Do sự chuyển động của sóng biển, do sự phong hóa của bản thân vết dầu qua thời gian và do đặc điểm thu nhận tín hiệu tán xạ phản hồi của vệ tinh siêu cao tần nên các vết dầu trên ảnh thường không đồng nhất về mức độ xám. Vì vậy, cần một phương pháp tách vết dầu với nhiều ngưỡng độ xám khác nhau. Trong nội dung luận án, nghiên cứu sinh đề xuất thử nghiệm với phương pháp nở vùng theo ngưỡng (region growing). Thuật toán của phương pháp nở vùng theo ngưỡng là bắt đầu từ các điểm gieo mầm và từ đó mở rộng vùng tìm kiếm phụ thuộc vào các điểm lân cận có cùng ngưỡng độ xám với điểm gieo mầm. Công thức (3.18) mô tả thuật toán nở vùng dựa vào giá trị độ xám của các điểm gieo mầm và của pixel đang xét [31]: i : if gm P R True zz T (3.18) Trong đó: i P R là tập hợp các pixel thuộc vùng cần tìm
T là hằng số. Trong trường hợp nở vùng theo ngưỡng thì giá trị T = 0 z là ngưỡng độ xám của pixel đang xét
zgm là ngưỡng độ xám của điểm gieo mầm
Trong thuật toán nở vùng được đề xuất đòi hỏi cần chọn các điểm gieo mầm trong vùng xét tại các vị trí ngưỡng độ xám khác nhau bên trong vết dầu (Hình 3.18). Mục tiêu của phương pháp nở vùng là tách được hoàn toàn vết dầu ra khỏi nền ảnh SAR đảm bảo giữ nguyên được hình dạng vết dầu và tính liên tục của vết
dầu trên ảnh.
Hình 3.18. Các điểm gieo mầm xác định bên trong vết dầu
Các điểm gieo mầm được xác định trực tiếp trên ảnh. Từ tọa độ của các điểm gieo mầm và ngưỡng độ xám tương ứng với các điểm gieo mầm trong vùng xét, thuật toán sẽ tìm kiếm các pixel có cùng mức độ xám với điểm gieo mầm dựa trên ma trận cửa sổ 3x3 và xét 8 điểm lân cận xung quanh điểm gieo mầm. Quá trình tìm kiếm sẽ dừng lại khi không có pixel nào thỏa mãn mức độ xám đã được xác định tại các điểm gieo mầm (tham khảo phụ lục 5).
Trên tư liệu ảnh thử nghiệm ALOS PALSAR (ERSDAC), mức xử lý 4.2 thu nhận ngày 20/04/2008, bằng phương pháp nhận dạng và phân loại bằng mắt đã phát hiện vết dầu tràn ngoài khơi tỉnh Bình Thuận tại tọa độ địa lý 9o37N và 109o38E (Hình 3.19a). Tốc độ gió trên bề mặt biển Đông tại thời điểm thu nhận ảnh tương đối thuận lợi cho việc phát hiện vết dầu trên biển trong khoảng 2.5m/s – 7.5m/s.
Quá trình thử nghiệm được tiến hành tách 03 vết dầu liền kề nhau trên ảnh SAR bằng thuật toán nở vùng. Kết quả tách vết dầu trên ảnh SAR được thể hiện trong Hình 3.19b.
(a) (b)
Hình 3.19. Kết quả sử dụng thuật toán nở vùng trên ảnh PALSAR (a) Vết dầu trên ảnh ảnh gốc; (b) Kết quả tách vết dầu bằng thuật toán nở vùng
Tuy nhiên, đối với những vết dầu đã chịu nhiều tác động của sóng biển sẽ không đồng nhất về mức độ xám thì đòi hỏi cần phải lựa chọn các điểm gieo mầm hợp lý. Trên Hình 3.20a là hình ảnh 01 vết dầu trên tư liệu ảnh ALOS PALSAR, mức xử lý 1.5 do hãng JAXA cung cấp thu nhận vào ngày 18/04/2007 được phát hiện gần đảo Hải Nam (Trung Quốc) với vị trí tọa độ địa lý 18o
34N và 108o17E. Tốc độ gió trên bề mặt biển tại vị trí phát hiện vết dầu là 0m/s – 2.5m/s. Như vậy, điều kiện khí tượng trên biển tại thời điểm quan sát lặng gió không thuận lợi cho việc phát hiện vết dầu trên ảnh SAR, hình ảnh vết dầu không tương phản với mặt biển. Trong trường hợp này, việc lựa chọn các điểm gieo mầm cần được thực hiện trên các ngưỡng độ xám khác nhau của vết dầu và kết quả tách vết dầu bằng thuật toán nở vùng được thể hiện trên Hình 3.20b là một vết dầu liên tục.
(a) (b)
Hình 3.20. Tách vết dầu trên ảnh ALOS PALSAR thu nhận ngày 18/04/2007 (a) Vị trí các điểm gieo mầm; (b) Vết dầu được tách bằng thuật toán nở vùng
So sánh kết quả tách vết dầu bằng phương pháp phân ngưỡng Huang và phương pháp nở vùng trên Hình 3.16 và Hình 3.19; Hình 3.17 và Hình 3.20 thì phương pháp nở vùng được đề xuất sẽ thích hợp với vết dầu có hình ảnh độ tương phản thấp so với mặt biển trên ảnh do ảnh hưởng bởi các điều kiện tự nhiên trên biển.