CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
3.3 Quy trình đánh giá chất lƣợng ảnh qua thông số MTF
Sau khi chất lƣợng ảnh đảm bảo chất lƣợng theo yêu cầu về SNR, dữ liệu ảnh đƣợc đánh giá chất lƣợng qua thông số MTF, Tƣơng tự nhƣ thông số SNR, mỗi hệ thống vệ tinh viễn thám quang học có một giá trị ngƣỡng MTF khác nhau (đối với VNREDSat-1, giá trị ngƣỡng MTF của hệ thống chụp ảnh là 0,08). Nếu giá trị tính tốn lớn hơn giá trị ngƣỡng thì dữ liệu ảnh đạt chất lƣợng và có thể đƣa vào sử dụng; nếu giá trị tính tốn thấp hơn giá trị ngƣỡng thì dữ liệu ảnh khơng sử dụng đƣợc. Quy trình đánh giá MTF đƣợc mơ tả nhƣ hình 3.5 dƣới đây.
Lấy mẫu Xác định ESF Xác định LSF Tính tốn MTF Đạt Khơng đạt Giá trị
ngưỡng MTF Đánh giá MTF Không sử dụng
Dữ liệu ảnh cấp cho người dùng Dữ liệu ảnh mức 1A (bãi kiểm định) Chiết tách cạnh Hình 3.5. Quy trình đánh giá MTF a. Dữ liệu ảnh mức 1A (bãi kiểm định)
Dữ liệu mức 1A sau đánh giá SNR đạt yêu cầu để đảm bảo tính đồng nhất của các ô mẫu đen trắng sẽ đƣợc dùng làm dữ liệu đầu vào cho việc đánh giá MTF.
Các dữ liệu để đánh giá thông số MTF đƣợc sử dụng trong nghiên cứu là dữ liệu VNREDSat-1, mức 1A, chụp bãi kiểm định tại Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk, Việt Nam. Ngoài ra các dữ liệu khu vực bãi kiểm định Salon de Provence, cộng hòa Pháp [60] để đánh giá quá trình hoạt động của vệ tinh, dữ liệu đƣợc thu thập liên tục từ năm 2015 đến nay. Bãi kiểm định Buôn Ma Thuột chỉ có dữ liệu hai thời điểm là 2017 và 2018. Các dữ liệu này đƣợc liệt kê trong bảng 3.1 dƣới đây.
Bảng 3.1. Dữ liệu được sử dụng đểđánh giá MTF
STT Ngày chụp Vị trí
1 10/7/2015 Bãi kiểm định Salon de Provence 2 25/4/2016 Bãi kiểm định Salon de Provence 3 07/8/2017 Bãi kiểm định Salon de Provence 4 20/4/2018 Bãi kiểm định Salon de Provence 5 25/7/2019 Bãi kiểm định Salon de Provence 6 24/6/2020 Bãi kiểm định Salon de Provence 7 15/6/2021 Bãi kiểm định Salon de Provence 8 14/11/2017 Bãi kiểm định Buôn Ma Thuột 9 02/11/2018 Bãi kiểm định Buôn Ma Thuột
b. Lấy mẫu
Vùng ảnh đƣợc lấy để làm dữ liệu cho q trình tính tốn MTF là vùng ảnh có chứa một cạnh tƣơng phản giữa hai ô màu đen và trắng, đƣợc đặt nghiêng một góc α so với các trục x và y của ảnh (xem hình 3.6). Giá trị của góc α đối với bãi kiểm định tại Salon de Provence là 14,9 [37] và bãi kiểm định tại Bn Ma Thuột là 15.
Hình 3.6. Hướng của cạnh trong hệ quy chiếu ảnh phục vụ tính MTF
Khoảng cách lấy mẫu đƣợc chọn theo sơ đồ trong hình 3.7 sau đây:
Hình 3.7. Lưới lấy mẫu ảnh Hàng ảnh 1 2 3 4
Lƣới lấy mẫu ảnh Lƣới lấy mẫu chuẩn
Khoảng cách lấy mẫu đến điểm ảnh lân cận đƣợc cho bởi giá trị p. Khoảng cách lấy mẫu đơn vị theo hai trục x và y là bằng nhau (do trong trƣờng hợp vệ tinh quang học quan sát trái đất hoạt động theo chế độ chổi đẩy nên độ phân giải theo hai trục là tƣơng đƣơng nhau). Giá trị của mỗi điểm ảnh trong hàng điểm ảnh sẽ đại diện cho hàm lan truyền cạnh ESF đƣợc lấy mẫu theo khoảng cách p. Từ một hàng ảnh sang hàng ảnh kế tiếp sẽ bị dịch một khoảng Δx do ảnh khu vực cạnh đƣợc chụp nghiêng góc so với đƣờng bay của vệ tinh. Giá trị Δx đƣợc tính theo cơng thức dƣới đây [30]:
Số lƣợng hàng ảnh trung bình lấy trong một cạnh đƣợc cho bởi:
Nhƣ vậy số hàng ảnh đƣợc sử dụng để lấy mẫu đối với bãi kiểm định Buôn Ma Thuột sẽ lần lƣợt là 3,732 hàng ảnh. Nhƣ vậy mỗi cảnh ảnh tại bãi kiểm định, số hàng ảnh đƣợc lấy mẫu là 4 hàng, các điểm ảnh đƣợc lấy đảm bảo tính đồng nhất và khơng bị ảnh hƣởng do nhiễu từ các điểm ảnh ở rìa của ơ mẫu. Các hƣớng lấy mẫu đƣợc mơ tả cụ thể nhƣ hình 3.8 sau đây:
Hình 3.8. Lấy mẫu đểđánh giá MTFc. Chiết tách cạnh c. Chiết tách cạnh
Đối với các bãi thử dạng cạnh nhƣ sử dụng trong nghiên cứu, phƣơng pháp chiết tách cạnh từ vùng mẫu đƣợc sử dụng là phƣơng pháp Canny [75,45] nhƣ đã trình bày trong mục 2.5.4, kết quả thu đƣợc đối với một vùng mẫu nhƣ hình 3.9 dƣới đây:
d. Xác định ESF
Một nhóm N hàng ảnh liên tiếp đƣợc sử dụng để tái tạo lại hàm lan truyền cạnh ESF, với N đƣợc xác định sao cho tổng độ dịch cạnh từ hàng thứ nhất đến hàng thứ N có giá trị tƣơng đƣơng với kích thƣớc biểu diễn của một điểm ảnh trên thực tế theo chiều x hoặc chiều y. Do độ dịch của cạnh tƣơng ứng với giá trị kích thƣớc một điểm ảnh biểu diễn trên thực thế có thể tƣơng ứng với một số khơng ngun hàng ảnh, số hàng ảnh đƣợc lấy theo điều kiện của cơng thức [56]:
Do đó cần xác định số N là số hàng ảnh sẽ sử dụng. Sau đó N hàng ảnh sẽ đƣợc lấy mẫu chồng chập để tái tạo lại hàm lan truyền cạnh ESF. Quá trình chồng chập đƣợc thực hiện theo cách: điểm ảnh 1 của hàng 1 đƣợc kế tiếp bởi điểm ảnh 1 của hàng 2, cứ nhƣ vậy cho đến điểm ảnh 1 của hàng thứ N, tiếp đó đến điểm ảnh 2 của hàng 1, điểm ảnh 2 của hàng 2…và điểm ảnh 2 của hàng N cho đến hết. Quá trình này đƣợc thực hiện nhƣ hình 3.10 trong đó mỗi hàng đƣợc dịch đi Δx so với hàng ảnh kềtrƣớc nó.
e. Xác định LSF
Sau khi xác định đƣợc ESF, LSF sẽ đƣợc tính tốn bằng hàm vi phân nhƣ sau:
Đƣờng cong ESF và LSF đƣợc minh họa trong hình 3.11 sau đây.
Hình 3.11. Ví dụ minh họa xác định ESF và LSF f.Tính tốn MTF f.Tính tốn MTF
MTF đƣợc xác định bằng cách sử dụng biến đổi Fourier đối với LSF. Đƣờng cong MTF có dạng nhƣ trong hình 3.12.
Hình 3.12. Ví dụ minh họa đường cong MTF g. Đánh giá MTF
Giá trị ngƣỡng của MTF đƣợc nhà sản xuất cung cấp, đƣợc xác định trên cơ sở hệ thống quang học đƣợc thiết kế cho mỗi loại vệ tinh khác nhau. Đối với vệ tinh VNREDSat-1, giá trị MTF ngƣỡng là 0,08. Nếu giá trị MTF tính tốn thấp hơn giá trị ngƣỡng thì dữ liệu ảnh không đảm bảo chất lƣợng và không đƣợc đƣa vào sử dụng. Nếu cao hơn giá trị ngƣỡng thì dữ liệu đƣợc tiến hành sản xuất ảnh.