Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu phương pháp nhận dạng tự động một số đối tượng và xây dựng cơ sở dữ liệu 3D bằng dữ liệu ảnh thu nhận từ thiết bị bay không người lái

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT<br /> <br /> ĐỖ VĂN DƯƠNG<br /> <br /> NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG TỰ ĐỘNG MỘT SỐ<br /> ĐỐI TƯỢNG VÀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 3D BẰNG DỮ LIỆU<br /> ẢNH THU NHẬN TỪ THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT<br /> <br /> HÀ NỘI - 2018<br /> <br /> BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT<br /> <br /> ĐỖ VĂN DƯƠNG<br /> <br /> NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG TỰ ĐỘNG MỘT SỐ<br /> ĐỐI TƯỢNG VÀ XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU 3D BẰNG DỮ LIỆU<br /> ẢNH THU NHẬN TỪ THIẾT BỊ BAY KHÔNG NGƯỜI LÁI<br /> <br /> Ngành : Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ<br /> Mã số : 9 52 05 03<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT<br /> <br /> NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC<br /> 1. PGS.TS NGUYỄN QUANG MINH<br /> 2. PGS.TS TRẦN VÂN ANH<br /> <br /> HÀ NỘI - 2018<br /> <br /> i<br /> <br /> Lời cam đoan<br /> Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu<br /> được sử dụng và kết quả phân tích, trình bày trong luận án là trung thực và chưa<br /> từng được công bố trong bất cứ công trình nào<br /> Tác giả luận án<br /> <br /> Đỗ Văn Dương<br /> <br /> ii<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> Lời cam đoan............................................................................................................ i<br /> MỤC LỤC .............................................................................................................. ii<br /> Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt tiếng Việt và tiếng Anh ..................................... v<br /> Danh mục các bảng, biểu đồ ................................................................................... vi<br /> Danh mục các hình vẽ, đồ thị................................................................................. vii<br /> MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 10<br /> Chương 1- TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG UAV VÀ CÁC ỨNG DỤNG DỮ LIỆU<br /> ẢNH UAV TRONG TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ ......................................................... 16<br /> 1.1 Định nghĩa UAV.............................................................................................. 16<br /> 1.2 Lịch sử phát triển hệ thống UAV ..................................................................... 16<br /> 1.2.1 Trên thế giới............................................................................................... 16<br /> 1.2.2 Ở Việt Nam ................................................................................................ 18<br /> 1.3 Ứng dụng dữ liệu ảnh thu nhận từ UAV trong Trắc địa - Bản đồ ..................... 22<br /> 1.4 Dữ liệu ảnh UAV phục vụ trong nghiên cứu của đề tài. ................................... 25<br /> 1.4.1 Khu vực thu nhận ảnh và thiết bị bay chụp ảnh .......................................... 25<br /> 1.4.2 Dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu của đề tài............................................... 27<br /> Chương 2 - NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT THUẬT TOÁN TẠO DEM TỪ DỮ<br /> LIỆU DSM ............................................................................................................ 28<br /> 2.1 Tổng quan về công tác tạo DEM trong xử lý ảnh UAV.................................... 28<br /> 2.2 Nghiên cứu và đề xuất thuật toán tạo DEM từ DSM ........................................ 29<br /> 2.2.1 Tổng quan về các thuật toán tạo DEM từ DSM .......................................... 29<br /> 2.2.2 Nghiên cứu thuật toán sử dụng trong công nghệ LiDar ............................... 31<br /> 2.2.2.1 Thuật toán lọc số liệu địa hình để thành lập DEM từ DSM [90] ............ 31<br /> 2.2.2.2 Thuật toán lọc điểm địa vật và cây [90] ................................................ 32<br /> 2.2.3 Nghiên cứu đề xuất thuật toán tạo DEM từ dữ liệu DSM trong xử lý ảnh<br /> UAV ................................................................................................................... 34<br /> 2.2.3.1 Thuật toán xác định các điểm độ cao đột biến ....................................... 34<br /> 2.2.3.2 Thuật toán xác định tập điểm độ cao địa vật ......................................... 37<br /> 2.2.3.3 Thuật toán nội suy độ cao tái tạo nền địa hình ....................................... 40<br /> <br /> iii<br /> <br /> 2.3 Thực nghiệm tạo DEM từ dữ liệu DSM bằng thuật toán đề xuất ...................... 42<br /> 2.3.1 Dữ liệu sử dụng .......................................................................................... 42<br /> 2.3.2 Sơ đồ thuật toán của chương trình tạo DEM từ dữ liệu DSM...................... 43<br /> 2.3.3 Kết quả tạo DEM từ dữ liệu DSM và đánh giá độ chính xác....................... 44<br /> 2.3.3.1 Kết quả thiết đặt ngưỡng độ cao đột biến .............................................. 44<br /> 2.3.3.2 Kết quả phân ngưỡng địa hình tự động ................................................. 45<br /> 2.3.3.3 Kết quả phân ngưỡng địa hình tùy chỉnh ............................................... 46<br /> 2.3.3.4 Kết quả tái tạo nền địa hình................................................................... 47<br /> 2.3.4 Đánh giá độ chính xác kết quả thực nghiệm ............................................... 49<br /> 2.3.4.1 Khả năng xác định các khu vực địa vật, khu vực có độ cao đột biến ..... 49<br /> 2.3.4.2 Khả năng tái tạo lại nền địa hình ........................................................... 50<br /> 2.3.4.3 Độ chính xác DEM của chương trình tạo ra so với kết quả DEM đo<br /> đạc thực địa ..................................................................................................... 51<br /> Chương 3 - NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC<br /> NHẬN DẠNG TỰ ĐỘNG ĐỐI TƯỢNG TRÊN ẢNH UAV ................................ 55<br /> 3.1 Tổng quan về nhận dạng đối tượng ảnh ........................................................... 55<br /> 3.2 Cơ sở lý thuyết và thuật toán trong PLĐHĐT .................................................. 58<br /> 3.2.1 Các cơ sở tri thức sử dụng trong PLĐHĐT ................................................. 58<br /> 3.2.2 Thuật toán sử dụng trong phân mảnh ảnh ................................................... 61<br /> 3.2.3 Phương pháp nâng cao độ chính xác nhận dạng đối tượng trên ảnh UAV ... 63<br /> 3.3 Thực nghiệm nhận dạng đối tượng trên ảnh UAV sử dụng dữ liệu DHM và các<br /> dữ liệu khác ........................................................................................................... 64<br /> 3.3.1 Dữ liệu sử dụng .......................................................................................... 64<br /> 3.3.2 Quy trình nhận dạng đối tượng trên ảnh UAV sử dụng DHM và các dữ liệu<br /> khác .................................................................................................................... 65<br /> 3.3.2.1 Công tác tiền xử lý dữ liệu .................................................................... 66<br /> 3.3.2.2 Phân mảnh ảnh ..................................................................................... 66<br /> 3.3.2.3 Thiết lập các lớp đối tượng ................................................................... 67<br /> 3.3.2.4. Thiết lập bộ quy tắc và tiến hành xác định lớp cho đối tượng ............... 68<br /> <br />