ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PHẠM QUANG HIỂN
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TRÍCH XUẤT ĐẶC TRƯNG TRÊN
ẢNH VỆ TINH SỬ DỤNG CÁC KỸ THUẬT HỌC SÂU
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Hà Nội, 10/2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
PHẠM QUANG HIỂN
NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TRÍCH XUẤT ĐẶC TRƯNG TRÊN
ẢNH VỆ TINH SỬ DỤNG CÁC KỸ THUẬT HỌC SÂU
Ngành: Công nghệ Thông tin
Chuyên ngành: Kỹ thuật Phần mềm
Mã số: 8480103.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. TS LÊ HỒNG ANH
2. PSG.TS TRƯƠNG NINH THUẬN
Hà Nội, 10/2020
HV: Phạm Quang Hiển
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS Lê
Hồng Anh và PGS.TS Trương Ninh Thuận vì sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình
của hai thầy trong suốt quá trình em theo học cũng như làm luận văn tốt nghiệp.
Những định hướng, những lời khuyên và những kiến thức vô cùng quý giá của
hai Thầy đã giúp em rất nhiều trong quá trình hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới các Thầy Cô trong khoa Công
nghệ thông tin - trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung
cũng như các thầy cô trong bộ môn Công nghệ Phần mềm nói riêng đã tận tình
giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt quá trình tôi học
tập tại khoa. Đây cũng chính là tiền đề giúp tôi hoàn thiện luận văn thạc sỹ.
Cuối cùng, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các anh chị em
đồng nghiệp cũng như gia đình, bạn bè, người thân đã giúp đỡ tôi cả về vật chất
lẫn tinh thần để tôi hoàn thành được luận văn này.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng luận văn chắc chắn không tránh khỏi những
thiếu sót, tôi rất mong nhận được những ý kiến nhận xét và đánh giá từ phía các
Thầy Cô để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 10 năm 2020
Học viên
Phạm Quang Hiển
HV: Phạm Quang Hiển
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu phương pháp trích xuất đặc trưng
trên ảnh vệ tinh sử dụng các kỹ thuật học sâu” được thực hiện dưới sự hướng dẫn
của TS Lê Hồng Anh và PGS.TS Trương Ninh Thuận. Tham khảo từ những
nghiên cứu liên quan đều được trích dẫn một cách rõ ràng trong danh mục tài liệu
tham khảo. Không có việc sao chép tài liệu, công trình nghiên cứu của người khác
mà không chỉ rõ về tài liệu tham khảo.
HV: Phạm Quang Hiển
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................................... 2
MỤC LỤC .................................................................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ 4
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................................... 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .................................................................................... 6
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ........................................................................................................ 1
1.1. Tính cấp thiết và lý do chọn đề tài ...................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 2
1.3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................................... 3
1.4. Cấu trúc luận văn ................................................................................................................ 4
CHƯƠNG 2. CÁC KIẾN THỨC VÀ CÔNG NGHỆ NỀN TẢNG .......................................... 5
2.1. Ảnh vệ tinh Sentinel-2 ........................................................................................................ 5
2.2.1. Thiết kế kỹ thuật của vệ tinh Sentinel-2 ........................................................................... 5
2.2.2. Thiết kế kỹ thuật bộ cảm MSI trên vệ tinh Sentinel-2 ...................................................... 6
2.2.3. Thiết kế khả năng lấy mẫu của bộ cảm quang phổ MSI ................................................... 8
2.2.4. Khả năng cung cấp thông tin các dải phổ trong giám sát rừng ....................................... 11
2.2. Thư viện Eo-Learn ............................................................................................................ 11
2.3. Phần mềm Envi ................................................................................................................. 13
CHƯƠNG 3. MÔ HÌNH MẠNG NƠRON TÍCH CHẬP TRÍCH XUẤT LỚP PHỦ THỰC
VẬT TỪ ẢNH VỆ TINH SENTINEL .................................................................................... 19
3.1. Giới thiệu về học sâu ......................................................................................................... 19
3.2. Mạng nơ-ron tích chập (Convolutional neural network) .................................................. 22
3.1.1. Kiến trúc ......................................................................................................................... 22
3.1.2. Các siêu tham số của bộ lọc (hyper-parameter) .............................................................. 25
3.1.3. Điều chỉnh các siêu tham số ........................................................................................... 26
3.1.4. Những kiến trúc sử dụng thủ thuật tính toán .................................................................. 27
3.3. Unet .................................................................................................................................. 28
3.4. Trích xuất lớp phủ thực vật sử dụng EO-learn .................................................................. 29
3.3.1. Độ phủ thực vật ............................................................................................................... 29
3.3.2. Quy trình xử lý ................................................................................................................ 31
Chương 4: THỰC NGHIỆM .................................................................................................... 36
4.1. Vùng thực nghiệm ............................................................................................................. 36
4.2. Kết quả thực nghiệm ......................................................................................................... 38
4.2.1. Kết quả chạy thực nghiệm của đề tài .............................................................................. 38
4.2.2. So sánh kết quả thực nghiệm với phần mềm Envi .......................................................... 40
Chương 5. KẾT LUẬN ............................................................................................................ 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 43
PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 45