Bài giảng Viễn thám ứng dụng - Chương 2: Chuyển đổi ảnh

Nội dung text: Bài giảng Viễn thám ứng dụng - Chương 2: Chuyển đổi ảnh

1. Chöông 2 CHUYEÅN ÑOÅI AÛNH GIÔÙI THIEÄU Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 1
2. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Laønhöõngthaotaùcnhaèmlaømnoåibaätcaùcñoáitöôïng trongaûnhsaochongöôøigiaûiñoaùnaûnhdeãñoïc,deã nhaänbieátsovôùiaûnhgoác Caùcphöôngphaùpcuïtheå:bieánñoåicaápñoäxaùm, chuyeånñoåihistogram,toåhôïpmaøu,chuyeånñoåiHIS, Saukhihieäuchænhböùcxaï,aûnhvaãnchöañaûmbaûo toáiöuchovieäcgiaûiñoaùnbaèngmaétVìvaäy,vieächieäu chænhcöôøngñoäsaùng,ñoätöôngphaûnaûnhlaøcaànthieát vaøtuøythuoäcvaøotöøngöùngduïngcuïtheåñeåphaântích caùcñoáitöôïngtrongaûnh. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåicaápñoäxaùm: -Laøkyõthuaättaêngcöôøngchaátlöôïngaûnhñôngiaûn. -Nhaèmbieánñoåikhoaûnggiaùtròcaápñoäxaùmbanñaàu cuûaaûnhgoácsangmoätkhoaûngmôùigiuùpphaânbieätcaùc ñoáitöôïngdeãdaønghôn -Vieäcbieánñoåicaápñoäxaùmlaømtaêngñoätöôngphaûn giöõacaùcñoáitöôïng,laømchohìnhaûnhroõneùthôn -Toångquaùtveàpheùpbieánñoåicaápñoäxaùm,coùtheå moâtaûbaènghaømsoá:y=f(x)vôùixlaøgiaùtròñoäsaùng(hay caápñoäxaùm–BV,DN)cuûaaûnhgoácvaøylaøgiaùtròñoä saùng(haycaápñoäxaùm–BV,DN)cuûaaûnhñaõbieánñoåi Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 2
3. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåicaápñoäxaùm: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH 1Bieánñoåicaápñoäxaùm: Trongcaùcpheùpbieánñoåicaápñoäxaùmthìpheùpbieán ñoåituyeántínhlaøthöôøngñöôïcsöûduïng Haømsoámoâtaû:y=ax+b Giaùtròñoäsaùngcuûacaùcpixeltreânaûnhmôùiñöôïctính theocoângthöùc: ymax - ymin y = (x - xmin ) + ymin xmax - xmin Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 3
4. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåicaápñoäxaùm: Khiaùpduïngphöôngphaùpnaøy,caùcvuøngsaùngtrôû neânsaùnghôn,toáitrôûneântoáihôn à giuùpgiaûiñoaùnbaèng maétTuynhieân,khi2pixellaâncaäncoùgiaùtròcheânhnhau lôùnseõlaømchoaûnhtrôûneântöôngphaûnquaùmaïnh. Ñeåkhaécphuïc,tabieánñoåidöïatreânñoäleächchuaån vaøgiaùtròtrungbình. Haømbieánñoåinhösau: S y y = (x - xm ) + ym Sx Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåicaápñoäxaùm: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 4
5. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: Histogram(bieåuñoàcaápñoäxaùm)moâtaûsöïphaânboá giaùtròñoäsaùngcuûaaûnhtheosoálöôïngpixelmangcuøng moätgiaùtròñoäsaùng Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 5
6. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: Histogramvaøtínhchaátcuûaaûnh Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: AÛnhtoái Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 6
7. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: AÛnhsaùng Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: AÛnhcoùñoätöôngphaûnthaáp Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 7
8. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: AÛnhcoùñoätöôngphaûncao Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: PhöôngphaùpquaânbìnhHistogram: Caùcböôùcthöïchieän: -Tínhbieåuñoàcaápñoäxaùmtíchluõy(cumulative histogram)cuûaaûnhgoác; -NhaânbieåuñoàcaápñoäxaùmtíchluõychoheäsoáL-1/N roàilaømtroønsoávôùiNlaøsoálöôïngpixelvaøLlaøsoálöôïng caápñoäxaùm(giaùtròñoäsaùng); -Vôùimoãigiaùtròñoäsaùngcuûaaûnhgoáctaseõñöôïcgiaù tròmôùitöôngöùngôûböôùcthöù2. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 8
9. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: Víduï:HistogramcuûaaûnhgoácvôùiN=24vaøL=16 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415 Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: BieåuñoàCaápñoäxaùmtíchluõy(Cumulativehistogram) 25 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415 Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 9
10. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: Nhaânbieåuñoàcaápñoäxaùmtíchluõychoheäsoá(L-1)/N, roàilaømtroønsoá,tañöôïc: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415 1 2 5 9 141819191919191919202324 0.63 15 33 5.63 8.75 115 11.88 11.88 11.88 11.88 11.88 11.88 11.88 12.50 14.40 15.00 1 1 3 6 9 1112121212121212131415 Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: Ñoáichieáuvôùigiaùtròñoäsaùngcuûaaûnhgoác,tañöôïc: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415 1 1 3 4 5 4 1 0 0 0 0 0 0 1 3 1 1 1 3 6 9 1112121212121212131415 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415 0 2 0 3 0 0 4 0 0 5 0 4 1 1 3 1 Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 10
11. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: TañöôïcHistogramcuûaaûnhñaõbieánñoåi 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415 Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: AÛnh cuõ AÛnh môùi Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 11
12. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Bieánñoåihistogram: PhöôngphaùpchuaånhoùaHistogram: Laøkyõthuaätbieánñoåihistogramaûnhgoácñeånhaänaûnh môùicoùhistogramphaânboáchuaån. Phöôngphaùpnaøychæaùpduïngchoaûnhcoùphaïmvi bieánñoåicaápñoäxaùmthaáp. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Hieånthòmaøudöõlieäuaûnhveätinhñoùngvaitroøraát quantroïngtrongvieäcgiaûiñoaùnaûnhbaèngmaét Maétngöôøiquansaùtchæcoùtheåcaûmnhaänñöôïcsoùng ñieäntöøtrongphaïmviböôùcsoùngtöø0,4–0,7mm Khiaùnhsaùngvaøomaétngöôøi,caùcteábaøohìnhnoùn keùmnhaïyvôùiaùnhsaùngvaøcoù3loaïiöùngvôùi3böôùc soùngRed,Green,Blue. Caùcteábaøohìnhqueraátnhaïyvôùiaùnhsaùngnhöng chæcaûmnhaänñöôïcaùnhsaùngñônsaéc(traéng/ñen). Nhaänthöùcmaøusaéccuûaconngöôøicuõnglaøquaùtrình taâmlyù. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 12
13. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Khihieånthòmaøutreânmaùytính,ngöôøitacuõngxaây döïngtreân3maøucôbaûnñoù. AÛnhveätinhquanghoïcbaogoàmaûnhtoaønsaéctreân moätkeânhphoåvaøaûnhñaphoåñöôïcthunhaäntreânnhieàu keânhphoå Ñeåhieånthòmaøuaûnhveätinhthöôøngsöûduïng2 phöôngphaùpcôbaûn: -Phöôngphaùptoåhôïpmaøu; -Phöôngphaùphieänthòmaøugiaû. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Phöôngphaùptoåhôïpmaøu: Pheùp coäng maøu Pheùp tröø maøu Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 13
14. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Phöôngphaùptoåhôïpmaøu: -Toåhôïpmaøutöïnhieân(TrueColor): KeânhRed à Red KeânhGreen à Green KeânhBlue à Blue -Toåhôïpmaøusai(FalseColor):3keânhbaátkyøvaøo3 maøuRed,GreenvaøBlue Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Phöôngphaùptoåhôïpmaøu: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 14
15. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Toåhôïpmaøutöïnhieân: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Toåhôïpmaøuhoàngngoaïi: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 15
16. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: HeämaøuHIS(Munsell):Hue,Saturation,Intensity Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: ChuyeånñoåitöøheämaøuRGBsangHSI: æ b ö H = arctanç ÷ ì 1 èa ø a = R - (G + B) ï 2 S = a 2 + b 2 Vôùi: í 3 ïb = (G - B) (R + G + B) îï 2 I = 3 Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 16
17. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: MoáiquanheägiöõaheäRGBvaøheäHSI: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Phöôngphaùphieånthòmaøugiaû(PseudoColor): Trongtröôønghôïpaûnhchæcoùmoätkeânhphoå,taaùp duïngphöôngphaùphieånthòmaøugiaû Phöôngphaùpnaøyñöôïcsöûduïngphoåbieánñeåhieånthò aûnhsauphaânloaïi AÛnhñöôïchieänthòmaøugiaûbaogiôøcuõngkeømtheo baûnchuùgiaûimaøu. Khisöûduïngphöôngphaùphieänthòmaøugiaûcaànphaûi naémvöõngthoângtintreânkeânhaûnhhoaëcñaëctínhphaûn xaïphoåñeåchoïnmaøugaùnchocaùcgiaùtròcaápñoäxaùm. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 17
18. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Phöôngphaùphieånthòmaøugiaû(PseudoColor): Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: Phöôngphaùphieånthòmaøugiaû(PseudoColor): Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 18
19. TAÊNG CÖÔØNG CHAÁT LÖÔÏNG AÛNH Hieånthòmaøu: ChæsoáOIF(OptimiumIndexFactor): Doquaùtrìnhtoåhôïpmaøuchæsöûduïng3keânhaûnh, trongkhicaùckeânhkhaùcvaãnchöùalöôïngthoângtincaàn thieátnhöngkhoângñöôïctheåhieänMaëtkhaùcvieäcchoïn keânhñeåphoáihôïpmaøulaøraátñadaïng. Chavezvaøcaùccoängsöï(1982)ñaõñeàxuaátchæsoáOIF nhaèmxaùcñònhbakeânhaûnhtoátnhaáttrongsoácaùc keânhCoângthöùctínhnhösau:3 åSk k=1 OIF = 3 å Abs(rkl) k=1 Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng LOÏC KHOÂNG GIAN Treânaûnhsauphaânloaïithöôøngcoùhieäntöôïng“muoái vaøtieâu”hoaëcaûnhgoácdosaisoáphaùtsinhtrongquaù trìnhtruyeàndöõlieäuKeátquaûlaøaûnhkhoângñöôïcmòn,laøm aûnhhöôûngñeánvieäctaùchthoângtintöøaûnh Doñoù,vieäcduøngcaùccöûasoåloïc(ñöôïcgoïilaøloïc taànsoákhoânggian)nhaèmloaïinhöõnggiaùtrònhieãuñoùvaø taïoaûnhmôùimònhônsovôùiaûnhgoác Caùcphöôngphaùp:loïctaànsoáthaáp,loïctaànsoácao, loïctaùchbieânhaydoïctheohöôùng, Tuøythuoäcvaøomuïctieâuvaøloaïiaûnhkhaùcnhaumaø choïncaùcphöôngphaùploïckhaùcnhau. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 19
20. LOÏC KHOÂNG GIAN Loïctaànsoáthaápñöôïcsöûduïngñeåloaïitröøhieäntöôïng nhieãuhaïttreânaûnhAÛnhmôùiñöôïcnhaänseõmònhônsovôùi aûnhgoác Khicaànnhaánmaïnhcaùcñoáitöôïngquantaâmhoaëc phoùngñaïiñeåtaïosöïsaécneùtñoáivôùimoätsoáchitieáttreân aûnh,taduøngphöôngphaùploïctaànsoácao Loïctheohöôùng(coønñöôïcgoïilaøloïctaùchbieân) duøngñeåtaùchnhöõngbieánñoåirôøiraïchoaëclaømnoåibaät nhöõngvaättheåôûbieântreânaûnh Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng LOÏC KHOÂNG GIAN Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 20
21. BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH Bieánñoåisoáhoïc: Laøcaùcpheùpbieánñoåitaïoaûnhmôùibaèngcaùchsöû duïngcaùcpheùptoaùnsoáhoïcñôngiaûn(coäng,tröø,nhaân, chia) Choïn2keânhthíchhôïpvaøaùpduïngpheùptínhsoá hoïcKeátquaûseõtaïoaûnhmôùicoùtheåsöûduïnghieäuquaû trongvieäcgiaùmsaùtröøng,taùchbieánñoängveàloaïihìnhsöû duïngñaát,cheânhleächnhieätñoähoaëcloaïitröønhieãutreân aûnh. Pheùpchiañöôïcsöûduïngkhaùphoåbieánñeåtaïoaûnhtyû soánhaèmloaïitröøboùngraâmdoaûnhhöôûngcuûañòahình, taùchñaëctínhcaùcyeáutoáñòachaát,nhaánmaïnhcaùcñoái töôïngcaànquantaâmBVij(Ratio) =BVijK /BVijL Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH Bieánñoåisoáhoïc: Moätsoávíduïveàaûnhtyûsoá,ñoáivôùiaûnhLandsat: -Ñeånhaánmaïnhvuøngthaûmthöïcvaät(Band4/Band3) -Ñeåphaânbieätroõñaátvaønöôùc(Band5/Band2) -ÖÙngduïngtrongnghieâncöùuñòachaát(Band5/Band 3)hoaëc(Band1/Band7) LöuyùtrongtröôønghôïpgiaùtròBVijL baèng0,tacoùtheå thaygiaùtrònaøybaèng1. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 21
22. BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH ChæsoáthöïcvaätNDVI: Bieán ñoåi aûnh döïa treân chæsoá thöïc vaät NDVI (NormalizedDifferenceVegetationIndex) laødaïngñaëc bieätcuûaaûnhtyûsoánhaèmnhaánmaïnhcaùcvuøngthöïc phuûtreânaûnh NgöôøiñeàxuaátñaàutieânlaøRousevaøcaùccoängsöïvaøo naêm1973 (BVij4 - BVij3) CoângthöùctínhvôùiaûnhLandsat: NDVI = Tröôønghôïptoångquaùt: (BVij 4 + BVij3) NDVI = (NIR –Red)/(NIR + Red) GiaùtròNDVIcaønglôùnñoáivôùinhöõngvuøngcoùñoäche phuûthöïcvaätcaovaøcaøngbeùñoáivôùinhöõngvuøngthöa thôùtthöïcvaät. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH ChæsoáthöïcvaätNDVI: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 22
23. BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH ChæsoáthöïcvaätNDVI: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH Phaântíchthaønhphaànchính: Trongcaùcchæsoáthoángkeâaûnh,heäsoátöôngquan giöõahaikeânhtheåhieänmöùcñoätruønglaépthoângtingiöõa haikeânh Víduï,aûnhLandsat7,keânh2vaø3coùheäsoátöông quanlaø0,98töùclaølöôïngthoângtintruønglaépleântôùi98% vaøchæcoù2%thoângtinboåsung. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 23
24. BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH Phaântíchthaønhphaànchính: Khitoåhôïpmaøu,chæsöûduïng3keânhVìvaäy,löôïng thoângtintreâncaùckeânhcoønlaïikhoângñöôïcsöûduïng. Maëtkhaùc,vaánñeàlöutröõdöõlieäuaûnhcuõngñöôïcxem xeùtñeán,trongkhilöutröõnhieàukeânhaûnhmaølöôïng thoângtintaêngtheâmhaàunhöraátít. Vì vaäy, kyõ thuaät phaân tích thaønh phaàn chính (PrincipleComponentAnalysis–PCA)ñöôïcñöara nhaèmchuyeånñoåicaùcgiaùtròñoäsaùngcuûapixel,keátquaû laødöõlieäuaûnhñöôïcneùnlaïibaèngcaùchgiöõtoáitalöôïng thoângtinhöõuíchvaøloaïiboûcaùcthoângtintruønglaép AÛnhthuñöôïcsauphaântích(goïilaøaûnhthaønhphaàn chính)chöùacaùckeânhaûnhíttöôngquanvaøñöôïcsöû duïngraáthieäuquaûtrongtoåhôïpmaøuvaøphaânloaïiaûnh. Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH Phaântíchthaønhphaànchính: Veàmaëthìnhhoïc: Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 24
25. BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH Phaântíchthaønhphaànchính: Toå hôïp aûnh thoâng thöôøng Toå hôïp aûnh PCA Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng BIEÁN ÑOÅI GIÖÕA CAÙC AÛNH Phaântíchthaønhphaànchính: Víduïminhhoïa:Cho2keânhaûnhcoùcaùcgiaùtròpixel nhösau: 10 11 12 10 20 22 24 20 12 10 9 10 24 20 17 20 9 12 11 10 18 26 24 21 10 10 8 12 22 19 15 26 Bieân soaïn: GVPhaïm Theá Huøng 25