Nâng cao chất lượng ảnh viễn thám dựa trên phân cụm bán giám sát mờ

Nâng cao chất lượng ảnh viễn thám dựa trên phân cụm bán giám sát mờ

Mô tả cơ bản về tài liệu:

Bài viết trình bày mô hình nâng cao chất lượng ảnh viễn thám sử dụng phương pháp phân cụm mờ bán giám sát. Nghiên cứu này có ý nghĩa trong việc tìm ra một thuật toán có hiệu quả để nâng cao chất lượng ảnh viễn thám, từ đó hỗ trợ cho quá trình xử lý ảnh viễn thám.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:

Nâng cao chất lượng ảnh viễn thám dựa trên phân cụm bán giám sát mờ Kỷ yếu Hội nghị KHCN Quốc gia lần thứ XII về Nghiên cứu cơ bản và ứng dụng Công nghệ thông tin (FAIR); Huế, ngày 07-08/6/2019 DOI: 10.15625/vap.2019.00042 NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ẢNH VIỄN THÁM DỰA TRÊN PHÂN CỤM BÁN GIÁM SÁT MỜ Nguyễn Tu Trung, Trần Mạnh Tuấn, Đặng Thị Thu Hiền, Nguyễn Huy Đức, Kiều Tuấn Dũng, Nguyễn Văn Nam, Đỗ Oanh Cường DS Lab – Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Thủy Lợi trungnt@tlu.edu.vn, tmtuan@tlu.edu.vn, hiendt@tlu.edu.vn, ducnghuy@tlu.edu.vn, dungkt@tlu.edu.vn, namnv@tlu.edu.vn, cuongdo@tlu.edu.vn TÓM TẮT: Nâng cao chất lượng ảnh là một trong các công việc rất cần thiết của xử lý ảnh. Trong đó ảnh viễn thám thường có kích thước lớn và độ phân giải không gian đa dạng, khi đó việc phân tích trở lên phức tạp hơn. Do vậy quá tiền xử ảnh rất quan trọng, ảnh hưởng đến kết quả phân tích ảnh. Một số nghiên về nâng cao chất lượng ảnh dựa trên các phương pháp như khử nhiễu, histogram, tăng độ tương phản, nâng cao mức xám,…. Trong bài này, chúng tôi sẽ cải tiến một nghiên cứu trước đây trong nâng cao chất lượng ảnh viễn thám dựa vào việc tăng cường độ tương phản sử dụng phân cụm bán giám sát mờ. Từ khóa: tăng cường độ tương phản, ảnh viễn thám, nâng cao chất lượng ảnh, phân cụm bám giám sát mờ, phân tích ảnh I. GIỚI THIỆU Ảnh viễn thám cho phép thu thập thông tin về một đối tượng, một khu vực. Tuy nhiên, ảnh viễn thám thường có kích thước lớn và độ phân giải không gian đa dạng. Độ phân giải không gian càng cao thì ảnh càng chi tiết. Nó cũng có thể chứa nhiễu. Để khử nhiễu và tăng cường chất lượng ảnh, chúng ta cần sử dụng các phương pháp nâng cao chất lượng ảnh. Nâng cao chất lượng là bước cần thiết trong xử lý ảnh nhằm hoàn thiện một số đặc tính của ảnh như lọc nhiễu, làm trơn, tăng cường độ tương phản, điều chỉnh mức xám, nổi biên ảnh. Nâng cao chất lượng ảnh gồm hai công đoạn khác nhau là tăng cường ảnh và khôi phục ảnh. Nhiễu trong ảnh viễn thám bao gồm nhiễu thông thường giống ảnh màu và các nhiễu mang tính đặc trưng như sương mù, đám mây,... Trong các bài toán xử lý ảnh, để thu được kết quả tốt cần phải có quá trình tiền xử lý để nâng cao chất lượng ảnh đầu vào. Quá trình này bao gồm các công đoạn khôi phục và tăng cường ảnh. Khôi phục ảnh thực hiện loại bỏ hay giảm thiểu các ảnh hưởng của môi trường tác động lên ảnh nhằm giảm bớt các biến dạng của ảnh và đưa ảnh về trạng thái gần như ban đầu. Tăng cường ảnh làm nổi bật các đặc trưng của ảnh giúp cho các bước tiếp theo được hiệu quả hơn. Theo [7], các kĩ thuật tăng cường ảnh chia làm ba nhóm chính. Một là, nhóm các kĩ thuật xử lý ảnh dựa trên histogram mà tiêu biểu là cân bằng histogram và đặc tả histogram. Hai là, nhóm các kĩ thuật xử lý ảnh dựa trên tiếp cận logic mờ với một số kĩ thuật được trình bày trong phần III của bài báo này. Ba là, các kĩ thuật xử lý ảnh tăng cường dựa trên tối ưu. Trong này, Aman Tusia và cộng sự [10] đã thực hiện một phân tích hiệu năng của hệ mờ loại 2 cho việc tăng cường ảnh sử dụng thuật toán tối ưu cuckoo. Nhiều phương pháp tăng độ tương phản truyền thống sử dụng cách tiếp cận toàn cục để tăng cường tất cả mức độ sáng của ảnh. Tuy nhiên, thường khó để tăng cường tất cả các đối tượng xuất hiện trong ảnh vệ tinh, bởi vì thông tin tương phản cục bộ và chi tiết có thể bị mất trong các vùng sáng và tối. Trong [5, 6], các tác giả đã kết hợp giữa logic mờ [12] và các công thức hiệu chỉnh mức xám để tăng cường độ tương phản của ảnh y tế. Phương pháp tăng cường ảnh mờ [2] xem xét ma trận thành viên và các biểu thức điều chỉnh mức xám để tăng cường độ tương phản. Mặc dù vậy, phương pháp này vẫn sử dụng tiếp cận toàn cục nên vẫn chưa giải quyết được vấn đề của các phương pháp truyền thống. Ngoài ra, phương pháp tăng cường ảnh mờ vẫn chọn các giá trị cho các ngưỡng cận dưới, trung bình và cận trên một cách thủ công nên không phải lúc nào cũng chọn được giá trị tốt. Điều này ảnh hưởng đến kết quả tăng cường ảnh. Trong [6], các tác giả đã đề xuất một phương pháp tăng cường ảnh dựa trên tiếp cận cục bộ. Trong [9], các tác giả đề xuất một số kĩ thuật tiền xử lý trong việc sử dụng phân cụm dữ liệu. Ngô Thành Long và cộng sự [4] sử dụng mờ loại 2 kết hợp với phân cụm mờ trong phân đoạn ảnh viễn thám. Ngoài ra , Lê Hoàng Sơn và cộng sự [8] đã sử dụng phân cụm mờ bán giám sát trong phân đoạn ảnh X-quang nha khoa. Do vậy đóng góp chính của bài báo này là trình bày mô hình nâng cao chất lượng ảnh viễn thám sử dụng phương pháp phân cụm mờ bán giám sát. Nghiên cứu này có ý nghĩa trong việc tìm ra một thuật toán có hiệu quả để nâng cao chất lượng ảnh viễn thám, từ đó hỗ trợ cho quá trình xử lý ảnh viễn thám. Phần tiếp theo của bài báo được tổ chức như sau: trong phần II, chúng tôi trình bày tóm tắt các lý thuyết sử dụng. Phần III trình bày lược đồ nâng cao chất lượng ảnh vệ tinh dựa trên phân cụm mờ bán giám sát. Phần IV là một số kết quả thực nghiệm của phương pháp đã trình bày trên bộ dữ liệu thực tế và một vài độ đo đánh giá hiệu năng của các thuật toán đã trình bày. Cuối cùng là kết luận và các hướng phát triển trong thời gian tới. II. MỘT SỐ KIẾN THỨC LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Trong phần này, mục 2.1 sẽ trình bày về bài toán nâng cao chất lượng ảnh viễn thám. Mục 2.2 sẽ trình bày về phân cụm bán giám sát mờ. Nguyễn N Tu Trungg, Trần Mạnh Tuuấn, Đặng Thị Thhu Hiền, Nguyễn n Huy Đức, Kiều u Tuấn Dũng, Ngguyễn Văn Nam, Đỗ Oanh Cường g 331 2.1 2 . Nâng caoo chất lượng ảảnh viễn thám ...