" <N91 .4)oBJ9LP2@@;4R@B] @4./]Ll=NKb4b;J]LZi[ 4'hA];4R@jLZ@.4)`0b4 .]4<9"Z94hb ;]];/4"ZB9 C3+y++TIy3+  2 I y I 73 IX I  zGX3 I   XG  X   + IX  @ ;4R@ + + X + X + X3 S4R@Y\ 2{Q2|}~7$W6• S4R@ Y\ + G +  + + X + XG + X + X€ + X+ + X L   µ  ;/`;?;i.F] .F`;i.F@ ./4M c4`.Fc*9F? l4)@R."4)]<*?D." 4)SF.F.4)*K]>9•9]>> ]>LZ> SF.F>@B>4<]9B9 &'cYRAR – Real Aperture Radar\]9B9&'()*(SAR - synthetic aperture radar\]b9[o]* AB9;/;k4b]L1 4h&BJ4.F>&'( )*2$# 1.1.2 Nguyên lý thu nhận ảnh của viễn thám siêu cao tần `]LP<9B @@B];4R@=8*=nD.A%@B] ;4R@RMB];4R@@08]@?> @@4./]Ll=NKb4b;J]< i[4'hA9;/b.K][4./@ ]@jLZ@.4)`0b4 .]4<9"Z94hb ;]ZB9;/ !"?B>;i.F ]B>.F!"#$%$#]" B>.Fb?B><]"9B9&' cY#$#\]"9B9&'()*Y2$#\,-./" #$%$#v<U4R>4hYBUXL\Y!0\ € !0,-./>4h"9B9> ,F9F*JF].F9F.4h9-.8 ,F9F.4hv*JF]L#  ]#  Y!0\ #  4MoRRLR8b1] m?*@#  4MoRL= 8b1]m=?*@ !03,-./.F*K"9B9 X,F*K4RBNpveR.F9F=.4)9 B Y!03\].4)=.iUZoq  d c r τ = Y\ H 69.@q –".F τ XB]=< X,F*K*4Miv*JF].F'lXU].4) =.iUZoq az r R L λ = Y\ 69.@q λ X7B];4R@ T–,F9FlXU #–[lXU]."4) 6UZoY\0.F*KU4R*4Mi988*0 9cA0LZ/FlXU@L<4RR ]9b092$#*JF]"-*=YC#V\ 6"-*=*.4)ALA./9c?p-9F< 994h)*<=>*?.4).?h>lXU ,?h"-*=^*.R./98<=> *?%.@b"-*=*.4)ALA./<)*R.F*K U4R*4Mi az r ]".F/.F,.@@ ‚]B/FL] az v r PRF = B1UNP.> @9Lh[=<.4)9. ]9b@]B>@.D@[ <M ;]o9<UM;@.Db ; ]<8*Kc@.DY!0G\ + !0G,-./*Kc@.D %c] ./*Kc@.DbA;i .r>9*KcE*Kc.4)>;'4R*Kc @9.]@69"9B9>@G> *Kc]*Kc!!Y@9.*Kcb@ *Kc\b``Y@9.*KcB1b@*Kc B1\b!`Y@9.*Kcb@*KcB1\b`! Y@9.*KcB1b@*Kc\ 1.2. Đặc điểm tư liệu ảnh SAR 1.2.1. Hệ thống RADAR cửa mở tổng hợp `]LP<9B @@B];4R@=8*=nD.A,/K.F *K0lXU*@L<4RR4..@ 98L@c-6b^DL@Ll]]F **.r.4).49./K.F*Kb.@]c9.h "9B9&'()*Y2$#\78>>.F"2$#Bc 9ALA)**8<*?9Lh LB/[=<.4)9.6()*< v>]F<lXU98RY!0I\7< v.4)LZ*J*JF].F<=Z*tNP.>  [...]... của phương pháp quan trắc vết dầu trên biển bằng tư liệu ảnh SAR Vết dầu (a) Vết (b) nhiễu Vết dầu Hình 2.13 Phân biệt hình ảnh vết dầu và vết nhiễu trên ảnh SAR (a) Hình ảnh vết dầu; (b) Vết nhiễu khu vực lặng gió gần bờ 24 Phương pháp để phân biệt được vết dầu và vết nhiễu dựa vào những đặc điểm đặc trưng của vết dầu trên ảnh SAR Theo nghiên cứu của Cơ quan hàng không vũ trụ Châu Âu thì các vệt dầu. .. tư liệu viễn thám siêu cao tần, điều kiện khí tượng trên bề mặt biển và đặc tính lý hóa của vết dầu Những yếu tố trên cũng ảnh hưởng đến khả năng tự động phân tích vết dầu và vết nhiễu trên biển từ tư liệu ảnh SAR 34 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP LỌC NHIỄU DỮ LIỆU ẢNH SAR 3.1 Phương pháp lọc nhiễu 3.1.1 Khái niệm phương pháp lọc ảnh quang học Lọc ảnh là thao tác với các đối tượng không gian ảnh Phép lọc ảnh. .. gió hiện thời trên bề mặt biển, đặc trưng vật lý của vết đen, thông số hình dạng và vị trí của các vết đen trên ảnh để loại bỏ được các yếu tố nhiễu trong quá trình phân loại 2.2.5 Đặc điểm tư liệu ảnh SAR sử dụng phân tích vết dầu trên biển Tư liệu ảnh SAR được sử dụng trong các nghiên cứu phân tích vết dầu trên biển chủ yếu bao gồm tư liệu ERS-1,2, Radarsat, Envisat ASAR và ALOS PALSAR Trong đó bộ... hiện các vết dầu trên bề mặt biển 22 CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ KHOA HỌC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN VẾT DẦU TRÊN BIỂN TỪ ẢNH SAR 2.1 Cơ sở khoa học của quá trình phát hiện vết dầu trên biển bằng tư liệu viễn thám siêu cao tần 2.1.1 Đặc điểm hình ảnh vết dầu trên tư liệu ảnh SAR Khi xuất hiện vết dầu tràn trên biển thì độ nhớt của dầu sẽ làm giảm sự dao động sóng thẳng đứng của sóng biển tại vị trí vết dầu và kết... lượng tán xạ phản hồi tại các vết dầu sẽ như nhau trên cùng ảnh σ 0 Tuy nhiên, trên thực tế thì các dữ liệu như ALOS PALSAR được yêu cầu chuyển về giá trị σ 0 vẫn tồn tại ảnh hưởng này 2.2.4 Ảnh hưởng của các vết nhiễu trên biển Việc phân biệt chính xác vết dầu và vết nhiễu trên tư liệu ảnh SAR là mục tiêu của các phương pháp phân tích vết dầu đang được nghiên cứu và áp dụng trong các hệ thống giám sát... việc phân tích vết dầu trên ảnh SAR Ngoài ra, đặc điểm thu tín hiệu của vệ tinh siêu cao tần, kỹ thuật và mức xử lý ảnh tại các trạm thu ảnh vệ tinh cũng có ảnh hưởng đến chất lượng ảnh và khả năng phát hiện vết dầu trên tư liệu ảnh SAR 2.2 Những ảnh hưởng trong quá trình phát hiện vết dầu trên biển từ tư liệu ảnh SAR 2.2.1 Ảnh hưởng của tốc độ gió trên bề mặt biển Trước tiên, tốc độ gió trên bề mặt biển. .. pháp lọc nhiễu có thể làm giảm nhiễu hạt tiêu nhưng có thể làm mất những vết dầu nhỏ, hẹp và làm mờ đường biên của vết dầu Vì vậy, việc nghiên cứu lựa chọn phương pháp lọc nhiễu ảnh SAR trong nghiên cứu phát hiện vết dầu trên biển là cần thiết (a) (b) Hình 2.15 Ảnh hưởng của nhiễu hạt tiêu trên ảnh SAR (a) Dữ liệu gốc, (b) Ảnh sau khi sử dụng phép lọc nhiễu Mean 2.2.3 Ảnh hưởng của đặc điểm thu tín... nguồn phát trên ảnh SAR Các phương pháp nghiên cứu quan trắc vết dầu trên tư liệu ảnh SAR hiện nay chủ yếu sử dụng tư liệu ảnh đã được xử lý về giá trị σ 0 Việc đưa ảnh về giá trị σ 0 sẽ thuận tiện khi tiến hành phân ngưỡng các vết đen trong quá trình phân tích vết dầu trên tư liệu ảnh SAR Nếu giả thiết trong cùng một điều kiện lý tưởng về tốc độ gió trên bề mặt biển thì mức năng lượng tán xạ phản... nhiễm dầu xuất phát từ việc xả dầu trái phép của các tầu vận tải trên biển Đây cũng là đối tượng nghiên cứu chính của các hệ thống giám sát ô nhiễm dầu trên thế giới Đồng thời, việc nghiên cứu xây dựng phương pháp phát hiện vết dầu do việc xúc xả trái phép của các tàu di chuyển trên biển cũng là nội dung nghiên cứu chính của đồ án 2.1.2 Phát hiện vết dầu trên biển từ tư liệu ảnh SAR Trên bề mặt biển. .. việc phân tích vết dầu trên biển từ tư liệu viễn thám siêu cao tần dựa trên sự tương tác của sóng siêu cao tần và các dao động của sóng trên bề mặt biển Hình ảnh của bề mặt biển trên ảnh SAR là thể hiện sự phân bố của sóng tán xạ Bragg Hình ảnh của vết dầu tương phản so với bề mặt biển trên ảnh SAR là do sự suy giảm năng lượng tán xạ phản hồi của 33 sóng tán xạ Bragg tại vị trí vết dầu so với vùng biển