ảnh SAR
Phương pháp nhận dạng và phân loại vết dầu trên biển từ tư liệu viễn thám siêu cao tần là một quá trình bao gồm nhiều bước xử lý khác nhau như bước tiền xử lý ảnh; tách vết đen trên ảnh; vector hóa đường biên vết dầu; nhận dạng và phân loại vết dầu và vết nhiễu. Dựa trên các kết quả nghiên cứu đã đạt được, nghiên cứu sinh đề xuất phương pháp nhận dạng và phân loại vết dầu trên biển từ tư liệu ảnh SAR với 2 quy trình xử lý dựa trên đặc điểm của vết dầu trên ảnh SAR. Nội dung của 2 quy trình nhận dạng và phân loại vết dầu trên ảnh SAR được thể hiện trong Hình 3.27 và Hình 3.28.
Quy trình được thể hiện trong Hình 3.27 áp dụng đối với những vết dầu mới xả, hình ảnh vết dầu trên ảnh SAR tương phản so với hình ảnh vùng biển xung quanh. Quy trình được thực hiện theo phương pháp nhận dạng và phân loại tự động. - Bước tiền xử lý ảnh bao gồm các bước xử lý để loại bỏ những ảnh hưởng nhiễu trên tư liệu ảnh SAR, đặc biệt đối với tư liệu ảnh SAR khi quan sát trên biển và trong chế độ đường chụp rộng. Bước tiền xử lý ảnh là bước chuẩn bị tư liệu ảnh cho các bước xử lý tiếp theo.
- Bước tách vết đen được thực hiện hoàn toàn tự động sử dụng thuật toán phân ngưỡng Huang. Kết quả của bước tách vết đen là dữ liệu ảnh các vết đen trên ảnh SAR bao gồm vết dầu và vết nhiễu được lưu dưới dạng ảnh nhị phân.
- Bước nhận dạng và phân loại vết dầu và vết nhiễu bao gồm 2 bước chính là bước vector hóa đường biên các vết đen, tính toán các chỉ số hình dạng của từng vết và bước nhận dạng, phân loại vết dầu và vết nhiễu. Phương pháp nhận dạng và phân loại vết dầu và vết nhiễu được thực hiện dựa trên phân tích các chỉ số hình dạng của từng vết. Việc nhận dạng và phân loại vết dầu và vết nhiễu có thể thực hiện trong các phần mềm GIS hoặc sử dụng phân loại có kiểm định bằng mô hình mạng nơ-ron nhiều lớp MLP với đầu vào là các chỉ số hình dạng của các vết.
Hình 3.27. Phương pháp tự động nhận dạng và phân loại vết dầu trên biển
Tách vết đen
Chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu sang GeoTIFF
Loại bỏ đất liền, hải đảo Hiệu chỉnh ảnh hưởng xa-gần
nguồn phát sóng Lọc nhiễu ảnh SAR
Tự động phân ngưỡng Huang Ảnh tách vết đen
(dạng nhị phân)
Vector đường biên các vết đen Tính chỉ số hình dạng
các vết đen
ArcGIS hoặc mô hình mạng nơ-ron MLP
Nhận dạng và phân loại vết dầu và vết nhiễu Bắt đầu Tiền xử lý ảnh Nhận dạng và phân loại vết dầu và vết nhiễu Kết thúc Đọc dữ liệu ảnh SAR
Hình 3.28. Phương pháp bán tự động nhận dạng và phân loại vết dầu
Quy trình được thể hiện trong Hình 3.28 áp dụng đối với những vết dầu đã tồn tại lâu trên biển. Trong thực tế, khi vết dầu tồn tại lâu trên bề mặt biển sẽ chịu
Tách vết đen
Chuyển đổi khuôn dạng dữ liệu sang GeoTIFF
Loại bỏ đất liền, hải đảo Hiệu chỉnh ảnh hưởng xa-gần
nguồn phát sóng Lọc nhiễu ảnh SAR
Chọn điểm gieo mầm bên trong vết dầu
Ảnh tách vết đen (dạng nhị phân) Vector đường biên và tính chỉ số vết dầu
Phân tích, khoanh vùng vị trí vết dầu Nhận dạng và phân loại
vết dầu và vết nhiễu bằng phương pháp giải
đoán trực tiếp trên ảnh
Bắt đầu Tiền xử lý ảnh Nhận dạng và phân loại vết dầu và vết nhiễu Kết thúc Đọc dữ liệu ảnh SAR Thuật toán nở vùng
tác động của nhiều yếu tố trên biển như các điều kiện khí tượng, thủy văn trên biển, dao động của sóng biển, tốc độ gió trên biển quá nhỏ (nhỏ hơn 2.5m/s) và quá lớn (lớn hơn 12.5m/s) và tính chất lý hóa của dầu…Vết dầu trong trường hợp này đã bị phân rã nên hình ảnh vết dầu trên ảnh SAR không còn rõ nét, không tương phản so với vùng biển và có nhiều ngưỡng độ xám trên cùng một vết dầu nên việc tự động tách vết đen trên ảnh rất khó khăn. Trong trường hợp này việc nhận dạng và phân loại vết dầu và vết nhiễu được giải đoán trực tiếp trên ảnh bởi các chuyên gia phân tích. Vết dầu được tách ra khỏi ảnh SAR bằng thuật toán nở vùng.