Chương 3 Thực nghiệm ứng dụng tư liệu viễn thám trong công tác nghiên cứu hiện trạng lớp phủ rừng để giám sát các vùng mỏ lộ thiên
3.4.1 Các bước xử lý ảnh số
• Hiệu chỉnh phổ
Các dữ liệu vệ tinh viễn thám bị ảnh hưởng rất nhiều do độ nhạy của thiết bị thu nhận, điều kiện khí quyển, đường bay của vệ tinh... Hiệu chỉnh phổ là quá trình khôi phục các điều kiện môi trường tại thời điểm thu nhận.
Thông thường, sau khi nhập ảnh vào máy, ta khai báo một số thông số liên quan đến trạng thái khí quyển tại thời điểm thu nhận, góc phương vị mặt trời, hướng tia tới chụp ảnh... Một phần mềm chuyên dụng sẽ sử dụng các thông số này để hiệu chỉnh lại phổ của tấm ảnh.
68
• Nắn chỉnh hình học
Đây là quá trình tiền xử lý bắt buộc trong viễn thám. Nắn chỉnh hình học giúp ta xác định vị trí của dữ liệu ảnh vệ tinh trong một hệ tọa độ nào đó.
Nắn chỉnh hình học ảnh viễn thám thường là nắn ảnh theo bản đồ hoặc nắn ảnh theo ảnh. Nói chung công việc nắn chỉnh hình học bao gồm hai bước:
- Nội suy không gian nhằm chuyển tọa độ hàng cột của pixel về tọa độ địa lý
- Nội suy mức độ xám để xác định giá trị độ xám cho các pixel mới được nắn chỉnh
Nội suy không gian được tiến hành bằng cách xác định các điểm khống chế trên ảnh cần nắn và trên bản đồ sau đó tính toán tọa độ của mỗi pixel ảnh cần nắn qua một mô hình toán học. Mô hình được sử dụng trong nắn chỉnh hình học là mô hình vật lý hoặc mô hình hàm hữu tỷ. Trong các hệ thống đo ảnh thương mại như ERDAS (Mỹ), PCI (Canada), Z/I, v.v., đều cài các phần mềm xử lý ảnh vệ tinh cho hai mô hình hình học ảnh là mô hình tham số hay còn gọi là mô hình vật lý và mô hình hệ số phân thức RPC còn gọi là mô hình hàm hữu tỷ theo yêu cầu của khách hàng. Mô hình vật lý biểu diễn mối quan hệ trực tiếp giữa ảnh và thực địa thông qua các tham số quỹ đạo vệ tinh. Đây là mô hình chặt chẽ ứng dụng mô hình chuyển động Kepler đối với vệ tinh. Mô hình vật lý là mô hình phức tạp vì nó đòi hỏi cần biết cấu trúc chuyển động và hình dạng quỹ đạo của vệ tinh. Mô hình RPC là mô hình biểu diễn mối quan hệ gián tiếp giữa ảnh vệ tinh và thực địa thông qua các hệ số của đa thức. Mô hình RPC đơn giản không cần biết các tham số hình học của ảnh, song có độ chính xác thấp hơn so với mô hình vật lý.
• Tăng cường chất lượng ảnh
Tăng cường độ tương phản (Contrast Stretching): Hình ảnh vệ tinh thu được ở dạng gốc ban đầu chưa được hiệu chỉnh phổ, có độ tương phản thấp, ảnh tối và mờ, giá trị pixel chỉ ở trong khoảng từ 50 ÷ 140, khoảng từ 0 ÷ 49
69
và từ 141 ÷ 255 không được sử dụng. Vì vậy cần thiết phải tiến hành các bước tăng cường xử lý ảnh vệ tinh gốc để có được một hình ảnh rõ nét, có độ tương phản tốt, tận dụng được mọi giá trị trong khoảng sáng cho phép. Kỹ thuật xử lý ảnh số cho phép làm tăng hoặc giảm độ tương phản của ảnh viễn thám dạng số.
Đặt ngưỡng mức độ xám
Cắt mức độ xám
Giãn ảnh
Chuyển ngược mức độ xám
Phương pháp thao tác với các đối tượng không gian ảnh Lọc ảnh (Filtering) là thao tác tăng cường chất lượng hình ảnh mà giá trị độ xám của mỗi pixel được nội suy trong mối quan hệ phụ thuộc vào các pixel xung quanh. Lọc ảnh liên quan đến sự biến đổi giá trị độ xám của điểm ảnh. Một bức ảnh số chứa các thông tin tần số thấp và các thông tin tần số cao. Tần số thấp là các thông tin mô tả các đối tượng có sự thay đổi độ xám từ từ: hồ nước, rừng, ruộng lúa... Tần số cao là các thông tin mô tả các đối tượng có sự thay đổi độ xám đột ngột: kênh mương, đường ranh giới... Các phép lọc có thể chia ra lọc tần số cao, lọc tần số thấp... Phép lọc tần số thấp làm cho đường nét trở nên mềm mại, hình ảnh dịu. Lọc tần số cao nhấn mạnh sự thay đổi độ xám của các pixel, tôn đường gờ, ranh giới của các đối tượng.
Lọc ảnh
Phân tích Fourier
Các phương pháp thao tác với nhiều kênh ảnh
Trong xử lý ảnh số, việc phối hợp các tổ hợp kênh ảnh trong phân tích, giải đoán ảnh đem lại hiệu quả cao và hết sức tiện ích.
Tổ hợp chuyển đổi không gian màu
Tỷ số ảnh
Chỉ số thực vật
70
Phân tích thành phần chính