2.2.2 .Tư liệu ảnh hàng không, viễn thám
2.5. Xử lý ảnh và giải đoán, chiết tách thông tin từ ảnh viễn thám
2.5.2. Giải đốn, chiết tách thơng tin từ ảnh viễn thám
Giải đốn ảnh viễn thám là q trình tách thơng tin định tính cũng nhƣ định lƣợng của hình ảnh dựa trên các tri thức chuyên ngành hoặc kinh nghiệm của ngƣời giải đốn. Có hai phƣơng pháp giải đốn chủ yếu là: Phƣơng pháp giải đoán bằng mắt và phƣơng pháp giải đoán bằng xử lý số.
A) Phƣơng pháp giải đoán ảnh bằng mắt
Phƣơng pháp giải đoán ảnh bằng mắt với sự tham gia của tri thức con ngƣời thì mức độ đầy đủ, độ chính xác của kết quả phụ thuộc rất nhiều vào khả năng của ngƣời giải đoán, hiệu quả kinh tế thấp và tốn kém nhiều về các chi phí điều tra ngoại nghiệp.Giải đốn bằng mắt có thể áp dụng trong mọi điều kiện trang thiết bị.Giải đoán bằng mắt là việc sử dụng mắt thƣờng cùng với các dụng cụ quang học nhƣ kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp màu để xác định các đối tƣợng.Cơ sở để giải đoán bằng mắt là các chuẩn đốn đọc và khóa đốn đọc.
- Các chuẩn giải đốn ảnh vệ tinh: Nhìn chung có thể chia các chuẩn đốn đọc thành 8 nhóm chính sau:
+ Chuẩn kích thƣớc: Cần phải chọn tỷ lệ ảnh phù hợp để giải đốn. Kích thƣớc của đối tƣợng có thể xác định nếu lấy kích thƣớc đo đƣợc trên ảnh nhân với mẫu số tỷ lệ ảnh.
Hình 2.6. Sự khác nhau về kích thƣớc của các đối tƣợng
+ Chuẩn hình dạng: Hình dạng có ý nghĩa quan trọng trong giải đốn ảnh. Hình dạng đặc trƣng cho mỗi đối tƣợng khi nhìn từ trên cao xuống và đƣợc coi là chuẩn giải đoán quan trọng.
+ Chuẩn bóng: Bóng của vật thể dễ dàng nhận thấy khi nguồn sáng khơng nằm chính xác ở đỉnh đầu hoặc trƣờng hợp chụp ảnh xiên. Dựa vào bóng của vật thể có thể xác định đƣợc chiều cao của nó.
+ Chuẩn độ đen: Độ đen trên ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen. Mỗi vật thể đƣợc thể hiện bằng một cấp độ sáng nhất định tỷ lệ với cƣờng độ phản xạ ánh sáng của nó. Ví dụ: cát khơ phản xạ rất mạnh ánh sáng nên bao giờ cũng có màu trắng, trong khi cát ƣớt do độ phản xạ kém hơn nên có màu tối hơn trên ảnh đen trắng.
+ Chuẩn màu sắc: Màu sắc là một chuẩn rất tốt trong việc xác định các đối tƣợng. Ví dụ nhƣ: các kiểu lồi thực vật có thể đƣợc phát hiện dễ dàng ngay cả cho những ngƣời khơng có nhiều kinh nghiệm trong giải đốn hình ảnh khi sử dụng ảnh
D©n c-
hồng ngoại mầu. Các đối tƣợng khác nhau cho các tông màu khác nhau đặc biệt khi sử dụng ảnh đa phổ tổng hợp màu.
+ Chuẩn cấu trúc: Cấu trúc là một tập hợp của nhiều hình mẫu nhỏ. Ví dụ: một bãi cỏ khơng bị lẫn các lồi cây khác cho một cấu trúc mịn trên ảnh, ngƣợc lại rừng hỗn giao cho một cấu trúc sần sùi. Đƣơng nhiên điều này còn phụ thuộc vào tỷ lệ ảnh đƣợc sử dụng.
Hình 2.7. Cấu trúc gồ ghề của rừng tự nhiên (trái) và mịn của rừng trồng (phải) + Chuẩn phân bố: Chuẩn phân bố là một tập hợp của nhiều hình dạng nhỏ phân bố theo một quy luật nhất định trên toàn bộ ảnh và trong mối quan hệ với đối tƣợng cần nghiên cứu.
+ Chuẩn mối quan hệ tƣơng hỗ: Một tổng thể các chuẩn giải đốn mơi trƣờng xung quanh hoặc mối liên quan của các đối tƣợng nghiên cứu cung cấp một thơng tin giải đốn quan trọng.
- Khóa giải đốn: Tiêu chuẩn để phân biệt mộ đối tƣợng với các yếu tố giải đoán về đối tƣợng đó gọi là khóa giải đốn. Các khóa giải đốn dựa vào kinh nghiệm và kiến thức đƣợc thiết lập cùng những nghiên cứu trên một tấm ảnh cụ thể của ngƣời phân tích.Thơng thƣờng, các chuẩn đốn đọc nhận biết ảnh sẽ đƣợc xem xét kỹ để thiết lập nên khóa giải đốn, khóa gồm cả phần mơ tả và các thành phần của hình ảnh.
B) Phƣơng pháp phân loại tự động ảnh số
Phƣơng pháp phân loại ảnh số sử dụng các thuật tốn trên máy tính, cho kết quả tính tốn nhanh nhƣng nhìn chung mức độ sai sót cịn khá lớn kể cả trên ảnh quang học truyền thống cũng nhƣ trên ảnh radar. Phƣơng pháp này thƣờng áp dụng cho trƣờng hợp cần thơng tin nhanh chóng với mức độ chính xác khơng địi hỏi q khắt khe.Những phƣơng pháp phân loại ảnh số cơ bản, thƣờng đƣợc sử dụng là phân loại có giám sát và khơng giám sát.
Phân loại có giám sát: Quá trình đƣợc tiến hành nhƣ sau:
1. Xác định các loại đối tƣợng cần phân lớp
2. Tiến hành lựa chọn các vùng mẫu tiêu biểu cho các đối tƣợng lớp phủ trên ảnh cần phân loại. Những vùng mẫu sẽ đƣợc dùng để tính ra các thơng số thống kê nhƣ giá trị trung bình, độ lệch chuẩn, ma trận hiệp phƣơng sai cho mỗi lớp đối tƣợng. Những thơng số này sẽ đƣợc các thuật tốn phân loại sử dụng trong các bƣớc tiếp theo.
3. Cuối cùng, các thuật toán nhƣ khoảng cách ngắn nhất, hình hộp, khoảng cách ngắn nhất Mahanalobits và Xác xuất cực đại sẽ đƣợc sử dụng để gán các pixels cho các lớp.
Phân loại không giám sát
Phƣơng pháp phân loại không giám định sẽ sắp xếp các pixel vào các lớp hồn tồn dựa vào đặc tính phản xạ phổ tự nhiên của các đối tƣợng lớp phủ có mặt trên ảnh, các pixels đƣợc gộp chung vào một lớp thƣờng có giá trị phản xạ phổ gần giống nhau. Khác với phƣơng pháp phân loại có giám định, phƣơng pháp phân loại không giám định, không yêu cầu lựa chọn các vùng mẫu.Sau khi phân loại cần phải gán tên tƣơng ứng cho mỗi lớp.
Ảnh tổng hợp màu: Tƣ liệu ảnh dùng để giải đoán bằng mắt tốt nhất là ảnh tổng hợp màu.Đặc điểm cơ bản của ảnh tổng hợp màu là sự mã hóa bằng màu sắc các khác biệt về phổ của các đối tƣợng.Ở đây chuẩn giải đốn chính là sự tƣơng phản màu đƣợc nhấn mạnh nhờ sự lựa chọn một cách có ý thức phƣơngán tổng hợp
Hình 2.8.Giải đốn, chiết tách thơng tin trên ảnh vệ tinh SPOT 5 và cập nhật CSDL địa lý ở khu vực miền núi.
Hình 2.9. Giải đốn, chiết tách thơng tin trên ảnh vệ tinh SPOT 5 và cập nhật CSDL địa lý ở khu vực đồng bằng