CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
3.4 Quy trình đánh giá chất lượng theo nhu cầu sử dụng
Mặc dù đảm bảo chất lượng theo thiết kế của hệ thống, tuy nhiên chất lượng ảnh có thể vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng. Căn cứ nhu cầu sử dụng và thông số kỹ thuật của dữ liệu ảnh, đề xuất các mức chất lượng tương ứng với giá trị MTF.
Hầu hết các hệ thống vệ tinh thực hiện đánh giá chất lượng ảnh thông qua các giá trị SNR, MTF mới chỉ dừng lại ở mức so sánh với thiết kế ban đầu mà chưa đề xuất mức chất lượng trên cơ sở nhu cầu của người dùng.
Quy trình đánh giá chất lượng theo nhu cầu sử dụng là một phần mới được đề xuất trong quy trình đánh giá chất lượng ảnh và được mơ tả trong hình 2.36 dưới đây, trong đó bao gồm các bước sau:
a. Dữ liệu ảnh cấp cho người dùng
Dữ liệu ảnh VNREDSat-1 có độ phân giải khơng gian tối đa là 2,5m đối với kênh tồn sắc và có khả năng tăng cường chất lượng ảnh bằng cách trộn dữ liệu toàn sắc và dữ liệu đa phổ (độ phân giải không gian 10m) để thu được dữ liệu ảnh có độ phân giải khơng gian cao (2,5m) và mang thêm thông tin về đối tượng được chụp ảnh.
b. Đánh giá phù hợp
Xuất phát từ nhu cầu thực tế sử dụng dữ liệu VNREDSat-1 trong việc thành lập, hiện chỉnh, xây dựng bản đồ chuyên đề,… ở các tỉ lệ 1:25.000, 1:50.000, đề xuất các mức đánh giá chất lượng dựa trên thông số MTF tương ứng như sau:
• Giá trị MTF trong khoảng < 0,15: mức xấu, khơng nên sử dụng
• Giá trị MTF trong khoảng 0,15-0,2: mức trung bình, nên sử dụng cho tỉ lệ 1:50.000 và nhỏ hơn
• Giá trị MTF > 0,2: mức tốt, có thể sử dụng cho tỉ lệ 1:25.000 và nhỏ hơn
c. Tăng cường chất lượng MTF của ảnh
Trong trường hợp dữ liệu ảnh có giá trị MTF thấp hơn yêu câu, ví dụ giá trị MTF là 0,15 trong khi yêu cầu sử dụng là tỉ lệ 1:25.000 thì cần thực hiện công tác tăng cường chất lượng ảnh, để đảm bảo chất lượng dữ liệu đáp ứng yêu cầu.
Bản chất của quá trình tạo ảnh hình học qua các hệ thống quang học là nhân chập hàm lan truyền điểm ảnh, và giá trị MTF là giá trị tuyệt đối của biến đổi Fourier của hàm làn truyền điểm PSF, nên để tăng cường chất lượng ảnh có thể sử dụng phương pháp nhân chập ngược.
PSF của một hệ thống quang học có thể được mơ tả bởi một hàm PSF(u,v,x,y). Hàm này sẽ chuyển một mảng đầu vào g(u,v) trong không gian vật thành mảng đầu ra R(x,y) trong không gian ảnh [49]
Với đa phần các hệ thống quang học, hàm PSF có để được xấp xỉ gần đúng bởi hàm Gaussian đối xứng tròn [1]
Trong đó x và y là toạ độ của điểm ảnh trong không gian ảnh ngang và dọc theo đường bay, u và v là toạ độ của vật được chụp trong không gian vật tương ứng. Thông số ο được xác định bởi kích thước điểm ảnh. Hồi đáp chuẩn hóa
Hình 3.13. Lan truyền cường độ bức xạ tại một điểm ảnh
Trên hình 3.13 cho thấy, cường độ bức xạ tại một điểm ảnh thu nhận bởi hệ quang học chụp ảnh là một hàm chồng chập của nhiều điểm ảnh lân cận. Các điểm ảnh càng xa điểm ảnh được xét càng có ít ảnh hưởng lên điểm ảnh này. Một điểm ảnh thu được một tín hiệu hồn hảo khi tín hiệu của điểm ảnh này chỉ do bức xạ chiếu đến đúng vật mà nó chụp sinh ra.
Do một hệ thống chụp ảnh bao gồm cả hệ thống quang học và đầu thu là một hệ thống rời rạc, với phần tử thu nhận ảnh nhỏ nhất là một điểm ảnh, phương trình PSF ở trên có thể được viết lại dưới dạng rời rạc. Theo hình trên, khi tính tốn mức bức xạ thu nhận được tại một điểm ảnh, chỉ xét mức bức xạ tại điểm ảnh đó và một vài đóng góp bức xạ từ các điểm ảnh lân cận. Gọi α là đáp ứng tích phân của đầu thu đối với bức xạ từ điểm ảnh đang xét và các điểm ảnh lân cận. được chuẩn hố bởi đáp ứng trung bình. PSF rời rạc trong khơng gian hai chiều có thể được viết lại thành [56]
Biểu diễn PSF dưới dạng rời rạc trong không gian hai chiều dưới dạng như trên, viết lại ma trận 3x3 trong phương trình trên trở thành {PSFi,j(α)}, i,j = 1,2,3, mối quan hệ giữa mức bức xạ thu nhận được tại một điểm ảnh sau khi đã có ảnh hưởng từ PSF tại mỗi điểm ảnh (p,l) (ngoại trừ các điểm ảnh tại rìa ảnh) là [94]
với p = 2,....,M-1 và l = 2,...,N-1, trong đó M và N lần lượt là số lượng điểm ảnh trên một hàng ảnh và số lượng hàng ảnh trên một cảnh ảnh.
Đối với ảnh viễn thám quang học, do ảnh được chụp từ khoảng cách rất xa, giới hạn phân biệt của một thiết bị quang học được tính như sau:
fcutoff = D/λF (3.9)
Theo đó, đóng góp của một điểm ảnh thứ i vào điểm ảnh thứ j trong khơng gian ảnh (x,y) được tính bởi:
Do mẫu vật được chụp g(u,v) có thể có độ phân giải khơng gian nằm trong hoặc nằm ngoài giới hạn phân biệt của hệ thống thu nhận ảnh, phương trình trên được xấp xỉ theo công thức nhân chập ngược trong phương trình 2.36 như sau:
Đối với một cảnh ảnh vệ tinh, mỗi hàng ảnh có thể chứa đến hàng ngàn điểm ảnh, một cảnh ảnh có thể chứa đến hàng chục ngàn hàng ảnh, số lượng phép tính phải tính theo phương trình trên là rất lớn.
Dữ liệu ảnh cấp cho người dùng Tiêu chí sử dụng Đánh giá phù hợp Không đạt Đạt Dữ liệu ảnh thỏa mãn yêu cầu
Hình 3.14. Quy trình đánh giá chất lượng theo nhu cầu sử dụngd. Dữ liệu ảnh thoả mãn yêu cầu d. Dữ liệu ảnh thoả mãn yêu cầu
Đây là dữ liệu ảnh đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của hệ thống chụp ảnh cũng như các tiêu chí của người dùng.