Đối tượng chính trong các nghiên cứu nhận dạng và phân loại vết dầu trên biển bằng tư liệu ảnh SAR là những vết dầu trên biển không rõ nguồn gốc, đặc biệt là các vết dầu tràn do xả dầu trái phép của các phương tiện lưu thông trên biển. Những vết dầu xuất hiện do nguyên nhân xả trái phép của các tàu thường có dạng hình tuyến kéo dài, dọc theo sự di chuyển của tàu xả dầu. Đây là đặc điểm hình dạng quan trọng để nhận dạng vết dầu trên biển từ tư liệu ảnh SAR. Đồng thời, đặc điểm hình dạng này cũng là đặc điểm chính để phân biệt giữa vết dầu và vết nhiễu trên ảnh. Chính vì vậy, các chỉ số hình dạng của vết dầu là những yếu tố quan trọng để nâng cao khả năng tự động nhận dạng và phân loại vết dầu trên biển từ tư liệu ảnh SAR.
Trong nội dung luận án, nghiên cứu sinh thử nghiệm tính toán tự động một số chỉ số hình dạng của vết dầu bao gồm diện tích, chu vi, chỉ số độ phức tạp của vùng, chỉ số hình dạng, độ lệch chuẩn giá trị độ xám của vết dầu, giá trị độ xám trung bình bên trong vết dầu, giá trị độ xám lớn nhất, giá trị độ xám nhỏ nhất.
- Chỉ số chu vi (P) (m): Chu vi của một vùng được xác định dựa trên việc xác định tổng khoảng cách giữa các điểm trên đường biên của vùng. Quá trình tính toán chu vi được thực hiện đối với từng vùng.
- Chỉ số diện tích (A) (m2): Diện tích của vùng được xác định theo công thức Simpson dựa vào giá trị tọa độ của các điểm trên đường biên của vùng theo công thức (3.19). 1 1 1 1 2 n i i i i S X Y Y (3.19)
Trong đó: Thứ tự của i tính theo thuận chiều kim đồng hồ, khi i=1 thì i-1=n. Giá trị X Yi, i là tọa độ điểm trên đường biên của vùng
Dựa vào chỉ số chu vi và diện tích của vùng có thể phân biệt được vết dầu và vết nhiễu. Các vết nhiễu do các vùng lặng gió ven bờ, vùng mưa giông trên biển… thường có kích thước rất lớn so với các vết dầu do xúc xả trái phép. Đồng thời, chỉ số diện tích và chu vi cho phép ước lượng được lượng dầu tràn trên mặt biển, từ đó đưa ra đánh giá về mức độ ô nhiễm dầu trên biển.
- Chỉ số hình dạng vùng (Sf): Chỉ số hình dạng của đối tượng là tỷ số giữa chiều dài của trục lớn và chiều dài trục bé của hình elip nhỏ nhất bao quanh vùng. Chỉ số hình dạng sẽ lớn khi vùng có dạng hình tuyến. Do đó, đối với những vết dầu do xúc xả trái phép sẽ có chỉ số hình dạng vùng lớn hơn các vết nhiễu.
- Chỉ số độ phức tạp của vùng (PT): Độ phức tạp của hình dạng đối tượng được xác định bởi công thức (3.20) [28]:
4
P C
A
(3.20)
Trong đó: P : Chu vi của đối tượng A: Diện tích của đối tượng
Chỉ số xác định độ phức tạp của vùng sẽ nhỏ nhất khi vùng có dạng hình tròn. Đây cũng là một chỉ số hình dạng để nhận dạng vết dầu trên biển do xả dầu trái phép từ tư liệu ảnh SAR.
- Chỉ số độ lệch chuẩn giá trị độ xám bên trong vết dầu (Osd): Độ lệch chuẩn của giá trị cường độ xám bên trong vết dầu được xác định theo công thức sau [31]:
2 1/2 1 1 1 n i i Osd x x n (3.21)
Trong đó: xi : giá trị cường độ xám của pixel bất kỳ bên trong vết dầu
x: giá trị cường độ xám trung bình bên trong vết dầu
Giá trị cường độ xám trung bình bên trong vết dầu được xác định theo công thức sau: 1 1 n i i x x n (3.22)
Trong đó: xi : giá trị cường độ xám của pixel bất kỳ bên trong vết dầu x : giá trị cường độ xám trung bình bên trong vết dầu
Công thức xác định độ lệch chuẩn giá trị độ xám bên trong vết dầu đặc trưng cho mức độ đồng nhất về độ xám bên trong vết dầu được phát hiện.
- Chỉ số giá trị trung bình độ xám bên trong vết dầu (Osm) được xác định theo công thức (3.22).
- Chỉ số giá trị độ xám lớn nhất bên trong vết dầu (Max)
- Chỉ số giá trị độ xám nhỏ nhất bên trong vết dầu (Min)