CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
4.3 Đánh giá chất lượng ảnh VNREDSat-1 qua thông số MTF
4.3.1 Đánh giá chất lượng ảnh qua thông số MTF
Giá trị MTF được sử dụng để đánh giá độ sắc nét cũng như tương phản của dữ liệu ảnh. Trong quá trình hoạt động, giá trị này sẽ biến động theo chiều dọc và ngang với hướng bay của vệ tinh. Do đó cần thiết phải đánh giá giá trị này theo cả hai chiều.
Trong nghiên cứu, MTF được tính tốn thơng qua sử dụng hai bãi kiểm định là Buôn Ma Thuột của Việt Nam. Theo mỗi chiều, giá trị MTF cũng sẽ được tính tốn với việc chuyển đổi từ các ô đen sang ô trắng và ngược lại. Đồng thời, trước mỗi thời điểm chụp ảnh đều tiến hành đo giá trị phản xạ tại bề mặt các mục tiêu sử dụng để đảm bảo giá trị giống như thiết kế. Đối với bãi kiểm định Salon de Provence của Pháp, mặc dù được nhiều hệ thống vệ tinh sử dụng để tính toán, đánh giá chất lượng ảnh, tuy nhiên bãi kiểm định này nằm ở nước ngồi và cịn thuộc khu vực sân bay quốc phịng nên các cơng tác thu thập thơng tin liên quan khá phức tạp; mặc dù có dữ liệu ảnh chụp hàng năm, tuy nhiên do không thu thập được thơng tin đầy đủ về tình trạng bề mặt bãi thử nên nguồn dữ liệu này được sử dụng để tham khảo (kết quả xem thêm trong phụ lục 1)
Dữ liệu ảnh thu thập để tính tốn giá trị MTF được chụp vào đầu mùa khô năm 2017 và 2018, và được liệt kê trong bảng 4.5 (xem hình 4.19, 4.20). Đến năm 2019, do điều kiện bề mặt sơn bãi kiểm định không đảm bảo được độ phản xạ theo thiết kế nên không sử dụng để đánh giá.
Bảng 4.5. Dữ liệu ảnh VNREDSat-1 chụp bãi thử tại Buôn Ma Thuột
STT Ngày chụp Góc chụp
Nghiêng ngang Nghiêng dọc
1 14/11/2017 8,8286° 17,4998°
Ma Thuột ngày 14/11/2017
Hình 4.20. Dữ liệu ảnh VNREDSat-1chụp khu vực bãi kiểm định tại thành phố Buôn Ma Thuột ngày 02/11/2018
Đo đạc giá trị phản xạ bề mặt tại bãi kiểm định trước khi tiến hành thu nhận ảnh.
Để thuận lợi cho việc đo đạc và thống nhất, các ô mẫu được gán tên như hình 4.21 dưới đây. Thời điểm đo đạc đều được diễn ra vào khoảng cuối tháng 9, đầu tháng 10 năm 2017, 2018, trước khoảng 04 tuần so với thời điểm chụp ảnh bãi kiểm định.
Hình 4.21. Vị trí các ơ mẫu đánh giá MTF(a) và SNR (b) được kiểm tra phản xạ bề mặt
Kết quả sau khi đo đạc chứng minh các ô mẫu đảm bảo giá trị phản xạ theo thiết kế, được thể hiện trong bảng 4.6 sau đây (chi tiết xem trong phụ lục 2)
Bảng 4.6. Giá trị phản xạ của ô mẫu ở bãi kiểm định tại Buôn Ma Thuột
Thời điểm đo MTF SNR A B C D 1 2 3 4 2017 0,048 0,5 0,05 0,5 0,9 0,4 0,23 0,02 2018 0,059 0,6 0,058 0,54 0,85 0,42 0,27 0,04 Giá trị thiết kế 0,05 0,5 0,05 0,5 0,4 0,3 0,2 0,13
Theo thời gian chất lượng của lớp sơn bề mặt bãi thử có suy giảm. Số liệu đo đạc cho thấy chất lượng phản xạ của các ơ mẫu tuy có giảm một chút so với lúc đầu nhưng không ảnh hưởng tới chất lượng căn chỉnh của vệ tinh.
a. So sánh phương pháp tính tốn MTF đề xuất và của nhà sản xuất VNREDSat-1
Ngay sau khi vệ tinh VNREDSat-1 được đưa lên quỹ đạo, nhà sản xuất vệ tinh đã thực hiện tính toán MTF bằng phương pháp cạnh nghiêng với thuật toán tuyến tính để chiết tách cạnh từ bãi kiểm định tại Salon de Provence vào hai thời điểm 23/5/2013 và 26/5/2013.
Để so sánh hai phương pháp, nghiên cứu sinh sử dụng hai dữ liệu ảnh đã nêu trên để tính tốn giá trị MTF theo phương pháp cạnh nghiêng, chiết tách cạnh theo phương pháp Canny. Kết quả thu được mô tả trong bảng 4.7 sau đây
vệ tinh VNREDSat-1
Thời điểm Phương pháp MTF
Dọc hướng bay Ngang hướng bay
23/05/2013 Nhà sản xuất 0,17 0,19
Đề xuất 0,21 0,18
26/05/2013 Nhà sản xuất 0,19 0,22
Đề xuất 0,21 0,23
Giá trị MTF được tính tốn theo hai phương pháp khá tương đồng nhau, sự chênh lệch lớn nhất là vào thời điểm 23/5/2013 và theo chiều dọc hướng bay (giá trị chênh lệch là 0,4). Theo chiều ngang hướng bay và thời điểm 26/5/2013 thì sự chênh lệch là khơng lớn (giá trị chênh lệch khoảng 0,1-0,2).
b. Tính tốn giá trị MTF sử dụng bãi kiểm định tại Bn Ma Thuột
Các tính tốn tại bãi kiểm định Bn Ma Thuột cũng sẽ được tiến hành theo chiều dọc và ngang hướng bay, và các trạng thái chuyển đổi đen sang trắng và trắng sang đen (so sánh thông số kỹ thuật của bãi thử tại Buôn Ma Thuột và tại Salon de Provence được mô tả trong phụ lục 4).
- Theo chiều dọc hướng bay, kết quả tính tốn thể hiện trong bảng 4.8, 4.9 sau đây.
Bảng 4.8. Kết quả tính tốn MTF dọc hướng bay (chuyển từ đen sang trắng)
Năm Chuyển từ ô đen sang ô trắng
Lấy mẫu ESF LSF MTF
2017
Năm Chuyển từ ô trắng sang ô đen
Lấy mẫu ESF LSF MTF
2017
2018
Kết quả tổng hợp các giá trị MTF theo chiều dọc hướng bay được tổng hợp trong bảng 4.10 dưới đây. Các giá trị thu được khá tốt và cao hơn giá trị ngưỡng thiết kế ban đầu là 0,08.
Bảng 4.10. Kết quả tính tốn MTF theo chiều dọc hướng bay
Ngày chụp MTF Chuyển từ ô đen sang ô trắng Chuyển từ ơ trắng sang ơ đen Giá trị trung bình 14/11/2017 0.21 0.20 0.21 02/11/2018 0.19 0.20 0.20
đây
Bảng 4.11. Kết quả tính tốn MTF ngang hướng bay (chuyển từ đen sang trắng)
Năm Chuyển từ ô đen sang ô trắng
Lấy mẫu ESF LSF MTF
Bảng 4.12. Kết quả tính tốn MTF ngang hướng bay (chuyển từ trắng sang đen)
Năm Chuyển từ ô trắng sang ô đen
Lấy mẫu ESF LSF MTF
2017
2018
Kết quả tổng hợp các giá trị MTF theo chiều dọc hướng bay được tổng hợp trong bảng 4.13 dưới đây. Các giá trị thu được khá tốt và cao hơn giá trị ngưỡng thiết kế ban đầu là 0,08.
Bảng 4.13. Kết quả tính tốn MTF theo chiều ngang hướng bay
Ngày chụp MTF Chuyển từ ô đen sang ô trắng Chuyển từ ô trắng sang ơ đen Giá trị trung bình 14/11/2017 0.18 0.19 0.19 02/11/2018 0.24 0.20 0.22
Qua các bảng kết quả có thể thấy, cho đến thời điểm 2018, tức là sau 05 năm hoạt động theo tuổi thọ thiết kế, hệ thống vệ tinh VNREDSat-1 vẫn đảm bảo được chất lượng ảnh. Do các thời điểm sau 2018, bãi kiểm định tại Buôn Ma Thuột chưa đáp ứng được điều kiện về phản xạ tại các ô mẫu nên chưa có những đánh giá chất lượng ảnh sử dụng bãi kiểm định này. Thay vào đó, vệ tinh VNREDSat-1 sử dụng bãi thử ở Salon de Provence, tại Pháp, để đánh giá chất lượng ảnh (xem phụ lục 1, phụ lục 4). Kết quả tính
ngưỡng u cầu, nhưng đã có dấu hiệu bắt đầu suy giảm, cụ thể như minh họa trong hình 4.22 dưới đây.
Hình 4.22: Giá trị MTF sau 8 năm hoạt động của vệ tinh VNREDSat-1
Với kết quả tính tốn MTF hàng năm từ khi vệ tinh được phóng lên quỹ đạo đến thời điểm đánh giá, nghiên cứu sinh đề xuất chu kỳ đánh giá hệ thống thu nhận ảnh trên vệ tinh viễn thám quang học là 2 lần/năm.
Các giá trị MTF được tính tốn tại bãi thử Bn Ma Thuột sẽ được so sánh với các giá trị được tính tốn tại bãi thử Salon de Provence tại cùng thời điểm là năm 2017 và 2018. Qua đó đánh giá khả năng sử dụng bãi thử của Việt Nam. Các kết quả so sánh được thể hiện trong bảng 4.14 dưới đây.
Bảng 4.14. So sánh với các kết quả tính tốn MTF tại bãi kiểm định Salon de Provence và Buôn Ma Thuột
Thời điểm Vị trí bãi kiểm
định
Giá trị MTF
Dọc hướng bay Ngang hướng bay
2017 Buôn Ma Thuột 0.21 0.19
Salon de Provence 0.22 0.21
2018 Buôn Ma Thuột 0.20 0.22
Salon de Provence 0.23 0.23
Các giá trị MTF được tính tốn tại bãi kiểm định Buôn Ma Thuột và Salon de Provence khá tương đồng, sai lệch lớn nhất là 0,03 vào thời điểm 2018 theo chiều dọc hướng bay. Những thời điểm và hướng khác sai số chỉ là 0,01-0,02. Như vậy, bãi kiểm định Buôn Ma Thuột hồn tồn có thể được sử dụng để đánh giá chất lượng ảnh viễn
kiểm định.
Sự khác nhau giữa kết quả MTF khi sử dụng bãi kiểm định tại Buôn Ma Thuột và tại Salon de Provence có thể được giải thích như sau: do dữ liệu đầu vào để tính tốn là dữ liệu ảnh mức 1A chưa thực hiện hiệu chỉnh khí quyển, do vậy điều kiện khí quyển tại hai khu vực có ảnh hưởng nhất định đến kết quả.