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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG 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


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG 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

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS ĐỖ NĂNG TOÀN

Thái Nguyên - 2014

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

Học viên thực hiện

Lê Minh Đức


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 người thân đã động viên khích lệ tinh thần và giúp đỡ để học viên hoàn
thành luận văn này.


5

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC KỸ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT..............................v
MỞ ĐẦU…………………………………………………………………..…1
CHƯƠNG 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. Lược đồ hình dạng...........................................................4
1.1.2.2. Độ so khớp đường 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 nước.................9
1.2.2.1. Tàu chiến........................................................................10
1.2.2.2. Tàu dân sự......................................................................27
1.2.3. Cách tiếp cận..............................................................................38
CHƯƠNG 2:

KỸ THUẬT TRA CỨU

VÀ ĐỊNH VỊ TÀU CHIẾN TRÊN BIỂN.........................39
2.1. Trích chọn đặc trưng 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

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 trưng mới...............45
2.1.2.4. Không gian độ chia mâu thuẫn với việc đa quyết định.46
2.2. Đánh giá độ tương 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. Đường 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 trưng hình dạng...................................................55
2.3. Kỹ thuật tra cứu tàu chiến trên biển....................................................56
2.3.1. Phương 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

2.4.2.1. Phương 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 phương pháp duyệt...61
2.4.4. Xây dựng công thức biến đổi....................................................63
CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM...................................64
3.1. Bài toán...............................................................................................64
3.1. Phân tích bài toán...............................................................................64
3.3. Chương 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


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 như: 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 được các mục tiêu
qua các hình ảnh được nạp sẵn trong cơ sở dữ liệu, đóng một vai trò quyết định
đến việc tấn công chính xác vào một mục tiêu đã được xác định từ trước.
Trong lực lượng 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 được
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 được nhanh chóng, chính xác, hiệu quả. Giải
quyết được 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 tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các ảnh có chứa tàu bao gồm các loại
tàu chiến mặt mước, 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. Hướng nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu các kỹ thuật tra cứu, nhận dạng các loại tàu chiến mặt nước, 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 trưng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

10

4. Những nội dung nghiên cứu chính
- Các đặc trưng thiết yếu của các loại tàu mặt nước.
- Các kỹ thuật cơ bản như trích chọn đặc trưng, đánh giá độ tương tự, phân
hình tam giác, tứ giác...vv
5. Phương 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 trước đây của các tác giả trong và ngoài nước cùng
với sự chỉ bảo, góp ý của thầy hướng dẫn để hoàn thành nội dung nghiên cứu.
6. Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Nêu ra được tầm quan trọng của việc tra cứu, nhận dạng và định vị tàu
chiến trên biển, chọn ra được các kỹ thuật quan trọng trong quá trình tra cứu,
nhận dạng và định vị các loại tàu chiến.
- Nghiên cứu sẽ đưa ra được 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

Chương 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 hướng chỉ định tới một khu vực đặc biệt của ảnh.
Hay hình dạng chỉ là biên của đối tượng 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
trường hợp, sự phân biệt này cần thiết phải làm bằng tay. Nhưng sự tự động hóa
trong một số trường hợp có thể khả thi. Trong đó, vấn đề chính yếu nhất là quá
trình phân đoạn ảnh. Nếu quá trình phân đoạn ảnh được 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 được so sánh với nhau theo tính chất

toàn cục bởi những phương 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
được 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
phương pháp so khớp về đồ thị có thể được 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 như 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
tương ứng với số lượng các phần tử. Trong việc tìm kiếm dữ liệu ảnh dựa
vào nội dung, cần dùng những phương pháp có thể quyết định sự giống và khác
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

12

nhau một cách nhanh chóng. Thông thường, bài toán luôn đòi hỏi sự bất
biến cả đối với kích thước của ảnh cũng như hướng của ảnh trong không
gian. Vì vậy, một đối tượng có thể được xác định trong một số hướng. Tuy
nhiên, tính chất này không thường được yêu cầu trong tìm kiếm ảnh. Trong rất
nhiều cảnh vật, hướng của đối tượng thường là không đổi. Ví dụ như: cây cối,
nhà cửa, ...vv.
Độ đo về hình dạng được 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 tượng, cho tới những độ đo chi tiết tự động tìm
kiếm những hình dạng đặc biệt. Lược đồ hình dạng là một ví dụ của độ đo đơn
giản, nó chỉ có thể loại trừ những đối tượng hình dạng không thể so khớp,
nhưng điều đó sẽ mang lại khẳng định sai, vì chỉ như là việc làm của lược đồ
màu. Kỹ thuật dùng đường biên thì đặc hiệu hơn phương pháp trước, chúng làm
việc với sự hiện hữu của đường biên của hình dạng đối tượng và đồng thời cũng

tìm kiếm những hình dạng đối tượng gần giống với đường biên nhất. Phương
pháp vẽ phác họa có thể là phương pháp có nhiều đặc trưng rõ ràng hơn, không
chỉ tìm kiếm những đường biên đối tượng đơn, mà còn đối với tập những đối
tượng đã được phân đoạn trong một ảnh mà người dùng vẽ hay cung cấp. Vấn
đề này sẽ được đề cập chi chi tiết trong phần sau khi mô tả về hình dạng đối
tượng.
1.1.2. Tra cứu ảnh dựa vào hình dạng
1.1.2.1. Lược đồ hình dạng
Lược đồ hình dạng là phương pháp giúp cho việc tính toán được 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 lược đồ hình dạng được định nghĩa. Xem như 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 lược đồ hình dạng. Tổng số được lưu trữ trong một bin là tổng số
những giá trị 1 được lưu trữ trong dòng hoặc cột tương ứng đó. Điều này đưa
đến một lược đồ gồm có một bin, nhưng điều này cũng chỉ có ý nghĩa khi tất cả
những ảnh được xem xét phải có cùng một kích thước. Để làm cho việc so khớp
hình chiếu bất biến đối với kích thước, số lượng bin của dòng và số lượng bin
của cột phải ổn định. Bằng cách định nghĩa những bin từ góc trái trên đến góc
phải dưới của hình dạng, sự chuyển đổi bất biến đã đạt được. Việc so khớp hình
chiếu không bất biến đối với phép xoay ảnh, nhưng 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
được xem xét. So khớp hình chiếu được sử dụng thành công trong tìm kiếm ảnh
logo. Những khả năng khác để xây dựng lược đồ thông qua góc tiếp tuyến tại
mỗi điểm ảnh trên đường bao của hình dạng. Độ đo này thì hoàn toàn tự động
về mặt kích thước và bất biến đối với sự dịch chuyển, nhưng nó cũng không bất
biến đối với xoay đối tượng, bởi vì góc tiếp tuyến được tính từ hình dạng đối
với một hướng xác định. Có một số cách khác nhau để giải quyết vấn đề này.
Cách thứ nhất là xoay hình dạng về trục chính như đã mô tả ở trên. Một cách
khác đơn giản hơn là xoay lược đồ hình dạng. Nếu lược đồ có K bin, thì sẽ có K
khả năng xoay. Những vị trí xoay không đúng có thể làm ảnh hưởng tốc độ của
việc tính toán, đặc biệt là trong trường hợp lược đồ và ảnh có kích thước lớn.
Hoặc là lược đồ có thể được tiêu chuẩn hoá bởi cách chọn bin với số đếm lớn
nhất là bin đầu tiên. Một vài bin lớn nhất nên được thử vì có thể có sự tồn tại
của nhiễu.
1.1.2.2. Độ so khớp đường biên của hình dạng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

14

Thuật toán so khớp đường biên đòi hỏi sự trích rút và trình bày đường
biên của cả ảnh cần truy vấn và ảnh mang ra so khớp. Đường biên có thể được
trình bày bởi một dãy những điểm ảnh hay có thể được 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 đường

biên của hình dạng ảnh. Trong trường hợp đặc biệt, hình dạng được 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 được tính.
Mô tả Fourier {a-M,...,a0,...,aM} sau đó được xấp xỉ bởi:
(1.3)
Những mô tả này có thể được dùng để định nghĩa độ đo khoảng cách
hìnhn

dạng.

Giả sử Q là ảnh truy vấn và I là ảnh mang hình dạng được so sánh với Q.n 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 như sau:

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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

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 đường biên được trình bày dưới dạng một đa giác, chiều dài của các
cạnh và góc giữa chúng có thể được tính và dùng để trình bày hình dạng. Một
hình dạng có thể được trình bày bởi một dãy những điểm nối liền nhau (Xi, Yi,
α i ), với cặp đường 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 đường biên của
đối tượng truy vấn Q và một dãy tương tự I = I1, I2, ..., Im trình bày đường biên
của đối tượng 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 tương 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 '
tương tự. Một kỹ thuật so khớp đường biên khác là so khớp mềm dẻo
(elasticmatching) trong đó hình dạng truy vấn được 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 lượng 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 lường 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 người dùng nhập vào một bản phát
họa của những đường biên chính trong một ảnh và sau đó hệ thống sẽ tìm kiếm
những ảnh màu hay ảnh xám mà có đường biên khớp nhất. Những ảnh màu
được tiền xử lý như sau để đạt được một dạng trung gian gọi là ảnh được trích
rút (abstract image).
- Áp dụng phép biến đổi affine để giảm kích thước ảnh về kích thước chỉ
định trước. Dùng một mặt nạ trung vị để lọc nhiễu. Kết quả của bước này cho ra


một ảnh được tiêu chuẩn hóa [1]
- Dò biên sử dụng thuật toán dò tìm đường biên dựa trên gradient. Dò biên

được tiến hành qua hai bước: những biên toàn cục sẽ được tìm thấy trước tiên
với một ngưỡng toàn cục dựa trên giá trị trung bình và biến đổi của gradient;
sau đó, những đường biên cục bộ sẽ được chọn từ toàn cục theo những ngưỡng
cục bộ. Kết quả của bước này cho ra ảnh gọi là ảnh đã được lọc biên (refined
edge image).
- Tiến hành làm mảnh và rút ngắn trên ảnh đã được lọc biên. Kết quả cuối
cùng được gọi là ảnh được trích rút. Khi người sử dụng nhập vào một bức ảnh
phát họa ở dạng thô như là một ảnh truy vấn, nó cũng lần lượt được đưa qua các
giai đoạn chuẩn hóa kích thước, 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 được so khớp với những ảnh được trích rút ở trên.
Thuật giải so khớp là thuật giải dựa vào mối tương quan. Hai ảnh sẽ được chia
ra làm những hệ thống lưới ô vuông. Đối với mỗi hệ thống lưới ô vuông của ảnh
truy vấn, tương quan cục bộ với hệ thống lưới ô vuông tương ứng của ảnh cơ sở
dữ liệu sẽ được tính. Để thiết thực hơn, tương quan cục bộ được tính cho một
vài những dịch chuyển khác biệt trong vị trí trong hệ thống ô lưới trên những
ảnh cơ sở dữ liệu và giá trị tương quan cực đại qua tất cả những dịch chuyển là
kết quả của cho hệ thống ô lưới đó. Độ đo sự giống nhau cuối cùng là tổng của
mỗi tương 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 được biểu diễn lại dưới dạng sau:
(1.5)
trong đó AI(g) quy cho hệ thống ô lưới g của ảnh được trích rút được tính từ ảnh
cơ sở dữ liệu I, shift(AI(g)) quy cho phiên bản được dịch chuyển của hệ thống
lưới g của cùng ảnh được trích rút, và LQ(g) quy cho hệ thống ô lưới g của bản


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 như nhận dạng máy bay trong
không phận. Tàu chiến di chuyển trên bề mặt đại dương chậm hơn so với máy
bay, nó dễ dàng được nhận ra một cách trực quan qua các ảnh thu được từ vệ
tinh quân sự. Nên bình thường tàu được xác định trong khi nó vẫn còn ở rất xa.
Các loại tàu, lớp tàu nên được xác định từ hình bóng của nó từ rất sớm trước khi
hình ảnh, tên của nó có thể được phân biệt bằng các trang bị quân sự khác. Việc
xác định đầu tiên được thực hiện là phải xác định được các tàu này là một tàu
Hải quân hay là tàu dân sự.
Nói chung, tàu Hải quân hình dạng không cồng kềnh như tàu buôn dân sự.
Các tàu Hải quân thường có tốc độ cao hơn tàu dân sự nên vệt tàu đi được nhận
ra rõ hơn nhiều so với các tàu dân sự. Hầu như tất cả các quốc gia thường 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 dương. Đối với tàu chiến, khi khoảng cách
đủ gần thì mới có thể phân biệt được về màu sắc, còn các tàu dân sự có thể dễ
dàng được xác định bởi vì các tàu được 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, nhưng sự hiện diện của nó gần như chắc chắn cho thấy
đó là một tàu Hải quân.
1.2.2. Đặc điểm hình dạng của một số loại tàu tàu mặt nước
Trong lực lượng Hải quân của các quốc gia trên thế giới, có rất nhiều loại tàu
nổi, chẳng hạn như các loại tàu chiến, tàu phụ trợ mà các tàu phục vụ. Tàu phụ
trợ được 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


và gián điệp là tàu chuyên dùng. Thuật ngữ của các loại tàu Hải quân cũng là
một định hướng 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 nước. Các tàu sân
bay là tấn công chủ yếu của Hải quân các nước lớn như Mỹ, Nga, Anh,
Pháp...vv Máy bay là vũ khí chính của tàu sân bay, và nhiệm vụ được 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 thường được 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.


b - Tàu đổ bộ, tuần dương, khu trục
Tàu đổ bộ được 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 thường được 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 được xác định bởi
cấu trúc lớn của mặt bong. Thông thường 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 được 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 được nhận
dạng bởi chúng thường có vũ khí phía trước 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 đường 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) được đặc trưng bởi các đoạn đường nối kéo dài từ phần phía trước 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 thường được đặc trưng bởi đài chỉ huy
phía sau.
Các lớp tàu đổ bộ


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 thường nhẹ, trang bị để tự vệ
dựa chủ yếu vào sự bảo vệ của các tàu chiến. Chúng được 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 được sử dụng để bổ sung và sửa chữa, có cần cẩu trên boong tàu được sử
dụng di chuyển cho các thiết bị, vật tư 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 lượng của chúng trên toàn thế giới tương đối lớn. Bóng của các tàu chiến của
Liên bang Nga thường dễ nhìn thấy nhất. Để giúp dịch các tàu của Nga, Bảng
dưới 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
A
Ъ
В
Г

Д
Е
Ж
З

и
Й
К
Л
М
Н
О
П
Р
C
Т
У
Ф
Х
Ц
Ч
Ш
Щ
Ы
Ь
Э
Ю
Я

Tương đương Tiếng

Việt
A
B
V
G
Đ
E
D
Z
I
Y
K
L
M
N
O
P
R
S
T
U
PH
KH
X
CH
S
S
Ư
Ê
IÔ

IA

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Phiên âm
A
Bờ
Vờ
Gờ
Đờ
E
Dờ
Zờ
I
Y
Ka
Lờ
Mờ
Nờ
O
Pờ
Rờ
Sờ
Tờ
U
Phờ
Khờ
Xờ
Chờ
Sờ

Sờ
Ư
Ê
IÔ
I-A

/>