một số kỹ thuật tra cứu và định vị tàu chiến trên biển

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.3 MB, 79 trang )

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

Lê Minh Đức

MỘT SỐ KỸ THUẬT TRA CỨU
VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN TRÊN BIỂN

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

Lê Minh Đức

CỨU MỘT SỐ KỸ THUẬT TRA CỨU
VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN TRÊN BIỂN

Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS ĐỖ NĂNG TOÀN

Thái Nguyên - 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

LỜI CAM ĐOAN

Học viên xin cam đoan, toàn bộ nội dung liên quan tới đề tài đƣợc trình bày
trong luận văn là bản thân học viên tự tìm hiểu và nghiên cứu, dƣới sự hƣớng
dẫn khoa học của Thầy giáo PGS. TS Đỗ Năng Toàn.
Các tài liệu, số liệu tham khảo đƣợc trích dẫn đầy đủ nguồn gốc. Học viên
xin chịu trách nhiệm trƣớc pháp luật lời cam đoan của mình.
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 5 năm 2014
Học viên thực hiện

Lê Minh Đức

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

LỜI CẢM ƠN

Học viên xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy, cô đã tận tình truyền đạt các kiến
thức quý báu cho học viên trong suốt quá trình học tập.
Đặc biệt, học viên xin gửi lời cảm ơn và biết ơn sâu sắc nhất tới Thầy giáo
PGS. TS Đỗ Năng Toàn, thầy đã tận tình chỉ bảo học viên trong suốt quá trình
thực hiện đề tài. Bên cạnh những kiến thức khoa học, thầy đã giúp học viên
nhận ra những bài học về phong cách học tập, làm việc và những kinh nghiệm
sống quý báu.
Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp và
những ngƣời thân đã động viên khích lệ tinh thần và giúp đỡ để học viên hoàn
thành luận văn này.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

5
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC KỸ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v
MỞ ĐẦU………………………………………………………………… …1
CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ TRA CỨU VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN 3
1.1 Khái quát về tra cứu ảnh 3
1.1.1 Hình dạng 3
1.1.1.1 Khái niệm về hình dạng 3
1.1.1.2 Đặc điểm hình dạng với việc tìm kiếm ảnh 3
1.1.2. Tra cứu ảnh dựa vào hình dạng 4
1.1.2.1. Lƣợc đồ hình dạng 4
1.1.2.2. Độ so khớp đƣờng biên của hình dạng 5
1.1.2.3. So khớp với ảnh phát họa 7

1.2 Bài toán tra cứu tàu chiến trên biển 9
1.2.1. Giới thiệu 9
1.2.2. Đặc điểm hình dạng của một số loại tàu tàu mặt nƣớc 9
1.2.2.1. Tàu chiến 10
1.2.2.2. Tàu dân sự 27
1.2.3. Cách tiếp cận 38
CHƢƠNG 2: KỸ THUẬT TRA CỨU
VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN TRÊN BIỂN 39
2.1. Trích chọn đặc trƣng hình dạng tàu chiến 39
2.1.1 Biến đổi Fourier 39
2.1.1.1 Chuỗi Fourier 40
2.1.1.2. Sự hội tụ của chuỗi Fourier 40
2.1.1.3. Biến đổi Fourier 41

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

6
2.1.1.4. Biến đổi Fourier rời rạc 41
2.1.1.5. Biến đổi Fourier hai chiều 42
2.1.1.6. Phạm vi của biến đổi Fourier 42
2.1.2. Không gian độ chia (Scale space) 43
2.1.2.1. Cơ sở 44
2.1.2.2. Không gian
độ
chia Gaussian 45
2.1.2.3. Phạm vi của sự không tạo các đặc trƣng mới 45
2.1.2.4. Không gian độ chia mâu thuẫn với việc đa quyết định.46
2.2. Đánh giá độ tƣơng tự 48
2.2.1. Phép đo sự giống nhau 49
2.2.1.1 Không gian phép đo khoảng cách 49

2.2.1.2 Khoảng cách dạng Minkowski 49
2.2.1.3 Khoảng cách Cosin 49
2.2.1.4. Thông tin thống
kê 50
2.2.1.5. Đƣờng giao biểu đồ 50
2.2.1.6. Khoảng cách bậc hai 51
2.2.1.7. Khoảng cách Mahalanobis 52
2.2.2.Thực hiện phép đo 53
2.2.2.1. Độ nhạy và độ chính xác(RPP) 53
2.2.2.2. Tỷ lệ trọng số thành công 53
2.2.2.3. Phần trăm của thứ bậc giống nhau 54
2.2.3 . Trích chọn đặc trƣng hình dạng 55
2.3. Kỹ thuật tra cứu tàu chiến trên biển 56
2.3.1. Phƣơng pháp phân đoạn yếu của B.G. Prasad 56
2.4. Kỹ thuật định vị tàu chiến trên biển 57
2.4.1. Khái niệm về toạ độ Barycentric 57
2.4.2. Định vị dựa vào toạ độ Barycentric 58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

7
2.4.2.1. Phƣơng pháp xác định
tất cả các điểm thuộc một tam giác 59
2.4.3. Xây dựng thuật toán 59
2.4.3.1. Lý do lựa chọn ba điểm để biểu diễn sự phụ thuộc 60
2.4.3.2. Tiêu chí lựa chọn 3 điểm thích hợp 60
2.4.3.3. Giảm nhẹ tập các điểm cần duyệt 61
2.4.3.4. Việc xây dựng hàm mục tiêu và phƣơng pháp duyệt 61
2.4.4. Xây dựng công thức biến đổi 63
CHƢƠNG 3: CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 64

3.1. Bài toán 64
3.1. Phân tích bài toán 64
3.3. Chƣơng trình tra cứu và định vị tàu chiến 65
3.3.1 Lựa chọn công cụ 65
3.3.2 Phát hiện tàu trên tấm ảnh bằng kỹ thuật phân đoạn ảnh 65
3.3.3. Xác định tọa độ tàu bằng kỹ thuật phân hình tứ giác 68
3.4 Đánh giá kết quả thực nghiệm và kết luận 70
3.3.1 Đánh giá và kết quả thực nghiệm 70
3.3.2 Kết luận 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

8
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
LCC
Landing Craft, Control
PWH
Percentage of Weighted Hits
PSR
Percentage of Similarity Ranking

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

9
MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Nhận dạng và xử lý ảnh là một trong những lĩnh vực có nhiều ứng dụng trong
thực tiễn nhƣ: Hệ thống thông tin địa lý, quân sự, y học vv. Đối với lĩnh vực
khoa học quân sự, trong những thập kỷ vừa qua, công nghệ xử lý ảnh đã thực sự
trở thành một lĩnh vực mũi nhọn không thể thiếu, nó luôn phát triển song hành
cùng với các loại vũ khí thông minh, có độ chính xác cao. Hiện nay, trên các
loại tên lửa hành trình hiện đại trên thế giới việc nhận dạng đƣợc các mục tiêu
qua các hình ảnh đƣợc nạp sẵn trong cơ sở dữ liệu, đóng một vai trò quyết định
đến việc tấn công chính xác vào một mục tiêu đã đƣợc xác định từ trƣớc.
Trong lực lƣợng Hải quân trên thế giới nói chung và Hải quân Việt Nam nói
riêng, bài toán tra cứu, nhận dạng, định vị các loại tàu chiến trên biển luôn đƣợc
đặt ra cấp thiết từ nhiều năm qua, giải quyết tốt bài toán này sẽ giúp cho việc
quản lý tình hình an ninh mặt biển đƣợc nhanh chóng, chính xác, hiệu quả. Giải
quyết đƣợc bài toán tra cứu, nhận dạng, định vị tàu chiến trên biển còn làm nền

móng cho việc phát triển các loại vũ khí tấn công chính xác mà hiện nay mới chỉ
có tại các quốc gia có nền khoa học quân sự phát triển. Nhằm đáp ứng bài toán
nhận dạng tàu chiến, luận văn này sẽ tập trung nghiên cứu Một số kỹ thuật tra
cứu và định vị tàu chiến trên biển.
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là các ảnh có chứa tàu bao gồm các loại
tàu chiến mặt mƣớc, tàu bổ trợ, tàu ngầm, các tàu dân sự, cùng các đặc điểm
hình dạng cơ bản của chúng.
- Phạm vi nghiên cứu là các ảnh mặt biển vào ban ngày có chứa một con tàu.
3. Hƣớng nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu các kỹ thuật tra cứu, nhận dạng các loại tàu chiến mặt nƣớc, tàu
bổ trợ, tàu ngầm, các tàu dân sự dựa trên các đặc điểm từ bóng của các loại tàu
bằng các kỹ thuật tìm kiếm hình dạng, trích trọn đặc trƣng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

10
4. Những nội dung nghiên cứu chính
- Các đặc trƣng thiết yếu của các loại tàu mặt nƣớc.
- Các kỹ thuật cơ bản nhƣ trích chọn đặc trƣng, đánh giá độ tƣơng tự, phân
hình tam giác, tứ giác vv
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Thu thập và phân tích các tài liệu, thông tin liên quan đến đề tài.
- Tìm hiểu các quy trình tra cứu, nhận dạng và định vị tàu chiến trên biển.
- Tìm hiểu các kỹ thuật và thuật toán xử lý liên quan
- Tìm hiểu và phân tích một số phép toán nhận dạng tàu chiến
- Kết hợp các nghiên cứu trƣớc đây của các tác giả trong và ngoài nƣớc cùng
với sự chỉ bảo, góp ý của thầy hƣớng dẫn để hoàn thành nội dung nghiên cứu.
6. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Nêu ra đƣợc tầm quan trọng của việc tra cứu, nhận dạng và định vị tàu

chiến trên biển, chọn ra đƣợc các kỹ thuật quan trọng trong quá trình tra cứu,
nhận dạng và định vị các loại tàu chiến.
- Nghiên cứu sẽ đƣa ra đƣợc sản phẩm phục vụ cho việc tra cứu, nhận dạng
và định vị các loại tàu chiến trên biển.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

11
Chƣơng 1: KHÁI QUÁT VỀ TRA CỨU VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN
1.1 Khái quát về tra cứu ảnh
1.1.1 Hình dạng
1.1.1.1 Khái niệm về hình dạng
Màu sắc và vân là những thuộc tính có khái niệm toàn cục của một bức
ảnh. Trong khi đó, hình dạng không phải là một thuộc tính của ảnh. Thay vì
vậy, hình dạng có khuynh hƣớng chỉ định tới một khu vực đặc biệt của ảnh.
Hay hình dạng chỉ là biên của đối tƣợng nào đó trong ảnh.
1.1.1.2 Đặc điểm hình dạng với việc tìm kiếm ảnh
Hình dạng là một thuộc tính cấp cao hơn màu sắc và vân. Nó đòi hỏi sự
phân biệt giữa các vùng để tiến hành xử lý về độ đo của hình dạng. Trong nhiều

trƣờng hợp, sự phân biệt này cần thiết phải làm bằng tay. Nhƣng sự tự động hóa
trong một số trƣờng hợp có thể khả thi. Trong đó, vấn đề chính yếu nhất là quá
trình phân đoạn ảnh. Nếu quá trình phân đoạn ảnh đƣợc làm một cách chính
xác, rõ ràng và nhất là hiệu quả thì sự tìm kiếm thông tin dựa vào hình dạng có
thể có hiệu lực rất lớn. Nhận dạng ảnh hai chiều là một khía cạnh quan trọng
của quá trình phân tích ảnh. Tính chất hình dạng toàn cục ám chỉ đến hình dạng
ảnh ở mức toàn cục. Hai hình dạng có thể đƣợc so sánh với nhau theo tính chất
toàn cục bởi những phƣơng pháp nhận dạng theo hoa văn, mẫu vẽ. Sự so khớp
hình dạng ảnh cũng có thể dùng những kỹ thuật về cấu trúc, trong đó một ảnh
đƣợc mô tả bởi những thành phần chính của nó và quan hệ không gian của
chúng. Vì sự hiển thị ảnh là một quá trình liên quan đến đồ thị, do đó những
phƣơng pháp so khớp về đồ thị có thể đƣợc dùng cho việc so sánh hay so khớp.
Sự so khớp về đồ thị rất chính xác, vì nó dựa trên những quan hệ không gian
hầu nhƣ bất biến trong toàn thể các phép biến đổi hai chiều. Tuy nhiên, quá
trình so khớp về đồ thị diễn ra rất chậm, thời gian tính toán tăng theo cấp số mũ
tƣơng ứng với số lƣợng các phần tử. Trong việc tìm kiếm dữ liệu ảnh dựa
vào nội dung, cần dùng những phƣơng pháp có thể quyết định sự giống và khác

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

12
nhau một cách nhanh chóng. Thông thƣờng, bài toán luôn đòi hỏi sự bất
biến cả đối với kích thƣớc của ảnh cũng nhƣ hƣớng của ảnh trong không
gian. Vì vậy, một đối tƣợng có thể đƣợc xác định trong một số hƣớng. Tuy
nhiên, tính chất này không thƣờng đƣợc yêu cầu trong tìm kiếm ảnh. Trong rất
nhiều cảnh vật, hƣớng của đối tƣợng thƣờng là không đổi. Ví dụ nhƣ: cây cối,
nhà cửa, vv.
Độ đo về hình dạng đƣợc đề cập rất nhiều trong phạm vi lý thuyết của bộ
môn xử lý ảnh. Chúng trải rộng từ những độ đo toàn cục dạng thô với sự trợ
giúp của việc nhận dạng đối tƣợng, cho tới những độ đo chi tiết tự động tìm

kiếm những hình dạng đặc biệt. Lƣợc đồ hình dạng là một ví dụ của độ đo đơn
giản, nó chỉ có thể loại trừ những đối tƣợng hình dạng không thể so khớp,
nhƣng điều đó sẽ mang lại khẳng định sai, vì chỉ nhƣ là việc làm của lƣợc đồ
màu. Kỹ thuật dùng đƣờng biên thì đặc hiệu hơn phƣơng pháp trƣớc, chúng làm
việc với sự hiện hữu của đƣờng biên của hình dạng đối tƣợng và đồng thời cũng
tìm kiếm những hình dạng đối tƣợng gần giống với đƣờng biên nhất. Phƣơng
pháp vẽ phác họa có thể là phƣơng pháp có nhiều đặc trƣng rõ ràng hơn, không
chỉ tìm kiếm những đƣờng biên đối tƣợng đơn, mà còn đối với tập những đối
tƣợng đã đƣợc phân đoạn trong một ảnh mà ngƣời dùng vẽ hay cung cấp. Vấn
đề này sẽ đƣợc đề cập chi chi tiết trong phần sau khi mô tả về hình dạng đối
tƣợng.
1.1.2. Tra cứu ảnh dựa vào hình dạng
1.1.2.1. Lƣợc đồ hình dạng
Lƣợc đồ hình dạng là phƣơng pháp giúp cho việc tính toán đƣợc dễ dàng và
nhanh trong thi hành. Chúng sử dụng cả sự so sánh về màu sắc và vân. Vấn đề
chính là định nghĩa biến cho lƣợc đồ hình dạng đƣợc định nghĩa. Xem nhƣ hình
dạng trong ảnh là một vùng những giá trị một trong ảnh nhị phân, trong khi toàn
thể những giá trị khác đều là giá trị không. Một kiểu của so khớp hình dạng ảnh
là so khớp hình chiếu thông qua hình chiếu đứng và hình chiếu nằm của hình

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

13
dạng. Giả sử rằng hình dạng có n hàng và có m cột. Mỗi hàng và mỗi cột là một
bin trong lƣợc đồ hình dạng. Tổng số đƣợc lƣu trữ trong một bin là tổng số
những giá trị 1 đƣợc lƣu trữ trong dòng hoặc cột tƣơng ứng đó. Điều này đƣa
đến một lƣợc đồ gồm có một bin, nhƣng điều này cũng chỉ có ý nghĩa khi tất cả
những ảnh đƣợc xem xét phải có cùng một kích thƣớc. Để làm cho việc so khớp
hình chiếu bất biến đối với kích thƣớc, số lƣợng bin của dòng và số lƣợng bin
của cột phải ổn định. Bằng cách định nghĩa những bin từ góc trái trên đến góc

phải dƣới của hình dạng, sự chuyển đổi bất biến đã đạt đƣợc. Việc so khớp hình
chiếu không bất biến đối với phép xoay ảnh, nhƣng nó có thể làm việc tốt với
sự xoay nhỏ và sự thiếu chính xác thuộc về hình học ở mức độ nhỏ. Một cách
khác để làm nó bất biến đối với phép quay là tính toán theo trục toạ độ êlíp vừa
nhất và xoay chúng cho đến khi trục chính là trục nằm ngang. Vì không biết nơi
đâu là phía trên cùng của hình dạng, xoay hai khả năng có thể xảy ra để thử.
Hơn nữa, nếu trục chính và trục phụ có cùng chiều dài, thì 4 khả năng xoay phải
đƣợc xem xét. So khớp hình chiếu đƣợc sử dụng thành công trong tìm kiếm ảnh
logo. Những khả năng khác để xây dựng lƣợc đồ thông qua góc tiếp tuyến tại
mỗi điểm ảnh trên đƣờng bao của hình dạng. Độ đo này thì hoàn toàn tự động
về mặt kích thƣớc và bất biến đối với sự dịch chuyển, nhƣng nó cũng không bất
biến đối với xoay đối tƣợng, bởi vì góc tiếp tuyến đƣợc tính từ hình dạng đối
với một hƣớng xác định. Có một số cách khác nhau để giải quyết vấn đề này.
Cách thứ nhất là xoay hình dạng về trục chính nhƣ đã mô tả ở trên. Một cách
khác đơn giản hơn là xoay lƣợc đồ hình dạng. Nếu lƣợc đồ có K bin, thì sẽ có K
khả năng xoay. Những vị trí xoay không đúng có thể làm ảnh hƣởng tốc độ của
việc tính toán, đặc biệt là trong trƣờng hợp lƣợc đồ và ảnh có kích thƣớc lớn.
Hoặc là lƣợc đồ có thể đƣợc tiêu chuẩn hoá bởi cách chọn bin với số đếm lớn
nhất là bin đầu tiên. Một vài bin lớn nhất nên đƣợc thử vì có thể có sự tồn tại
của nhiễu.
1.1.2.2. Độ so khớp đƣờng biên của hình dạng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

14
n

n

Thuật toán so khớp đƣờng biên đòi hỏi sự trích rút và trình bày đƣờng

biên của cả ảnh cần truy vấn và ảnh mang ra so khớp. Đƣờng biên có thể đƣợc
trình bày bởi một dãy những điểm ảnh hay có thể đƣợc xấp xỉ bởi một đa giác.
Đối với một dãy những điểm ảnh, một loại so khớp cổ điển là dùng mô tả
Fourier để so sánh hai hình dạng với nhau. Trong toán học hàm liên tục, mô tả
Fourier là những hệ số của dãy triển khai Fourier của hàm mà định nghĩa đƣờng
biên của hình dạng ảnh. Trong trƣờng hợp đặc biệt, hình dạng đƣợc trình bày
bởi dãy của m điểm <V0,V1, ,Vm-1>.
Từ những dãy điểm này, một dãy của vectơ đơn vị :
(1.1)
và một dãy của những sai phân:

(1.2)
có thể đƣợc tính.

Mô tả Fourier {a
-M
, ,a
0
, ,a
M
} sau đó đƣợc xấp xỉ bởi:
(1.3)
Những mô tả này có thể đƣợc dùng để định nghĩa độ đo khoảng cách hình dạng.
Giả sử Q là ảnh truy vấn và I là ảnh mang hình dạng đƣợc so sánh với Q. Gọi
là dãy của những mô tả Fourier cho ảnh truy vấn, và là mô tả
Fourier cho
ảnh. Khi đó độ đo khoảng cách Fourier nhƣ sau:

(1.4)
Nhƣ đã mô tả, khoảng cách này chỉ bất biến đối với phép tịnh tiến. Nếu mà

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

15
những bất biến khác đòi hỏi, có thể dùng sự kết hợp với nhiều hàm số học thể
giải quyết vấn đề tỷ lệ, xoay và điểm bắt đầu để cực tiểu hoá d
Fourier
(I , Q).
Nếu mà đƣờng biên đƣợc trình bày dƣới dạng một đa giác, chiều dài của các
cạnh và góc giữa chúng có thể đƣợc tính và dùng để trình bày hình dạng. Một
hình dạng có thể đƣợc trình bày bởi một dãy những điểm nối liền nhau (Xi, Yi,
α i ), với cặp đƣờng thẳng giao nhau tại điểm (Xi, Yi) với góc lớn α i . Cho một
dãy Q = Q1, Q2, , Qn của những điểm nối liền nhau trình bày đƣờng biên của
đối tƣợng truy vấn Q và một dãy tƣơng tự I = I1, I2, , Im trình bày đƣờng biên
của đối tƣợng I, mục tiêu là tìm một ánh xạ từ Q tới I mà ánh xạ từ dãy phân
đoạn của ảnh truy vấn tới dãy có chiều dài tƣơng tự phân đoạn của ảnh và sao
cho cặp của dãy phân đoạn truy vấn gần kề mà gặp tại một góc đặc biệt α nên
ánh xạ tới một cặp những dãy phân đoạn gần kề mà gặp nhau tại một góc α
'
tƣơng tự. Một kỹ thuật so khớp đƣờng biên khác là so khớp mềm dẻo
(elasticmatching) trong đó hình dạng truy vấn đƣợc làm biến dạng để trở nên
càng giống với hình dạng ảnh mẫu càng tốt. Sự cách biệt giữa hình dạng ảnh truy
vấn và hình dạng của ảnh mẫu dựa vào hai thành phần chính: năng lƣợng đòi hỏi
trong quá trình biến dạng từ hình dạng ảnh truy vấn tới mức độ phù hợp nhất với
hình dạng trong ảnh mẫu. Và sự đo lƣờng về độ giống nhau giữa hình dạng ảnh
truy vấn sau khi bị biến dạng khớp với hình dạng trong ảnh mẫu.
1.1.2.3. So khớp với ảnh phát họa

Hệ thống so khớp phát họa cho phép ngƣời dùng nhập vào một bản phát
họa của những đƣờng biên chính trong một ảnh và sau đó hệ thống sẽ tìm kiếm

những ảnh màu hay ảnh xám mà có đƣờng biên khớp nhất. Những ảnh màu
đƣợc tiền xử lý nhƣ sau để đạt đƣợc một dạng trung gian gọi là ảnh đƣợc trích
rút (abstract image).
- Áp dụng phép biến đổi affine để giảm kích thƣớc ảnh về kích thƣớc chỉ
định trƣớc. Dùng một mặt nạ trung vị để lọc nhiễu. Kết quả của bƣớc này cho ra

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

16
một ảnh đƣợc tiêu chuẩn hóa [1]
- Dò biên sử dụng thuật toán dò tìm đƣờng biên dựa trên gradient. Dò biên
đƣợc tiến hành qua hai bƣớc: những biên toàn cục sẽ đƣợc tìm thấy trƣớc tiên
với một ngƣỡng toàn cục dựa trên giá trị trung bình và biến đổi của gradient;
sau đó, những đƣờng biên cục bộ sẽ đƣợc chọn từ toàn cục theo những ngƣỡng
cục bộ. Kết quả của bƣớc này cho ra ảnh gọi là ảnh đã đƣợc lọc biên (refined
edge image).
- Tiến hành làm mảnh và rút ngắn trên ảnh đã đƣợc lọc biên. Kết quả cuối
cùng đƣợc gọi là ảnh đƣợc trích rút. Khi ngƣời sử dụng nhập vào một bức ảnh
phát họa ở dạng thô nhƣ là một ảnh truy vấn, nó cũng lần lƣợt đƣợc đƣa qua các
giai đoạn chuẩn hóa kích thƣớc, nhị phân hóa, làm mảnh hoá, và rút gọn. Kết
quả của quá trình xử lý này cho ra một ảnh gọi là bản phát họa đều nét. Giờ đây,
bản phát họa đều nét phải đƣợc so khớp với những ảnh đƣợc trích rút ở trên.
Thuật giải so khớp là thuật giải dựa vào mối tƣơng quan. Hai ảnh sẽ đƣợc chia
ra làm những hệ thống lƣới ô vuông. Đối với mỗi hệ thống lƣới ô vuông của ảnh
truy vấn, tƣơng quan cục bộ với hệ thống lƣới ô vuông tƣơng ứng của ảnh cơ sở
dữ liệu sẽ đƣợc tính. Để thiết thực hơn, tƣơng quan cục bộ đƣợc tính cho một
vài những dịch chuyển khác biệt trong vị trí trong hệ thống ô lƣới trên những
ảnh cơ sở dữ liệu và giá trị tƣơng quan cực đại qua tất cả những dịch chuyển là
kết quả của cho hệ thống ô lƣới đó. Độ đo sự giống nhau cuối cùng là tổng của
mỗi tƣơng quan cục bộ. Độ đo khoảng cách là nghịch đảo của độ đo sự giống

nhau này.
Từ những chú giải trên, nó có thể đƣợc biểu diễn lại dƣới dạng sau:
(1.5)
trong đó A
I
(g) quy cho hệ thống ô lƣới g của ảnh đƣợc trích rút đƣợc tính từ ảnh
cơ sở dữ liệu I, shift(A
I
(g)) quy cho phiên bản đƣợc dịch chuyển của hệ thống
lƣới g của cùng ảnh đƣợc trích rút, và L
Q
(g) quy cho hệ thống ô lƣới g của bản

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

17
họa đều nét có kết quả từ ảnh truy vấn Q.

1.2 Bài toán tra cứu tàu chiến trên biển
1.2.1. Giới thiệu
Nhận dạng tàu chiến trên biển cũng quan trọng nhƣ nhận dạng máy bay trong
không phận. Tàu chiến di chuyển trên bề mặt đại dƣơng chậm hơn so với máy
bay, nó dễ dàng đƣợc nhận ra một cách trực quan qua các ảnh thu đƣợc từ vệ
tinh quân sự. Nên bình thƣờng tàu đƣợc xác định trong khi nó vẫn còn ở rất xa.
Các loại tàu, lớp tàu nên đƣợc xác định từ hình bóng của nó từ rất sớm trƣớc khi
hình ảnh, tên của nó có thể đƣợc phân biệt bằng các trang bị quân sự khác. Việc
xác định đầu tiên đƣợc thực hiện là phải xác định đƣợc các tàu này là một tàu
Hải quân hay là tàu dân sự.
Nói chung, tàu Hải quân hình dạng không cồng kềnh nhƣ tàu buôn dân sự.
Các tàu Hải quân thƣờng có tốc độ cao hơn tàu dân sự nên vệt tàu đi đƣợc nhận

ra rõ hơn nhiều so với các tàu dân sự. Hầu nhƣ tất cả các quốc gia thƣờng sơn
tàu Hải quân của họ một số màu xám hoặc màu xanh - màu xám nhằm ngụy
trang, pha trộn dễ dàng với nền đại dƣơng. Đối với tàu chiến, khi khoảng cách
đủ gần thì mới có thể phân biệt đƣợc về màu sắc, còn các tàu dân sự có thể dễ
dàng đƣợc xác định bởi vì các tàu đƣợc sơn nhiều màu sắc khác nhau. Trong
thời bình một dấu hiệu nữa để phân biệt giữa các tàu Hải quân và các tàu dân sự
là sự hiện diện của vũ khí trên tàu mà ta có thể nhìn thấy. Sự vắng mặt của vũ
khí có thể có ít ý nghĩa, nhƣng sự hiện diện của nó gần nhƣ chắc chắn cho thấy
đó là một tàu Hải quân.
1.2.2. Đặc điểm hình dạng của một số loại tàu tàu mặt nƣớc
Trong lực lƣợng Hải quân của các quốc gia trên thế giới, có rất nhiều loại tàu
nổi, chẳng hạn nhƣ các loại tàu chiến, tàu phụ trợ mà các tàu phục vụ. Tàu phụ
trợ đƣợc gọi là tàu chuyên dùng (Các tàu này thực hiện các chức năng cụ thể),
và tàu đổ bộ. Ví dụ, tàu làm công tác sửa chữa là tàu phụ trợ, các tàu phá băng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

18
và gián điệp là tàu chuyên dùng. Thuật ngữ của các loại tàu Hải quân cũng là
một định hƣớng để giúp cho việc phân loại.
1.2.2.1. Tàu chiến
a - Tàu sân bay
Tàu sân bay là tàu chiến lớn nhất trong các loại tàu mặt nƣớc. Các tàu sân
bay là tấn công chủ yếu của Hải quân các nƣớc lớn nhƣ Mỹ, Nga, Anh,
Pháp vv Máy bay là vũ khí chính của tàu sân bay, và nhiệm vụ đƣợc xác định
bởi các loại máy bay thực hiện. Các phần nổi cao và mở rộng, sàn đáp gọn gàng
cho các tàu sân bay là một nhận dạng đặc biệt. Trên các tàu sân bay cấu trúc của
đài chỉ huy thƣờng đƣợc bố trí bên mạn phải của boong tàu, đây là tính năng nổi
bật duy nhất của sàn đáp.
Hình ví dụ của các lớp khác nhau của tàu sân bay.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

19
b - Tàu đổ bộ, tuần dƣơng, khu trục

Tàu đổ bộ đƣợc thiết kế để di chuyển binh sĩ và trang thiết bị chiến đấu trên
bờ. Với đặc điểm trên, vũ khí trang bị của tàu đổ bộ thƣờng đƣợc dành cho mục
đích phòng thủ mà thôi. Luận văn sẽ thảo luận về một vài trong số các tàu đổ bộ
cơ bản sau đây: Các tàu đổ bộ lớn nhất (LHDs, LHAs) có thể đƣợc xác định bởi
cấu trúc lớn của mặt bong. Thông thƣờng chúng từ 800 - 850 feet (243,84 -
259,08 m ) và có trọng tải từ 28.000 đến 40.000 tấn. Tàu chỉ huy đổ bộ (LCC)
có thể đƣợc xác định bởi thiết bị điện tử hoặc có thể nhìn thấy, chúng có chiều
dài 182,88 mét và có trọng tải là 19.000 tấn. Tàu đổ bộ còn có thể đƣợc nhận
dạng bởi chúng thƣờng có vũ khí phía trƣớc và một sân bay nhỏ phía sau. Chúng
bao gồm hai miếng đệm để máy bay trực thăng cất hạ cánh, một cánh cửa đổ bộ
đoạn đƣờng nối gấp xuống phía đuôi tàu và cần cẩu dùng xếp dỡ và máy móc
khác. Chúng dài khoảng 173,7 mét và có trọng tải 17.000 tấn. Tàu đổ bộ nhỏ
(LSTs) đƣợc đặc trƣng bởi các đoạn đƣờng nối kéo dài từ phần phía trƣớc của
con tàu. Chúng dài khoảng 158,4 mét và có trọng tải 8.450 tấn. Các tàu của Liên
Xô cũ và Liên bang Nga sản xuất thì nhỏ thƣờng đƣợc đặc trƣng bởi đài chỉ huy
phía sau.
Các lớp tàu đổ bộ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

20

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

21
Các lớp tàu tuần dương

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

22

Các lớp tàu khu trục

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

23

Tàu tuần dương trực thăng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

24
Lớp tàu cánh ngầm:

c - Tàu bổ trợ
Có rất nhiều loại tàu phụ trợ để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Chúng
bao gồm từ tàu tiếp dầu, tàu sửa chữa Chúng thƣờng nhẹ, trang bị để tự vệ
dựa chủ yếu vào sự bảo vệ của các tàu chiến. Chúng đƣợc chế tạo bởi các kích
cỡ khác nhau và cấu hình duy nhất cho vai trò của chúng. Nhiều tàu phụ trợ, đặc
biệt là đƣợc sử dụng để bổ sung và sửa chữa, có cần cẩu trên boong tàu đƣợc sử
dụng di chuyển cho các thiết bị, vật tƣ và nhiên liệu cho hạm đội.
*Các tàu chiến do Liên Bang Nga sản suất.
Việc xác định nhanh chóng và chính xác các tàu chiến do Liên Bang Nga sản
xuất là khá quan trọng trong bài toán tra cứu, nhận dạng tàu chiến trên biển bởi
số lƣợng của chúng trên toàn thế giới tƣơng đối lớn. Bóng của các tàu chiến của
Liên bang Nga thƣờng dễ nhìn thấy nhất. Để giúp dịch các tàu của Nga, Bảng
dƣới là một bảng phiên âm để chuyển đổi bảng chữ cái Nga vào bảng chữ cái
tiếng Việt. Cần phải nắm rõ với cả bóng và bảng phiên âm để có thể xác định
các tàu chiến do Liên Bang Nga sản xuất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

25
Tiếng Nga