Bài giảng Địa tin học - Tiền xử lý ảnh viễn thám

TIỀN XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM BỘ MÔN ĐỊA TIN HỌC NỘI DUNG Hiệu chỉnh bức xạ Hiệu chỉnh hình học Các phương pháp nắn chỉnh hình học ảnh 2 chiều 1. Hiệu chỉnh bức xạ Hiệu chỉnh bức xạ Độ nhạy của cảm biến Địa hình và góc chiếu mặt trời Ảnh hưởng của tầng khí quyển CB quang CB quang điện Vignetting Uncertain detector Địa hình Góc chiếu mặt trời Hấp thụ Tán xạ 1. Hiệu chỉnh bức xạ Độ nhạy - Bộ cảm biến quang Hiệu ứng Vignetting 1. Hiệu chỉnh bức xạ Độ nhạy - Bộ cảm biến quang ảnh gốc ảnh kết quả Hiệu chỉnh vigneting theo mô hình cosn 1. Hiệu chỉnh bức xạ Độ nhạy - Bộ cảm biến quang - điện tử Dữ liệu bị lỗi: Mất dòng ảnh, Vệt dòng ảnh, và Nhiễu ngẫu nhiên Hiệu chỉnh bức xạ: xác định sai khác giữa cường độ bức xạ trước và sau sensor Maát doøng aûnh Nhieãu Veät doøng aûnh 1. Hiệu chỉnh bức xạ Độ nhạy - Bộ cảm biến quang - điện tử Mất dòng ảnh Nguyên nhân: bộ tách sóng của mảng tuyến tính không hoạt động hoặc bị lỗi Kết quả: mất một hoặc nhiều dòng ảnh (BV trên dòng bị mất = 0) Hiệu chỉnh: Tính trị trung bình BV của các dòng ảnh  xác định dòng bị ảnh hưởng BV của pixel trên dòng bị mất = TB BV các pixel xung quanh 1. Hiệu chỉnh bức xạ Độ nhạy - Bộ cảm biến quang - điện tử Vệt dòng ảnh Nguyên nhân: không đồng bộ giữa các bộ tách sóng trong cùng mảng tuyến tính Kết quả: dòng quét của bộ tách sóng lỗi sẽ sáng hơn hoặc tối hơn Hiệu chỉnh: BV trên vệt ảnh bằng trị trung bình pixel xung quanh Chuẩn hóa Histogram dựa trên histogram của các bộ tách sóng khác trên cùng một mảng tuyến tính … 1. Hiệu chỉnh bức xạ Độ nhạy - Bộ cảm biến quang - điện tử SLC-Off April 2004 Image April 2003 Image SLC-Off “Gap-Filled” Image 1. Hiệu chỉnh bức xạ Độ nhạy - Bộ cảm biến quang - điện tử Nhiễu ngẫu nhiên Nguyên nhân: sai số trong truyền dữ liệu hoặc bị gián đoạn tạm thời Kết quả: tạo các điểm sáng hoặc sậm đen trên ảnh Hiệu chỉnh: sử dụng cửa sổ lọc (lọc tần số không gian) 1. Hiệu chỉnh bức xạ Địa hình và góc chiếu mặt trời Bóng chói Nguyên nhân: cường độ chiếu và góc chiếu của mặt trời Hiệu ứng: giống vigneting Hiệu chỉnh: ước tính đường cong bóng râm  phân tích chuỗi Fourier  loại bỏ thành phần tần số cao 1. Hiệu chỉnh bức xạ Địa hình và góc chiếu mặt trời Bóng râm Nguyên nhân: địa hình (đồi núi, khu nhà cao tầng,…) Hiệu ứng: che khuất nguồn bức xạ hoặc phản xạ Hiệu chỉnh: DEM, tọa độ vệ tinh (góc giựa tia bức xạ và vector trực giao với bề mặt địa hình) 1. Hiệu chỉnh bức xạ Địa hình và góc chiếu mặt trời Bóng râm 1. Hiệu chỉnh bức xạ Địa hình và góc chiếu mặt trời Góc chiếu mặt trời Nguyên nhân: cường độ và góc chiếu của mặt trời Hiệu ứng: ảnh chụp cùng khu vực vào các mùa khác nhau sẽ có cường độ chiếu sáng khác nhau Hiệu chỉnh: dựa trên góc tới của mặt trời 1. Hiệu chỉnh bức xạ Ảnh hưởng của khí quyển 1. Hiệu chỉnh bức xạ Các phương pháp hiệu chỉnh ảnh hưởng của khí quyển PP söû duïng haøm truyeàn böùc xaï (Radiative transfer equation) Haøm löôïng buïi khí quyeån (aerosol)  gaàn hoàng ngoaïi &A’S” & hôi nöôùc (water vapor)  hoàng ngoaïi nhieät phaûi öôùc tính PP söû duïng döõ lieäu thöïc maët ñaát (method with Ground truth data) So saùnh giaù trò ñaõ bieát cuûa ñoái töôïng vôùi giaù trò cho treân aûnh (keát quaû chính xaùc nhöng chæ aùp duïng ôû vò trí vaø muøa töông öùng Caùc phöông phaùp khaùc Duøng sensor ñaëc bieät ño aerosol & water vapor density ñoàng thôøi vôùi sensor thu aûnh  hieäu chænh ngay khi bay chuïp 1. Hiệu chỉnh bức xạ Hiệu chỉnh ảnh hưởng của khí quyển 2. Hiệu chỉnh hình học Nguyên nhân gây biến dạng hình học Nội sai: tính chất hình học của bộ cảm biến Ngoại sai: vị thế của vật mang và hình dáng của vật thể (địa hình) 2. Hiệu chỉnh hình học Các biến dạng hình học do nội sai 2. Hiệu chỉnh hình học Các biến dạng hình học do ngoại sai 2. Hiệu chỉnh hình học Các bước hiệu chỉnh hình học ảnh gốc Chọn phương pháp Xác định các thông số Kiểm tra độ chính xác Nội suy và tái chia mẫu ảnh nắn chỉnh Chọn điểm khống chế mặt đất (GCPs) 2. Hiệu chỉnh hình học Choïn PP (Selection of method) Hieäu chænh heä thoáng (Systematic correction): soá lieäu tham chieáu hay tính chaát hình hoïc cuûa sensor Hieäu chænh phi heä thoáng (Non-Systematic correction): laäp ña thöùc töông quan giöõa heä toïa ñoä aûnh & heä toïa ñoä quy chieáu chuaån (PP soá bình phöông NN) (baäc cuûa ña thöùc; soá ñieåm khoáng cheá & phaân boá ) Hieäu chænh phoái hôïp (Combined method): chænh heä thoáng loaïi tröø noäi sai, sau ñoù duøng ña thöùc baäc thaáp loaïi SS coøn laïi (±1 pixel) 2. Hiệu chỉnh hình học Chọn điểm khống chế mặt đất Phân bố đều Đủ số điểm Độ chính xác cao Các đối tượng dễ nhận dạng Vị trí thực địa Vị trí trên ảnh Chọn GCP 2. Hiệu chỉnh hình học Chọn điểm khống chế mặt đất: bản đồ địa hình 2. Hiệu chỉnh hình học Quan hệ giữa hệ tọa độ ảnh và hệ tọa độ địa lý 2. Hiệu chỉnh hình học Chọn điểm GCP 2. Hiệu chỉnh hình học 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Quan hệ giữa hệ tọa độ ảnh và hệ tọa độ địa lý 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Các hàm chuyển đổi 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Các hàm chuyển đổi 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Nắn chỉnh hình học ảnh 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Các biến dạng hình học cơ bản 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Hàm chuyển đổi Affine 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Hàm chuyển đổi Helmert 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Sai số trung phương 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Sai số nắn chỉnh hình học phụ thuộc vào tập điểm GCPs 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Tái chia mẫu (resampling) 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Nội suy (interpolating) 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều Nội suy (interpolating) 3. Xử lý hình học ảnh 2 chiều So sánh 3 phương pháp nội suy