Đề cương XỬ LÝ ẢNH VIỄN THÁM

1

1

XƯ LÝ ẢNH VIỄN THÁM
Câu 1. Khái niệm viễn thám. Trình bày các thành phần cơ bản
và quá trình của viễn thám. So sánh ảnh sự giống và khác
nhau giữa ảnh số và ảnh viễn thám.
-

1.

2.
3.
4.
5.
6.
7.
-

-

Viễn thám là môn khoa học thu thập các thông tin về một đối
tượng, một khu vực, một hiện tượng từ một khoảng cách nào đó
mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hay hiên tượng
đó.
Thành phần:
Nguồn năng lượng: thành phần đầu tiên của một hệ thống viễn
thám là nguốn năng lượng đê
Những tia phát xạ và khí quyển.
Sự tương tác với đối tượng

Thu nhận năng lượng bộ cảm
Sự truyền tải, thu nhận và xử lý
Giải đoán và phân tích ảnh
Ứng dụng.
Quá trình của viễn thám:
1. Sự hiện diện của nguồn năng lượng điện từ
2. Sự lan truyền nguồn năng lượng điện từ đến bầu khí quyển
3. Sự tương tác giữa sóng điện từ với bề mặt trái đất.
4. Sự lan truyền năng lượng phản xạ từ bề mặt trái đất đến sensor
5. Các sensor ghi nhận dữ liệu
6. Dữ liệu được truyền về trạm mặt đất và ghi vào băng từ
7. Phân tích, xử lý dữ liệu
Câu 2. Ảnh hưởng của khí quyển đến sự truyền sáng.
Các bước sóng 0.3µm hoàn toàn bị hấp thụ bởi tần ozon.
1


2
-






-

•

2

Các loại mây + hạt nước hấp thụ hoặc làm tán xạ các bước sóng
< 0.3µm
Ánh sáng khi đi qua khí quyển có mật độ khác nhau bị khúc xạ,
phản xạ, ánh xạ ảnh hưởng lớn đối việc chụp ảnh hàng không.
Các vùng phổ không bị ảnh hưởng bởi môi trường khí quyển sẽ
được sử dụng để thu nhận ảnh viễn thám.
Câu 3. Trình bày độ phân giải của ảnh số trong viễn thám.
Độ cao viễn thám: là độ cao mà các thiết bị viễn thám có thể
hoạt động mà không cần tiếp xúc với đối tượng.
Tầng mặt đất: 0,5m – 30m
Tầng máy bay: 5m – 20Km
Tầng vệ tinh: 300Km – 36000Km.
Thấp hơn 1000Km
Từ 1000 – 36000Km.
Độ phân giải là kích thước của các điểm ảnh trên ảnh -> là thông
số quan trọng nhất đặc trưng cho khả năng thông tin ảnh viễn
thám.
Phân loại: Độ phân giải không gian, độ phân giải thời gian, độ
phân giải phổ, độ phân giải phản xạ
Độ phân giải không gian: là kích thước của pixel trên mặt đất.
+ Mức độ chi tiết của các đối tượng trên ảnh phụ thuộc vào độ
phân giải không gian.
+ Cho biết các đối tượng min có thể phân biệt trên ảnh.
+ Do đặc tính của đầu thu, độ phân giải không phụ thuộc vào hai
thông số được thiết kế sẵn: FOV (Field of View- trường góc
nhìn) , IFOV (Insttantaneous FOV- trường góc nhìn tức thì).

FOV
Cho biết phạm vi không gian

mà đầu thu có thể thu nhận
được sóng điện từ từ đối tượng.
2

IFOV
Cho biết phạm vi không gian
mà đầu thu có thể thu nhận
được sóng điện từ tại một thời


3

3

điểm.
Nếu FOV thu được càng lớn thì Nếu góc IFOV càng nhỏ thì
ảnh thu được càng rộng và
khả năng phân biệt các đối
ngược lại.
tượng càng lớn. Nghĩa là giá trị
pixel càng nhỏ thì phạm vi chịu
ảnh hưởng càng hẹp.
Với một góc nhìn, vệ tinh nào Pixel mang giá từ giá trị tổng
cao hơn sẽ có khoảng thu ảnh
hợp từ giá trị bức xạ của các
lớn hơn.
đối tượng trong một góc IFOV
được thu nhận cùng một lúc
•

•

-

•

Độ phân giải phổ: là số lượng và kích thước của các khoảng
bước sóng mà các bộ cảm ứng thu nhận và ghi lại dữ liệu.
->không phải toàn bộ giải sóng điện từ được thu nhận trong ảnh
viễn thám.
+ Các khoảng bước sóng này gọi là các kênh -> Độ phân giải
phổ là số lượng các kênh ảnh.
+ Độ phân giải phổ càng cao thì thông tin thu thập từ đối tượng
càng nhiều.
+ Ảnh thông thường có từ 3- 10 kênh phổ.
Độ phân giải thời gian: là khoản thời gian nhất định mà bộ cảm
chụp lại vùng đã chọn.
+ Nếu thời gian lặp càng nhỏ thì thông tin thông tin thu thập
(hay ảnh chụp được) càng nhiều.
Câu 4. Trình bày phổ phản xạ của 1 số đối tượng tự nhiên.
Phổ phản xạ là hiện tượng mà phần năng lượng phản hồi từ một
bề mặt theo góc đối xứng với góc tới. Gồm phản xạ toàn phần,
không hoàn toàn, tán xạ toàn phần và tán xạ không toàn phần.
Đường cong phổ phản xạ là hàm thể hiện sự tương quan giữa
năng lượng phản xạ phổ và bước sóng của tia sáng.
Phổ phản xạ của các đối tượng tự nhiên:
Thực vật: phụ thuộc vào các sắc tố, cấu trúc tế bào, thành phần
nước và đặc biệt là chất diệp lục (bước sóng từ 0.45 – 0.67 µm).
Diệp lục sẽ:
3

4

•
1.
2.
3.
4.
5.




•

4

+ Quyết định tính chất màu sắc của ánh sáng phát xạ.
+ Hấp thụ tia sáng màu lam, đỏ.
+ Phản xạ rất mạnh các tia sáng màu lục -> lá cây có màu xanh.
+ Hàm lượng diệp lục giảm -> Sự phát xạ của các tia màu xanh
giảm và thay bởi các tia khác.
Chú ý:
+ Xét dưới dạng hàm, đường cong phổ phản xạ của thực vật là
giống nhau, chỉ khác nhau về phần giá trị.
+ Ký hiệu chỉ số thực vật: NDVI
+ Sự phản xạ của cụm thực vật trên ảnh ảnh hưởng bởi môi
trường sống của thực vật (thành phần thổ nhưỡng, độ ẩm của đất,
chất đất…). ->tùy vào từng dải sáng.

Phản xạ phổ của đất phụ thuộc:
Thành phần cơ giới: tỷ lệ đất cát, đất thịt, đất sét…
Độ ẩm: khô, ẩm hay bão hòa.
Thành phần hữu cơ của đất.
Oxit sắt và một số khoáng vật màu khác.
Độ nhám bề mặt: thấp thì phản xạ nhiều hơn và nhược lại độ
nhám cao khi phản xạ ít hơn.
Sự phản xạ phổ của đất phụ thuộc vào tính chất của đất khô hay
đất ẩm.
Yếu tố nước trong đất quyết định sự suy giảm khả năng phản xạ
phổ của đất (ở bước sóng từ 0.5 – 2.5 µm).
Nhận xét:
+ Đồ thị đường cong phản xạ của một số loại đất phụ thuộc
vào thành phần độ hạt, lượng ẩm, đất.
+ Đất cát: phản xạ mạnh nhưng nếu độ ẩm tăng thì sự phản
xạ giảm.
+ Đất sét: phản xạ mạnh nhưng khi độ ẩm tăng thì đất có
màu tối đi.
+ Hàm lượng hữu cơ: đất có chất hữu cơ cao thì khả năng
phản xạ thấp.
Phản xạ phổ của nước: nước trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng
sóng của tia sáng xanh lơ (Blue) , yếu dần khi sang vùng tia xanh
4


5

5

lục (Green) , triệt tiêu ở cuối dải sóng đỏ (Red). Phản xạ phổ phụ

thuộc vào tính chất của nước:
 Khi tính chất nước thay đổi, hình dạng đường cong và giá trị phổ
phản xạ sẽ bị thay đổi.
• Phản xạ phổ của đá: giá trị phổ phản xạ phụ thuộc vào nhiều
yếu tố cảu đá: mức độ chứa nước, cấu trúc, cấu tạo, thành phần
khoáng vật, bề mặt…
• Kết luận:
 Phổ phản xạ là thông tin quan trọng nhất mà viễn thám thu được
về các đối tượng.
 Dựa vào cường độ, đường cong của phổ phản xạ ta có thể phân
tích, so sánh, nhận diện các đối tượng trên bề mặt.
 Các đối tượng khác nhau trong cùng nhóm đối tượng sẽ có
đường cong phổ phản xạ tương đối giống nhau, chỉ khác nhau về
các chi tiết nhỏ trên đường cong.
Câu 5. Khái niệm bộ cảm và phân loại chúng.
- Bộ cảm (bộ cảm biến điện từ- sensor) là thiết bị chứa các con
mắt điện tử dùng để quan sát và bức xạ. Một sensor chứa hàng
nghìn con mắt điện tử.
- Bộ cảm chỉ thu nhận năng lượng sóng điện từ phản xạ hay bức
xạ từ vật thể theo từng bước sóng xác định. Năng lượng sóng
điện từ sau khi tới được bộ cảm được chuyển thành tín hiệu số
(chuyển đổi tín hiệu điện thành 1 số nguyên hữu hạn gọi là giá
trị của pixel) tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng
bước sóng do bộ cảm nhận được trong dải phổ đã xác định.
- Phân loại: Bộ cảm chủ động và bộ cảm thụ động
• Bộ cảm chủ động(Active sensor): Là bộ cảm biến phát ra nguồn
năng
lượng điện từ đến các vật thể.
 Khi chùm tia năng lượng này tới các vật thể thì nó phát xạ về
thiết bị ghi nhận.

 Ưu, nhược điểm:
 Ghi nhận cả ngày lẫn đêm, hay tất cả các mùa trong năm, ngay
cả điều kiện thời tiết xấu.
5


6









•














6

Có thể bổ sung nguồn thông tin đối tượng quan tâm trogn thời
điểm bộ cảm thụ động không cung cấp được.
Cần có nguồn năng lượng lớn đủ sức thay thế cho nguồn năng
lượng tự nhiên.
VD: Radar SLR, SLAR.
Ứng dụng của bộ cảm radar:
Thám sát bề mặt đại dương: xác định sóng, gió, đáy đại dương…
Lập bản đồ địa chất
Thăm dò quặng mỏ
Lập bản đồ cảnh báo thiên tai, lũ lụt
Bản đồ mưa, độ ẩm…
Bộ cảm thụ động (Passive sensor): Ghi nhận sóng phản xạ của
vật thể khi có nguồn năng lượng tự nhiên hoặc ghi nhận sóng
bức xạ phát ra
từ chính vật thể đó.
Vào ban đêm, thiết bị ghi nhận này có ghi nhận được hình ảnh
không?
Bộ cảm thụ động có thể ghi nhận bức xạ nhiệt của các vật thể
này cả ngày lẫn đêm.
Ưu, nhược điểm:
Phụ thuộc vào nguồn năng lượng tự nhiên.
Bộ cảm này hoạt động kém tại
những vùng ở gần vĩ độ cực.
Ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết.
- VD: Vệ tinh Landsat, SPOT, IRS…
Câu 6. Khái niệm hệ thống thu ảnh viễn thám và phân loại
chúng.

Hệ thống thu ảnh viễn thám:
Phân loại: Một số loại vệ tinh viễn thám:
Tài nguyên mặt đất: LANDSAT, SPOT.
Tài nguyên biển: MOS, MODIS
Tài nguyên mặt đất độ phân giải cao: OBVIEW, IKONOS,
QUICKBIRD.
Khí tượng: GOES, NOAA
6


7








7

Các vệ tinh quan sát mặt đất hay vệ tinh tài nguyên:
Quan sát tài nguyên trên mặt đất: LANDSAT, SPOT, IKONOS,
QUICKBIRD.
Quan sát tài nguyên biển: MOS, MODIS
Quỹ đạo đồng bộ mặt trời.
Độ phân giải không gian trung bình và cao
Độ phân giải thời gian trung bình, hiện nay có thể điều khiển từ
trạm mặt đất.
Dải quét bao phủ gần như toàn bộ trái đất.



-

-

•





Câu 7. Nêu khái niệm về viễn thám Radar và Radar chủ
động. Trình bày đặc điểm về độ phân giải không gian, bóng,
độ nhám bề mặt và khả năng tạo ảnh lập thể của Radar (lấy
ví dụ minh họa).
Viễn thám radar là viễn thám siêu cao tần từ 1cm đến 1m cho
phép quan sát vật thể trong mọi thời điểm trong ngày và không
bị ảnh hưởng bởi thời tiết.
Radar chủ động (lidar): là phương pháp viễn thám với cường độ
mạnh, các tia laser được phóng xuống địa hình rồi phản hồi trở
lại, ghi lại các tín hiệu điện hoặc từ.
Đặc điểm:
Độ phân giải không gian:
+ Độ phân giải của 1 ảnh radar phụ thuộc vào độ dài xung và độ
rộng của chùm ăngten.
+ Gồm độ phân giải theo hướng bắn và độ phân giải theo
phương vị
Độ phải giải theo hướng bắn: là khả năng phân cách hai đối

tượng không gian nằm gần nhau theo hướng tia bắn radar.
Công thức tính: R(r) = R(r): độ phân giải theo hướng bắn; c: vận
tốc ánh sáng; thời gian cho một xung; : góc ép.
Khi vật có sự phân cách đủ lớn thì độ phân giải theo hướng bắn
được thể hiện trên mặt đất và gọi là độ phân giải mặt đất.

7


8





•






•



•




8

Độ phân giải phương vị: được xác định bằng độ rộng của dải
quét tia radar và sự liên hệ giữa góc phương vị của tia β do tia
angten phát ra và độ phân giải theo hướng bắn trên mặt đất.
Ra=9,7RG x β
Trong đó: RG: Khoảng cách theo hướng bắn trên mặt đất.
β: góc phương vị của radar.
β=
λ: bước sóng; AL: độ rộng của anten
Bóng trên ảnh radar:
Do tia radar phóng ra nhìn nghiêng 1 phía so với địa hình, phần
sườn phơi ra phía tia chiếu tới sẽ có sự phản hồi lại.
Ở phần sau của đối tượng, không có sự phản hồi trở về của tia
radar -> không có tín hiệu
Khu vực đó trên ảnh có màu đen -> gọi là bóng
Có 2 yếu tố chi phối dộ dài của ảnh radar:
Đối tượng có sự chênh cao tương đối với đáy thì bóng càng dài.
Càng xa hướng bay (góc ép càng nhỏ) thì bóng càng dài.
Độ nhám bề mặt của ảnh radar:
Là thông số quan trọng của ảnh radar.
Độ xám (gồ ghề) được xác định theo tiêu chuẩn Reiileigh
Bề mặt được coi là gồ ghề khi h > và ngược lại
Khả năng tại ảnh lập thể của radar:
Hai ảnh radar chụp ở 2 góc ép khác nhau cùng hướng bay hoặc
từ hai hướng ngược nhau hoặc từ hai độ cao khác nhau sẽ cho
khả năng tạo ảnh lập thể.
Tạo ảnh radar lập thể theo nguyên tắc giao thoa sóng phản hồi,
với năng lượng là hàm của bước sóng radar và thời gian truyền

-> cho độ chính xác rất cao.
Câu 8. Nêu khái niệm về viễn thám Radar và Radar bị động.
Trình bày đặc điểm về độ phân giải không gian, độ méo hình
học, hiệu ứng phản xạ góc và hệ số phản xạ thể tích của
Radar (lấy ví dụ minh họa).

8


9
-

-

•








•




9

Viễn thám radar là viễn thám siêu cao tần từ 1cm đến 1m cho
phép quan sát vật thể trong mọi thời điểm trong ngày và không
bị ảnh hưởng bởi thời tiết.
Radar bị động: là phương pháp viễn thám dựa trên nguyên tắc
kỹ thuật của lĩnh vực bức xạ điện từ (với nguồn năng lượng của
ánh sáng mặt trời)
Đặc điểm:
Độ phân giải không gian:
+ Độ phân giải của 1 ảnh radar phụ thuộc vào độ dài xung và độ
rộng của chùm ăngten.
+ Gồm độ phân giải theo hướng bắn và độ phân giải theo
phương vị
Độ phải giải theo hướng bắn: là khả năng phân cách hai đối
tượng không gian nằm gần nhau theo hướng tia bắn radar.
Công thức tính: R(r) = R(r): độ phân giải theo hướng bắn; c: vận
tốc ánh sáng; thời gian cho một xung; : góc ép.
Khi vật có sự phân cách đủ lớn thì độ phân giải theo hướng bắn
được thể hiện trên mặt đất và gọi là độ phân giải mặt đất.
Độ phân giải phương vị: được xác định bằng độ rộng của dải
quét tia radar và sự liên hệ giữa góc phương vị của tia β do tia
angten phát ra và độ phân giải theo hướng bắn trên mặt đất.
Ra=9,7RG x β
Trong đó: RG: Khoảng cách theo hướng bắn trên mặt đất. β: góc
phương vị của radar. β = λ: bước sóng; AL: độ rộng của anten
Độ méo hình học:
Sự méo hệ thống của ảnh
+ Phụ thuộc hướng bắn của tia radar
+ Trên hình ảnh thu theo hướng bắn, kích thước của các đối
tượng theo xu hướng càng xa, hướng bắn càng bị méo, hình ảnh
của đối tượng càng bị kéo dài hơn.

Độ lệch của địa hình: phụ thuộc vào hướng bay và hướng bắn
của tia và góc ép tia tới. các đối tượng có chiều cao lớn hơn thì
đỉnh có xu hướng tiến gần tới đường bay hơn phần đáy của đối
9


10

•



•






•





10

tượng còn phần thấp của địa hình có xu hướng nằm ở xa đường
bay hơn.
Hiệu ứng phản xạ góc:

Là hiện tượng tia radar chiếu tới các đối tượng có độ nhám lớn.
Tia radar tới được phản xạ tại vị trí góc của đối tượng và năng
lượng radar phản hồi trỏe về là cực đại.
Hiện tượng phản xạ góc xảy ra phụ thuộc độ nhám của đối
tượng, gồm chiều cao đối tượng và bước sóng của tia radar.
Hệ số phản xạ thể tích:
Phản xạ thể tích là hiện tượng vật chất không đồng nhất về hình
dạng, thành phần, độ ẩm thì năng lượng truyền tới tiếp tục tán
xạ. Một phần phản xạ này tới được radar (bộ cảm) cho thông tin
về phần dưới lớp phủ.
Tán xạ cả trên bề mặt và thể tích thường xảy ra đồng thời và hiệu
ứng tương quan của chúng khác nhau trong các trường hợp riêng
biệt khác nhau là khác nhau.
Hệ số phản xạ thể tích là một hàm nhiều biến như bước sóng,
phân cực của chùm tới, đặc tính điện môi và hình học của đối
tượng.
Câu 9. Trình bày đặc điểm về ảnh của viễn thám hồng ngoại
nhiệt.
Viễn thám hồng ngoại nhiệt là phương pháp ghi nhận các bức xạ
ở dải sóng hồng ngoại nhiệt từ 3-14µm.
Đặc điểm ảnh viễn thám hông ngoại nhiệt:
Phân giải không gian và diện phủ mặt đất: ảnh quét đa phổ
ngang thường được ghi nhận từ độ cao 300- 12000m
Độ phân giải không gian D được tính theo công thức:
D= H’.β
Độ rộng của đường quét W được tính theo công thức:
W= 2H’tanθ
Với H’ là cao độ bay, θ là nửa giá trị của góc trường
nhìn của hệ quét.
Biến dạng hình học của quét đa phổ ngang gây ra và có thể giảm

thiểu khi phần vùng tâm của vệt quét.
10


11

11

Ảnh ghi nhận bởi hệ quét đa phổ ngang chưa được nắn sẽ bị biến
dạng hình học, đặc biệt trên đường vuông góc tới hướng bay.
• Thay đổi kích thước của pixel phân giải:
 Trong quét ngang, kích thước của điểm ảnh sẽ tăng dần khi xa
đường tâm ảnh nadir.
 Tại tâm nadir, độ phân giải mặt đất của đơn vị ảnh được tính
bằng kích thước thật của pixel ảnh, phụ thuộc vào góc β, cao độ
H’ và góc quay θ.
 Độ phân giải tại rìa ảnh lớn gấp 3-4 lần độ phân giải điểm ảnh tại
đường tâm. Kích thước của điểm ảnh sẽ tăng dần theo hướng từ
nadir ra rìa ảnh.
 Một vật được ghi nhận với một nhiệt độ sáng thì kích thước của
vật đó phải lớn hơn độ phân giải mặt đất.
• Biến dạng địa hình theo một chiều: Biến dạng địa hình chỉ ra
theo một hướng. Biến dạng này do khi đo phổ từ máy bay và có
tính chất đều theo một hướng.
• Biến dạng thông số bay: trên thực tế có rất nhiều yếu tố ảnh
hưởng đến sự biến dạng các thông số bay, kết quả là hình ảnh bị
méo và lệch theo nhiều hình thức khác nhau.
 Đặc điểm chính:
- Rất hay bị méo do ảnh hưởng của các yếu tố môi trường: gió,
mưa, mây, thực vật…

- Rất khác nhau giữa ảnh ban ngày và ban đêm, phụ thuộc vào mô
hình nhiệt của các vật chất khác nhau.
Câu 10. Trình bày các nguyên nhân phải tiến hành hiệu
chỉnh bức xạ ảnh và các hiệu ứng của các nguyên nhân đó
gây ra trên ảnh.
- Nguyên nhân: Các tư liệu ảnh số thu thập được bao giờ cũng
chịu một mức độ nhiễu nhất định  để loại bỏ nhiễu cần thực
hiện tiền xử lý ảnh mà hiệu chỉnh bức xạ là một trong những
phép tiền xử lý ảnh:
-> Để đảm bảo sự đồng nhất tương đối về mặt bức xạ thì cần
hiệu chỉnh ảnh.
- Độ nhạy của cảm biến quang:


11


12
•
•
•
•

















12

Thường xảy ra hiện tượng làm mờ ảnh, tức là trường hợp cường
độ bức xạ tại tâm ảnh lớn hơn tại các góc.
Đây là một sai lệch không thể tránh khỏi trong các hệ quang học.
Hiệu ứng mờ (Vignetting):
Vignetting = cosn θ
Với: θ: góc tới, n=4
Độ nhạy cảm của biến quang điện tử:
Hiệu chỉnh bức xạ: là xác định sai số giữa cường độ bức xạ trước
ống kính và cường độ mà thiết bị thực sự ghi nhận.
Dữ liệu bị lỗi: mất dòng ảnh, vệt dòng ảnh, nhiễu ngẫu nhiên.
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 (giá trị trên dòng ảnh bị
mất BV =0).
Hiệu chỉnh:
+) Tính giá trị trung bình BV của các dòng ảnh => Xác định
dòng bị ảnh hưởng.
+) BV của pixel trên dòng bị mất = trung bình BV các pixel
xung quanh.

Vệt dòng ảnh:
Nguyên nhân: Do không đồng bộ giữa các bộ tách sóng trong
cùng mảng tuyến tính.
Kết quả: Dòng quét của bộ tách sóng bị lỗi sẽ sáng hơn hoặc
tối hơn.
Hiệu chỉnh:
+) BV trên vệt ảnh bằng trị trung bình pixel xung quanh
+) Chuẩn hoá Histogram dựa trên histogram của các bộ tách
sóng khác trên cùng một mảng tuyến tính.
Nhiễu ngẫu nhiên:
Nguyên nhân: do sai số trong truyền dữ liệu hoặc bị
gián đoạn tạm thời.
Kết quả: tạo các điểm sáng hoặc sậm đen trên ảnh.
12


13

•



•



•




•

•

•


13

Hiệu chỉnh: sử dụng cửa sổ lọc để lọc tần số không
gian.
Địa hình và góc chiếu mặt trời:
Bóng chói:
Nguyên nhân: do cường độ chiếu và góc chiếu của
mặt trời.
Hiệu ứng: giống vignetting.
Hiệu chỉnh: ước tính đường cong bóng râm => Phân
tích chuỗi Fourier => loại bỏ thành phần tần số thấp.
Bóng râm:
Nguyên nhân: do địa hình (khu vực đồi núi, toà nhà
cao tầng…)
Hiệu ứng: che khuất nguồn bức xạ hoặc phản xạ.
Hiệu chỉnh: DEM, toạ độ vệ tinh (góc giữa tia bức xạ
và vector trực giao với bề mặt địa hình).
Góc chiếu mặt trời:
Nguyên nhân: do 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.

Ảnh hưởng của khí quyển:
Bức xạ mà bộ cảm thu được không chỉ chứa riêng
năng lượng hữu ích mà còn chứa nhiều thành phần
nhiễu khác như tán xạ, bức xạ, hấp thụ từ vật thể…
Hiệu chỉnh khí quyển là một công đoạn tiền xử lý
nhằm loại trừ những thành phần bức xạ không mang
thông tin hữu ích
Các phương pháp hiệu chỉnh ảnh hưởng của khí quyển:
Phương pháp sử dụng các số liệu quan trắc thực địa:
+) Tiến hành đo đạc bức xạ các đối tượng nghiên cứu ngay tại
thời điểm bay chụp.
+) Dựa trên sự khác biệt cường độ bức xạ thu được từ vệ
tinh và giá trị đo được để tiến hành hiệu chỉnh bức xạ.
13


14



14

=> Thu được kết quả tốt nhưng không phải lúc nào cũng thực
hiện được.
Các phương pháp khác:
+) Một số vệ tinh được trang bị các bộ cảm biến đặc
biệt chuyên thu nhận các tham số trạng thái khí quyển đồng
thời với các bộ cảm thu nhận ảnh.
+) Việc hiệu chỉnh khí quyển được tiến hành ngay trong quá
trình bay.

14


15

15

Câu 12. Tại sao phải hiệu chỉnh hình học? Trình bày các
phương pháp hiệu chỉnh hình học và nguyên tắc chọn điểm
khống chế mặt đất.
- Để đưa các toạ độ ảnh thực tế về toạ độ ảnh lý tưởng phải hiệu
chỉnh hình học.
 Hiệu chỉnh hình học là xây dựng được mối tương quan giữa hệ
toạ độ ảnh đo và hệ toạ độ quy chiếu chuẩn.
- Chọn phương pháp: phải dựa trên bản chất méo hình của tư liệu
nghiên cứu và số lượng điểm khống chế có thể được
 Hiệu chỉnh hệ thống: là hiệu chỉnh số liệu tham chiếu hay tính
chất hình học của bộ cảm biến sensor.
 Hiệu chỉnh phi hệ thống: là hiệu chỉnh tổng quan giữa hệ toạ độ
ảnh và hệ toạ độ quy chiếu chuẩn (số điểm khống chế và phân
bố, bậc…)
 Hiệu chỉnh phối hợp: kết hợp 2 phương pháp trên
- Nguyên tắc chọn điểm khống chế:
 Phân bố đều
 Đủ số điểm
 Độ chính xác cao
 Các đối tượng dễ nhận dạng
Câu 13. Trình bày quy trình và nguyên tắc về yếu tố ảnh
trong giải đoán ảnh bằng mắt thường.

- Quy trình giải đoán ảnh bằng mắt:
1. Chuẩn bị: thu thập dữ liệu, đọc các thông tin bổ trợ và và định vị
ảnh theo bản đồ nền.
2. Đọc ảnh: hình dạng, kiểu mẫu, lập khóa giải đoán.
3. Trắc địa ảnh: đo chiều dài, độ cao, tỷ lệ, mật độ đối tượng.
4. Phân tích ảnh: phân loại và định lượng các đối tượng.
5. Thành lập bản đồ chuyên đề: trình bày các kết quả giải đoán và
thể hiện trên bản đồ.
- Nguyên tắc về yếu tố ảnh:
1. Tone ảnh: là tổng hợp lượng ánh sáng được phản xạ vào đối
tượng.
15


16
•
•
2.
•

•

3.
4.
•
5.
•

•
6.

•
7.

16

Tone ảnh được chia làm nhiều cấp độ khác nhau, thể hiện nhiều
tính chất khác nhau của đối tượng.
Ví dụ: thang độ sáng (độ xám) của ảnh đen trắng là 10 cấp
Mầu sắc:
Mầu của đối tượng trên ảnh màu giả (FCC) giúp người
giải đoán phân biệt được nhiều đối tượng có tone ảnh
tương tự nhau trên ảnh đen trắng.
VD: Tổ hợp màu giả RGB trên ảnh Landsat thể hiện các nhóm
yếu tố cơ bản sau:

Hình dạng (Shape): là hình ảnh bên ngoài của đối tượng, giúp
người phân tích có thể phân biệt các đối tượng khác nhau.
Kích thước: là thông số về độ lớn, độ dài, độ rộng của đối
tượng. Kích thước liên quan đến tỉ lệ của ảnh.
VD: về hình dạng có thể giống nhau nhưng kích thước khác
nhau thì là 2 đối tượng khác nhau.
Cấu trúc ảnh (texture): là sự thay đổi của độ sáng trên ảnh.
Đó là tập hợp các đặc điểm của hình ảnh: hình dạng, kích thước,
mẫu để tạo nên 1 đặc điểm riêng biệt của đối tượng hay nhóm
đối tượng => giúp người phân tích nhận diện và phân biệt đối
tượng nhanh chóng, hiệu quả.
Về cấu trúc có các khái niệm: thô, mịn, phân nhánh…
Mẫu (Pattern): là sự sắp xếp trong không gian của các đối
tượng.
VD: Khu đô thị là tập trung của nhà xây, đường phố, cây xanh

tạo nên 1 mẫu đặc trưng của cấu trúc đô thị
Bóng (Shadow): là phần bị che lấp, không có ánh sáng mặt trời
chiếu tới nên không có ánh sáng phản hồi tới thiết bị thu.
16


17
•
•
8.

-

•


•

•


•




17

Bóng thường thể hiện bằng tone ảnh đen trên ảnh đen trắng và
mầu sẫm đến đen trên ảnh mầu.

Bóng phản ánh độ cao của đối tượng
Vị trí: trong không gian địa lý vị trí là thông số quan trọng
giúp cho người giải đoán phân biệt được đối tượng.
Câu 14. Khái niệm phân loại ảnh có kiểm định? Vẽ sơ đồ và
trình bày quá trình phân loại ảnh có kiểm định.
Phân loại có kiểm định (suppervice Classsification): Là phân
chia 1 cách có kiểm định các giá trị DN của các pixel ảnh theo
từng nhóm đơn vị lớp phủ mặt đất bằng việc sử dụng máy tính
và các thuật toán.
 Phải tạo được chìa khoá phân tích phổ - tạo các vùng mẫu.
 Từ đó, các pixel khác trong toàn ảnh sẽ được xem xét và sắp
xếp theo nguyên tắc “giống nhất” để đưa về các nhóm đối tượng
đã được đặt tên.
Quy trình phân loại ảnh gồm:
Bước 1: Định nghĩa các lớp
Các lớp phân loại cần được định nghĩa rõ ràng về mặt chỉ tiêu.
Các chỉ tiêu này cần được lựa chọn có chú ý đến đặc thù của tư
liệu ảnh.
Bước 2: Lựa chọn các đặc tính.
Các đặc tính phổ hoặc cấu trúc cho phép phân biệt các lớp cần
được tập hợp, lựa chọn.
Bước 3: Chọn vùng mẫu
Các tệp mẫu cần được lựa chọn dựa vào kết quả của bước 1 và 2.
Các số liệu lấy được dựa vào tệp mẫu có ý nghĩa quyết định
trong việc thành lập chỉ tiêu phân loại.
Bước 4: Lựa chọn các phương pháp phân loại.
Có thể sử dụng nhiều cách phân loại khác nhau trong khuôn khổ
tệp mẫu và so sánh kết quả đạt được để lựa chọn cách phân loại
tối ưu nhất, cho kết quả chính xác nhất.
Có 4 phương pháp:

17


18





•

•



-

-

18

Phân loại theo khoảng cách ngắn nhất (nearest distanceb
classified).
Phân loại theo láng giềng gần nhất (nearest neighbour
classified)
Phân loại theo hình hộp (Box classified)
Phân loại theo xác suất cực đại (maximum likelihood classified)
– hay sử dụng, có độ chính xác cao.
Bước 5: Phân loại
Dựa trên các luật quyết đinh và các chỉ tiêu đã thiết lập, các pixel

sẽ được phân loại tuần tự theo các lớp đã chọn.
Bước 6: Kiểm tra kết quả phân loại
Các kết quả sau phân loại cần được kiểm tra độ chính xác và độ
tin cậy.
Nếu các chỉ tiêu chính xác không đảm bảo thì cần thay đổi hoặc
điều chỉnh các chỉ tiêu phân loại một cách phù hợp nhằm đạt kết
quả tốt hơn.
Câu 15. Khái niệm phân loại ảnh không kiểm định? Vẽ sơ đồ
và trình bày quá trình phân loại ảnh không kiểm định.
Phân loại không kiểm định (Unsuppervice Classification)
 Là việc phân loại thuần tuý theo tính chất phổ.
 Số lượng và tên các lớp được xác định tương đối khi so sánh
với tài liệu mặt đất
 Tạo nhóm phổ dựa trên thuật toán thống kê khoảng giá trị phổ
hay gọi
là chùm phổ
Sử dụng khi thiếu thông tin khảo sát thực địa.
 Có thể cho máy tự động phân loại theo tiêu chuẩn thống kê
nhất định.
 Nhóm các yếu tố có độ phản xạ gần giống nhau thành một
nhóm.
=> Phân loại không kiểm định làm nền tảng cho phân loại có
kiểm định vì dựa vào bảng phân loại này + kiến thức thực tế +
phần mềm hỗ trợ, người sử dụng sẽ phân loại chính xác hơn.
18


19
•


•

•


•





•

•



19

Quy trình phân loại ảnh gồm:
Bước 1: Định nghĩa các lớp
Các lớp phân loại cần được định nghĩa rõ ràng về mặt chỉ tiêu.
Các chỉ tiêu này cần được lựa chọn có chú ý đến đặc thù của tư
liệu ảnh.
Bước 2: Lựa chọn các đặc tính.
Các đặc tính phổ hoặc cấu trúc cho phép phân biệt các lớp cần
được tập hợp, lựa chọn.
Bước 3: Chọn vùng mẫu
Các tệp mẫu cần được lựa chọn dựa vào kết quả của bước 1 và 2.

Các số liệu lấy được dựa vào tệp mẫu có ý nghĩa quyết định
trong việc thành lập chỉ tiêu phân loại.
Bước 4: Lựa chọn các phương pháp phân loại.
Có thể sử dụng nhiều cách phân loại khác nhau trong khuôn khổ
tệp mẫu và so sánh kết quả đạt được để lựa chọn cách phân loại
tối ưu nhất, cho kết quả chính xác nhất.
Có 2 phương pháp:
Phương pháp Isodata
Phương pháp K-mean.
Bước 5: Phân loại
Dựa trên các luật quyết đinh và các chỉ tiêu đã thiết lập, các pixel
sẽ được phân loại tuần tự theo các lớp đã chọn.
Bước 6: Kiểm tra kết quả phân loại
Các kết quả sau phân loại cần được kiểm tra độ chính xác và độ
tin cậy.
Nếu các chỉ tiêu chính xác không đảm bảo thì cần thay đổi hoặc
điều chỉnh các chỉ tiêu phân loại một cách phù hợp nhằm đạt kết
quả tốt hơn.

19


20

•
•
•

•




-

20

Câu 16. Trình bày thuật toán phân loại ảnh có kiểm định
Maximum Likelihood Classifiacation (MLC) (có vẽ hình
minh hoạ). Ưu nhược điểm của thuật toán phân loại MLC.
Thuật toán phân loại theo xác suất cực đại:
Là phương pháp phân loại có kiểm định.
Sử dụng số liệu mẫu để xác định.
Mỗi pixel được tính xác suất thuộc vào 1 lớp nào đó và được gán
vào lớp có xác suất lớn nhất.

Ưu điểm: Độ chính xác cao do cơ sở toán học chặt chẽ
Chú ý khi sử dụng:
Số lượng các khu vực lấy mẫu phải đủ lớn để các giá trị trung
bình cũng như ma trận phương sai, hiệp phương sai tính cho một
lớp nào đó có giá trị đúng với thực tế.
Ma trận nghịch đảo của ma trận phương sai hiệp phương sai sẽ
không ổn định khi độ tương quan giữa các kênh phổ gần nhau
quá cao.
Câu 17. Trình bày thuật toán phân loại ảnh không kiểm định
Isodata (có vẽ hình minh hoạ). Ưu nhược điểm của thuật
toán phân loại Isodata.
Phương pháp phân loại isodata (Interactive self Organizing Data
Analysis) là phương pháp phân loại ảnh không kiểm định
Ưu điểm:

Câu 18. Ưu nhược điểm của phân loại ảnh không kiểm định,
có kiểm định.
20


21

21

B. Bài tập
1. Chuyển định dạng ảnh BIL, BIP, BSQ.
2. Tính toán độ phân giải ảnh RADAR.
3. Giải thích màu ảnh trên ảnh ENVI (sử dụng nguyên tắc RGB).
Dạng bài 1.
Mô tả phổ phản xạ của thực vật, nước trên ảnh SPOT.
Sử dụng phương pháp phối màu RGB, hãy giải thích màu của
chúng trên ảnh màu giả (IR,G,B), biết đường cong phổ phản xạ
của chúng được thể hiện như trên hình.

21


22

22

Gợi ý trả lời:
Mô tả phổ phản xạ của thực vật, nước trên ảnh SPOT (mô tả lý
thuyết (câu 4) + đường cong phổ phản xạ thực tế mà đầu bài

cho).
Sử dụng phương pháp phối màu RGB, hãy giải thích màu của
chúng trên ảnh màu giả (NIR,G,B), biết đường cong phổ phản xạ
của chúng được thể hiện như trên hình.

B

G

IR

22


23

23

Giải:
B1. Xác định giải sóng IR, G, B
IR= 0,75 μm – 1,4 μm
G= 0,5μm-0,56 μm
B = 0,46 μm-0,49 μm
B2. Thể hiện các dải sóng trên đường cong phổ phản xạ các đối
tượng như hình vẽ (đề bài sẽ không có các kẻ đen đâu nhé)
Chấp nhận lấy giá trị bất kỳ trong dải sóng, thông thường sẽ lấy
giá trị trung tâm.
B3. Xác định các giá trị DN tương ứng mà đường cong phổ phản
xạ của nước, thực vật của các kênh IR, G, B (gióng các giao
điểm của các kênh với đương cong phổ phản xạ lên DN).

(IR,G,B) = (175,75,50)
B4. Thể hiện điểm trên lên tổ hợp màu R,G,B.
(R,G,B) = (IR,G,B) = (175,75,50)
B5. Kết luận màu của đối tượng.
Dạng bài 2. Chuyển định dạng giữa BSQ, BIP, BIL.
VD: Một ảnh vệ tinh X có 3 kênh phổ đang lưu trữ ở dạng BIP,
hãy chuyển sang dạng BSQ

23


24

24





đáp án

Dạng bài 3. Tính độ phân giải ảnh radar
Vd1
Hệ thống SLAR có thời gian truyền cho 1 độ dài của xung là 0,1
micro giây. Tính độ phân giải mặt đất theo hướng nhìn của 2
điểm AB trên mặt đất. Biết rằng góc ép của máy bay hướng về
AB là 50 độ và độ dài xung của hệ thống SLAR là 50m, AB có
phân biệt được không?
Ví dụ2.
Hệ thống SLAR có thời gian truyền cho 1 độ dài của xung là 0,1

micro giây. Tính độ phân giải mặt đất theo hướng nhìn của các
điểm AB, CD trên mặt đất. Biết rằng góc ép của máy bay hướng
về AB là 30 độ và CD là 45 độ. Nếu độ dài xung của hệ thống là
40m, AB,CD có phân biêt được ko?
24