CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
4.1 Hiệu chỉnh bức xạ
4.1.1 Hiệu chỉnh DS
a. Đánh giá tín hiệu tối
Giá trị tín hiệu tối của thiết bị chụp ảnh trên vệ tinh chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện làm việc trên vũ trụ. Trong điều kiện thực tế, khi chụp ban ngày giá trị này bị nhiễu nhiệt do hoạt động của mặt trời; trong khi đó, vào ban đêm loại nhiễu này bị ảnh hưởng ít hơn. Do đó, đánh giá giá trị này được thực hiện trong điều kiện chụp ban đêm tại những vùng tối trên bề mặt Trái đất.
Các khu vực được coi là vùng tối trên bề mặt Trái đất là các khu vực ngoài đại dương với độ sâu lớn, trong điều kiện chụp ban đêm. Với những khu vực có điều kiện như trên, chúng được coi là vùng tối với mức phản xạ năng lượng gần bằng 0 và được sử dụng để đánh giá giá trị tín hiệu tối.
Hình 4.1. Vị trí và dữ liệu ảnh VNREDSat-1 để đánh giá DS
Trong nghiên cứu, sử dụng dữ liệu ảnh tại khu vực Đại Tây Dương (xem hình 3.1) để tiến hành đánh giá giá trị tín hiệu tối. Đây là vị trí đã được lựa chọn và sử dụng để đánh giá tín hiệu tối cho nhiều loại vệ tinh viễn thám độ phân giải cao và siêu cao như SPOT6/7, Kompsat,… [37,41] mà nhà sản xuất đã khuyến cáo; tại thời điểm chụp, khu vực không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ nguồn sáng. Các dữ liệu thu thập được liệt kê trong bảng 4.1 dưới đây.
Bảng 4.1. Dữ liệu ảnh VNREDSat-1 để đánh giá DS
STT Vị trí Ngày chụp Mục đích
1
Đại Tây Dương
15/09/2017
Làm cơ sở để đánh giá
2 20/09/2017
3 09/10/2017
4 26/05/2018 Đánh giá và hiệu chỉnh
Sau khi tính tốn, kết quả thu được sẽ thể hiện giá trị tín hiệu tối của thiết bị chụp ảnh tại mỗi kênh phổ; trong trường hợp này sẽ được thể hiện ở 5 kênh là 1 kênh toàn sắc và 4 kênh đa phổ (xem hình 4.2). Trong đó trục tung là giá trị tín hiệu tối tính theo lsb, trục hồnh là vị trí của các hàng cảm biến trên thiết bị chụp ảnh
Trên hình 4.2, đồ thị bên trái thể hiện giá trị tín hiệu tối của từng kênh ảnh của dữ liệu ảnh hiện thời đang được hiển thị tương ứng với 04 kênh ảnh VNREDSat-1 là Kênh toàn sắc (PAN), kênh B1, kênh B2, kênh B3 và kênh B4; đồ thị bên phải thể hiện giá trị trung bình của từng kênh ảnh của nhiều cảnh ảnh sử dụng trong quá trình đánh giá; trong trường hợp này là giá trị trung bình của các cảnh ảnh đã sử dụng (trong đó riêng đồ thị tính tốn cho kênh B1 được phóng to để thể hiện rõ hơn sự khác biệt giữa giá trị tín hiệu tối của từng kênh ảnh và giá trị trung bình).
Kết quả tính tốn giá trị tín hiệu tối cho từng kênh ảnhđược so sánh với giá trị tín hiệu tối đã tính tốn trong lần đánh giá trước đó. Trong nghiên cứu, dữ liệu đánh giá lần trước đó là bộ dữ liệu đánh giá của chu kỳ trước. Bộ dữ liệu này được sử dụng để làm dữ liệu chẩn so sánh với số liệu đánh giá lần này.
Kết quả so sánh sẽ được hiển thị dưới dạng đồ thị như trên hình 4.3, trong đó trục tung là giá trị sai số của giá trị tín hiệu tối tính theo lsb, trục hồnh là vị trí của các hàng cảm biến trên thiết bị chụp ảnh. Giá trị thể hiện trên đồ thị là giá trị khác biệt về tín hiệu tối trên từng kênh ảnh giữa 02 lần đánh giá. Phân tích dữ liệu khách biệt này sẽ cho phép chỉ ra sai số của tín hiệu tối tại hai thời điểm đánh giá khác nhau, từ đó đưa ra quyết định có tiến hành cơng tác hiệu chỉnh hay khơng.
Trên hình 4.3 thể hiện sai số giữa hai thời điểm đánh giá. Đối với từng kênh phổ cụ thể như sau:
- Tại kênh Pan: giá trị sai số tập trung chủ yếu trong khoảng 0-0,1 lsb, chỉ có một vài giá trị trên 0,1 và có điểm dị thường là cao trên 0,2.
- Tại kênh B1: Giá trị sai số khá nhỏ, chủ yếu là từ 0-0,1 lsb, thậm chí cịn chỉ có một vài giá trị lên đến 0,2 lsb, tối đa chỉ khoảng 0,25 lsb
- Tại kênh B2: Giá trị sai số cũng tương tự như kênh Pan, chủ yếu là từ 0-0,1 lsb, thậm chí cịn khơng có giá trị nào vượt q 0,15lsb
- Tại kênh B3: Giá trị sai số khá nhỏ, chủ yếu là từ 0-0,03 lsb, thậm chí chỉ có 1 vài giá trị nào lên vượt 0,1lsb, tối đa chỉ khoảng 0,122 lsb
- Tại kênh B4: Giá trị sai số tập trung chính trong khoảng 0-0,05 lsb, thậm chí khơng có giá trị nào vượt qua 0,095 lsb [31]
Hình 4.3. Sự khác biệt của giá trị tín hiệu tối
Hình 4.4. Sai số lớn nhất của giá trị tín hiệu tối giữa hai thời điểm đánh giá.
Đối với mỗi hệ thống vệ tinh viễn thám quang học khác nhau thì giá trị ngưỡng sai số giữa hai thời điểm đánh giá để tiến hành hiệu chỉnh sẽ khác nhau, tùy theo thiết kế ban đầu của chúng. Trong trường hợp này, đối với vệ tinh VNREDSat-1, giá trị này vẫn ở dưới ngưỡng sai số cho phép (0,5lsb) [31] (xem hình 4.4); điều này chứng minh từ lần đánh giá trước, hệ thống chụp ảnh vẫn đảm bảo hoạt động bình thường.
b. Hiệu chỉnh tín hiệu tối
Q trình hiệu chỉnh sẽ được thực hiện trên tất cả các kênh ảnh của dữ liệu thử nghiêm. Ảnh viễn thám sử dụng trong quá trình thử nghiệm hiệu chỉnh là ảnh
VNREDSat-1 chụp khu vực biển đêm (Đại Tây Dương), với 01 kênh ảnh toàn sắc (PAN) và 04 kênh đa phổ (MS).
Các kết quả thu được như sau:
- Đối với ảnh tồn sắc. Kết quả q trình hiệu chỉnh dịng tối đối với ảnh toàn sắc được thể hiện trên hình 4.5. Trong đó, phía bên trái là ảnh gốc trước khi hiệu chỉnh và phái bên phải là ảnh sau khi đã thực hiệu chỉnh giá trị sai số của dòng tối.
Kết quả cho thấy, ảnh trước khi hiệu chỉnh cho thấy giá trị tối ước tính khoảng từ 8- 16 và trên ảnh có những vệt sọc đen, trắng. Trong khi ảnh sau hiệu chỉnh, giá trị tối về gần ngưỡng bằng khơng.
Hình 4.5. Kết quả hiệu chỉnh dịng tối trên kênh PAN của ảnh VNREDSat-1
- Đối với kênh B1 (blue) kết quả hiệu chỉnh được thể hiện trên hình 4.6. Kết quả cho thấy, ảnh gốc trước khi hiệu chỉnh giá trị dòng tối dao động trong khoảng từ 9-16 với các sọc trắng-đen khá rõ nét; sau khi hiệu chỉnh giá trị dịng tối xuống ngưỡng thấp gần về 0 và trơng khá đồng đều.
Hình 4.6. Kết quả hiệu chỉnh dịng tối trên kênh B1 (blue) của ảnh VNREDSat-1
- Đối với kênh B2 (green), kết quả hiệu chỉnh như hình 4.7 với ảnh gốc bên trái và ảnh sau hiệu chỉnh phía bên phải. Tương tự như với kênh blue, giá trị dòng tối trên kênh green của ảnh gốc giao động trong khoảng từ 9-15, với những sọc trắng, đen rõ nét; sau khi hiệu chỉnh, giá trị dòng tối dao động trong khoảng từ 0.1-1.4.
Hình 4.7. Kết quả hiệu chỉnh dịng tối trên kênh B2 (green) của ảnh VNREDSat-1
- Đối với kênh B3 (Red), hình 4.8 thể hiện sự so sánh giữa ảnh trước và sau khi hiệu chỉnh dịng tối. Trên hình cho thấy, kênh B3 trước khi hiệu chỉnh có giá trị dịng tối trong khoảng từ 9 đến 15, tuy nhiên sau khi hiệu chỉnh giá trị này giảm xuống chỉ còn trong khoảng từ 0.1-1.5.
Hình 4.8. Kết quả hiệu chỉnh dịng tối kênh B3 (red) của ảnh VNREDSat-1
- Đối với kênh cận hồng ngoại B4 (NIR), kết quả trên hình 4.9 cho thấy giá trị dòng tối đã thay đổi đáng kể sau khi hiệu chỉnh, giảm từ khoảng 9-16 về khoảng dao động từ 0.1 đến 1.8.
Hình 4.9. Kết quả hiệu chỉnh dịng tối kênh B4 (NIR) của ảnh VNREDSat-1
Nhìn chung kết quả sau khi hiệu chỉnh cho thấy, dữ liệu ảnh sau khi hiệu chỉnh đã có giá trị dịng tối thấp hơn hẳn so với dữ liệu ảnh đầu vào. Điều này chứng minh các nhiễu dòng tối đã được xử lý và loại bỏ. Tuy nhiên, ảnh sau khi hiệu chỉnh giá trị dòng tối đã xuống ngưỡng rất thấp, nhưng vẫn chưa đạt mức 0 tuyệt đối. Điều này có thể do một số nguyên nhân:
- Thứ hai là do nhiễu nhiệt của chính bản thân hệ thống thu nhận ảnh (payload) và nguyên nhân này là không tránh khỏi.
Tuy nhiên và các giá trị này khá nhỏ, trong khả năng chấp nhận được.