1
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
NGUYỄN TU TRUNG
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VÀ GIẢI ĐOÁN
ẢNH VIỄN THÁM ĐA PHỔ DỰA TRÊN TÍNH TOÁN MỀM
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – 2018
2
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
NGUYỄN TU TRUNG
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG VÀ GIẢI ĐOÁN
ẢNH VIỄN THÁM ĐA PHỔ DỰA TRÊN TÍNH TOÁN MỀM
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 9.48.01.04
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Vũ Văn Thoả
2. PGS.TS. Đặng Văn Đức
HÀ NỘI – 2018
3
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 7
LỜI CẢM ƠN 8
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 9
DANH SÁCH BẢNG 11
DANH SÁCH HÌNH VẼ 13
PHẦN MỞ ĐẦU 17
1. Tính cấp thiết của luận án 17
2. Mục tiêu, đối tượng và phương pháp nghiên cứu của luận án 19
3. Đóng góp chính của luận án 20
4. Bố cục của luận án 20
CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ GIẢI ĐOÁN ẢNH VIỄN
THÁM ĐA PHỔ 22
1.1. Tổng quan về viễn thám 22
1.1.1. Tiến trình viễn thám 22
1.1.2. Đặc trưng viễn thám 23
1.1.3. Khuôn mẫu ảnh viễn thám 25
1.1.4. Các loại ảnh viễn thám 25
1.2. Tổng quan về giải đoán, phân tích ảnh viễn thám đa phổ 26
1.2.1. Khái quát về giải đoán, phân tích ảnh viễn thám đa phổ 26
1.2.2. Khái niệm và tiến trình giải đoán ảnh đa phổ 26
1.2.3. Hiệu chỉnh ảnh 29
1.2.4. Tăng cường chất lượng ảnh trực quan 32
1.2.5. Giải đoán thủ công 34
1.2.6. Giải đoán tự độ ng theo phương pháp số 35
4
1.2.7. Hậu giải đoán, phân lớp 41
1.3. Tổng quan về tính toán mềm 42
1.3.1. Khái niệm về tính t oán mềm 42
1.3.2. Phân biệt tính toán mềm và tính t oán cứng 43
1.3.3. Một số đặc điểm của tính toán mềm 44
1.3.4. Các kỹ thuật trong tính toán mềm 45
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 47
1.4.1. Tăng cường hì nh ảnh trực quan 47
1.4.2. Giải đoán ảnh viễn thám 57
1.5. Phân tích, đánh giá về thành công, ưu điểm, hạn chế 71
1.6. Kết luận chương I 72
CHƯƠNG II: PHÁT TRIỂN MỘT SỐ THUẬT TOÁN TĂNG CƯỜNG ĐỘ
TƯƠNG PHẢN ẢNH VIỄN THÁM ĐA PHỔ 73
2.1. Một số thuật toán tăng cường độ tương phản ảnh dựa trên logic mờ 73
2.1.1. Tăng cường ản h mờ với toán tử tăng cường 73
2.1.2. Tăng cường ản h mờ với toán tử Hyperbol 73
2.1.1. Tăng cường ản h mờ dựa trên phân bố xác suất 74
2.1.2. Cải thiện độ tương phản dựa trên luật If-Then mờ 75
2.2. Hạn chế của các t huật toán tăng cường mờ 75
2.3. Một số độ đo chất lượng tăng cường ảnh 76
2.4. Đề xuất kĩ thuật tăng cường độ tương phản ảnh viễn thám dựa trên tiếp cận cục
bộ 78
2.5. Tăng cường ảnh viễn thám sử dụng phân cụ m mờ 79
2.5.1. Thuật toán tăng cường ảnh viễn thám sử dụng phân cụm mờ 79
2.5.2. Phát triển thuật toán LoRSIE_FCM cho ảnh đa phổ 83
2.5.3. Thuật toán tăng cường ảnh viễn thám kích thước lớn 84
5
2.5.5. Thử nghiệm và đánh giá 85
2.6. Tăng cường ảnh viễn thám sử dụng phân cụm KMeans 93
2.6.1. Thuật toán tăng cường ảnh viễn thám sử dụng thuật toán phân cụm
KMeans 93
2.6.2. Phát triển thuật toán cho ảnh đa phổ 96
2.6.3. Thử nghiệm và đánh giá 97
2.7. Kết luận chương II 101
CHƯƠNG III: PHÁT TRIỂN MỘT SỐ THUẬT TOÁN PHÂN LỚP ẢNH VIỄN
THÁM ĐA PHỔ 103
3.1. Phân cụm ảnh viễn thám với thuật toán KMeans 103
3.1.1. Thuật toán KMeans 103
3.1.2. Thuật toán CCEA_KMeans 103
3.1.3. Thuật toán 2D-KMeans 104
3.1.4. Hạn chế của thuật toán KMeans 104
3.1.5. Một số độ đo chất lượng phân cụm ảnh 105
3.1.6. Đề xuất thuật toán WIKMeans 105
3.1.7. Đề xuất thuật toán CIKMeans 112
3.1.8. Đề xuất thuật toán KMeansCMN 119
3.2. Phân cụm ảnh viễn thám với thuật toán Fuzzy C-Means 127
3.2.1. Hạn chế của thuật toán Fuzzy C-Means 127
3.2.2. Đề xuất thuật toán lsiFCM 127
3.3. Phân lớp ảnh viễn thám 132
3.3.1. Phân lớp hợp lý tối đa 132
3.3.2. Một số độ đo phân lớp 134
3.3.3. Đề xuất tiếp cận lai cho phân lớp ảnh viễn thá m 135
3.4. Kết luận chương III 143