Nghiên cứu tách vết dầu trên dữ liệu ảnh Sar bằng thuật toán nở vùng

Bài viết Nghiên cứu tách vết dầu trên dữ liệu ảnh Sar bằng thuật toán nở vùng trình bày những nghiên cứu về các thuật toán nở vùng được sử dụng hiện nay như thuật toán nở vùng cơ bản, thuật toán nở vùng thống kê, thuật toán nở vùng theo lưu vực.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tách vết dầu trên dữ liệu ảnh Sar bằng thuật toán nở vùngT¹p chÝ KTKT Má - §Þa chÊt, sè 38/4-2012, tr.68-72NGHIÊN CỨU TÁCH VẾT DẦU TRÊN DỮ LIỆU ẢNH SARBẰNG THUẬT TOÁN NỞ VÙNGLÊ MINH HẰNG, Học viện Kỹ thuật quân sựNGUYỄN ĐÌNH DƯƠNG, Viện Địa lý – Viện KHCN Việt NamTóm tắt: Thuật toán nở vùng (region growing) là một thuật toán phân đoạn ảnh được sửdụng để phân chia các vùng khác nhau trên một ảnh. Trong nội dung bài báo, các tác giả sẽtrình bày những nghiên cứu về các thuật toán nở vùng được sử dụng hiện nay như thuậttoán nở vùng cơ bản, thuật toán nở vùng thống kê, thuật toán nở vùng theo lưu vực. Đồngthời, các tác giả cũng lựa chọn một thuật toán thích hợp phục vụ việc tách vết dầu trên tưliệu ảnh SAR. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm tách vết dầu bằng thuật toán nở vùng đượcthực hiện trên tư liệu ảnh ALOS PALSAR và được xây dựng trên ngôn ngữ lập trình Matlab2010a.trên ảnh và loại dữ liệu ảnh. Tiêu chuẩn có thể1. Đặt vấn đềDữ liệu ảnh viễn thám siêu cao tần SAR bao gồm giá trị cường độ xám, đặc điểm cấu(Radar cửa mở tổng hợp) đang là dữ liệu chính trúc hoặc chỉ số thống kê và không tiến hànhtrong các hệ thống giám sát ô nhiễm dầu trên tính toán lại các pixel đã tính trong vùng. Việcbiển. Dữ liệu ảnh SAR có ưu điểm thu nhận cả lựa chọn tiêu chuẩn chính xác sẽ làm tăng khảngày, đêm và không chịu ảnh hưởng của thời năng xác định của thuật toán nở vùng cả về kíchtiết. Khi xuất hiện vết dầu trên biển, độ nhớt của thước của vùng xét và hình dạng của vùng.dầu sẽ làm giảm dao động của sóng biển tại vị trí 2.1. Thuật toán nở vùng cơ bảnvết dầu. Dao động sóng biển giảm sẽ làm giảmThuật toán nở vùng (region growing) đượcnăng lượng tán xạ phản hồi tại vị trí vết dầu và mô tả như một quá trình nhóm các pixel hoặckết quả là hình ảnh vết dầu trên ảnh SAR thường các vùng nhỏ vào một vùng lớn hơn dựa trêncó màu đen. Trong quy trình công nghệ được áp các tiêu chuẩn đã định trước. Thuật toán cơ bảndụng tại các hệ thống giám sát ô nhiễm dầu thì là bắt đầu từ các điểm gieo mầm và từ đó mởviệc tách chính xác các vết đen trên ảnh là bước rộng vùng tìm kiếm phụ thuộc vào các điểm lânrất quan trọng. Một trong những phương pháp cận có cùng đặc điểm với điểm gieo mầm nhưhiện nay được áp dụng để tách vết dầu trên ảnh cùng mức độ xám. Công thức (1) mô tả thuậtlà thuật toán nở vùng (region growing). Trong toán nở vùng dựa vào giá trị độ xám của cácnội dung của bài báo, các tác giả sẽ trình bày nội điểm gieo mầm và của pixel đang xét. Xét côngdung thuật toán nở vùng sử dụng các điểm gieo thức (1) thì pixel Ri sẽ được chọn vào vùng Pmầm (seed point) và những kết quả thử nghiệm nếu thỏa mãn điều kiện là giá trị tuyệt đối củatách vết dầu trên tư liệu ảnh ALOS PALSAR.hiệu giá trị độ xám của pixel Ri và giá trị độxám của điểm gieo mầm nhỏ hơn một ngưỡng T2. Thuật toán nở vùngĐặc điểm của các thuật toán nở vùng phụ được lựa chọn.thuộc vào thông số để kết thúc quá trình tìmP  Ri   True : if z  zseed  T(1)kiếm trong vùng. Thông thường, một vùng sẽ2.2. Thuật toán nở vùng thống kêđược dừng khi không có pixel thỏa mãn tiêuThuật toán nở vùng thống kê về bản chấtchuẩn của vùng đó. Khi thông tin ban đầuvẫn là thuật toán nở vùng theo nguyên tắc lankhông thể tìm kiếm được, quá trình nở vùng sẽtỏa từ một điểm gieo mầm bên trong vùng. Quydựa vào những pixel có cùng đặc tính để quyếttắc đặt ra cho viêc lấy thêm một điểm vào vùngđịnh xem pixel có nằm trong vùng cần tính haylà dựa trên việc so sánh giá trị điểm ảnh mới vớikhông. Việc lựa chọn các tiêu chuẩn tươngchỉ số thống kê được tính từ các điểm đã đượcđồng phụ thuộc đặc điểm của đối tượng cần xétphân loại vào vùng đang xét [1]. Thuật toán nởvùng thống kê được thực hiện dựa trên giá trịtrung bình của các điểm ảnh trong vùng (côngthức 2) [2] và độ lệch chuẩn (StandarDeviation) (công thức 3) [2].1(2) I (r , c)n ( r ,c )R (i )12s.d (3) ( i )  I (r , c)  M  .n ( r ,c )Rtrong đó: I (r, c) - giá trị cường độ xám của cácthể được coi như những thung lũng hay nhữngvùng trũng so với khu vực xung quanh (hình 3).Chính vì thế các vết dầu có thể được tách dựatrên các quy luật hình thành của lưu vực.Mpixel có trong vùng.Một pixel sẽ được phân loại vào vùng đangxét nếu giá trị cường độ xám của pixel đó gầnvới giá trị cường độ xám trung bình của vùngxét (công thức 4) [2]:I (r , c)  M (i)  T (i) .(4)Trong đó, giá trị ngưỡng T (i) của vùng xétcó thể được xác định theo công thức (5):T (i)  1 s.d (i)M (i).(5)Trong tài liệu [1] cũng đề cập đến thuậttoán nở vùng thống kê để tách vết dầu trên ảnhSAR. Nội dung của thuật toán nở vùng thống kêtrong tài liệu [1] sử dụng chỉ số giá trị trungbình của các pixel trong vùng, độ lệch chuẩn vàmột giá trị ngưỡng cực đại thông qua việc chọnmột điểm trên đường biên của vết dầu. Mộtpixel sẽ được phân loại vào vùng xét nếu giá trịcường độ xám I (r, c)  T . Giá trị ngưỡngT (i) trong trường hợp này được xác định the ...