Xử lý ảnh số viễn thám là một trong các môn học bắt buộc thuộc chương trình đào tạo tiến sĩ chuyên ngành Bản đồ, viễn thám và Hệ thông tin địa lý. Giáo trình “Xử lý ảnh số viễn thám” được biên soạn dựa trên những kiến thức mang tính lý thuyết và thực tiễn, được minh họa bằng những thuật toán cụ thể giúp người đọc có thể hiểu và tự mình lập trình được. Bản chất của môn học Xử lý ảnh số không chỉ giới hạn việc giới thiệu các nội dung công tác phân tích số liệu và các tác nghiệp cần thiết mà còn giúp cho học viên nắm rõ bản chất vấn đề, từ đó nhận thức được những điểm ưu việt cũng như những điểm hạn chế của kỹ thuật xử lý ảnh số. Công nghệ xử lý ảnh số ngày càng được phát triển cùng với những tiến bộ trong công nghệ viễn thám. Giáo trình này không nhằm mục đích tiếp cận với những kiến thức mới nhất mà cung cấp những kiến thức nền tảng để từ đó học viên có thể hiểu được và tiếp thu nhanh chóng những công nghệ hiện đại. Giáo trình được biên soạn để giảng dạy cho môn học Xử lý ảnh số với thời lượng ba đơn vị học trình. Do đó, nội dung giáo trình chỉ có thể đề cập tới những vấn đề cơ bản nhất. Học viên có thể học thêm qua việc tiếp cận các tài liệu trong phần tài liệu tham khảo. Phần mềm xử lý ảnh số WinASEAN phiên bản đào tạo có thể tải về từ trang chủ http://www.geoinfo.com.vn hoặc liên hệ trực tiếp với các tác giả.
MỤC LỤC
Chương 1. VIỄN THÁM CƠ SỞ 21
1.1. CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA VIỄN THÁM 21
1.1.1. Khái niệm về viễn thám 21
1.1.2. Phân loại viễn thám 22
1.1.3. Bức xạ điện từ và các tính chất cơ bản 22
1.1.4. Nguồn bức xạ điện từ 23
1.1.5. Đặc điểm phản xạ phổ của các đối tượng trên mặt đất 27
1.2. ĐỘ PHÂN GIẢI CỦA ẢNH 30
1.2.1. Độ phân giải không gian 30
1.2.2. Độ phân giải phổ 34
1.2.3. Độ phân giải bức xạ (radiometric resolution) 35
1.3. PHÂN LOẠI VIỄN THÁM 37
1.3.1. Viễn thám quang học 37
1.3.2. Viễn thám hồng ngoại nhiệt 42
1.3.3. Viễn thám siêu cao tần 47
Chương 2. KIẾN THỨC CƠ BẢN TRONG XỬ LÝ ẢNH VỆ TINH 51
2.1. Khái niệm cơ bản về ảnh số 51
2.1.1. Khái niệm xử lý ảnh số 51
2.1.2. Cấu trúc dữ liệu ảnh số 51
2.1.3. Địa chỉ hóa các byte khi xử lý ảnh vệ tinh 56
2.2. Một số cấu trúc dữ liệu ảnh số tiêu chuẩn 57
2.2.1. Cấu trúc dữ liệu ảnh số tiêu chuẩn BSQ 57
2.2.2. Cấu trúc dữ liệu ảnh số BIL 58
2.2.3. Cấu trúc dữ liệu ảnh số BIP 59
2.3. Khuôn dạng GeoTIFF 59
2.4. Các mức xử lý tại trạm thu ảnh vệ tinh 61
2.5. Một số thuật toán cơ bản trong xử lý ảnh số 63
2.5.1. Xử lý dữ liệu ảnh lớn 63
2.5.2. Kỹ thuật tính toán lặp trong xử lý ảnh số 65
Chương 3. TIỀN XỬ LÝ DỮ LIỆU ẢNH VỆ TINH 71
3.1. Tăng cường chất lượng ảnh 71
3.1.1. Khái niệm về tăng cường chất lượng ảnh 71
3.1.2. Phương pháp tăng cường chất lượng trong hiển thị ảnh 71
3.2. Lọc ảnh 78
3.3. Phân tích thành phần chính 85
3.4. Biến đổi số học 88
3.5. Hiệu chỉnh hình học 91
3.5.1. Hiệu chỉnh hình học không cần điểm khống chế 92
3.5.2. Hiệu chỉnh hình học có sử dụng điểm khống chế 101
3.5.3. Chọn lựa điểm khống chế 104
3.5.4. Tính toán các tham số hiệu chỉnh hình học 107
3.5.5. Nội suy và tái chia mẫu 109
3.5.6. Triển khai thực tế 113
3.6. Chuyển đổi giá trị ảnh số về phản xạ trên đỉnh khí quyển 117
3.6.1. Khuôn dạng Collection 1 Level 1 117
3.6.2. Chuyển đổi giá trị ảnh đối với Landsat 118
Chương 4. HIỂN THỊ DỮ LIỆU ẢNH VỆ TINH 119
4.1. Hiển thị ảnh màu 119
4.1.1. Cảm nhận màu của mắt người 120
4.1.2. Hệ thống màu cộng 121
4.1.3. Hệ thống màu trừ 123
4.2. Hệ màu RGB và IHS 125
4.3. Hiển thị ảnh viễn thám 132
4.3.1. Hiển thị ảnh tổ hợp màu 132
4.3.2. Hiển thị ảnh màu siêu thực 134
4.3.3. Hiển thị ảnh mã màu 137
4.4. Hiển thị ảnh trong không gian 3 chiều 138
4.4.1. Cơ sở toán học 138
4.4.2. Triển khai thực tế 144
Chương 5. PHÂN LOẠI ĐA PHỔ 149
5.1. Nguyên lý phân loại đa phổ 150
5.2. Chọn vùng mẫu và tính tham số thống kê 153
5.3. Lựa chọn phương pháp phân loại 159
5.3.1. Phương pháp phân loại xác suất cực đại 159
5.3.2. Phân loại theo phương pháp GASC 162
5.4. Xử lý dữ liệu sau phân loại 168
Chương 6. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA ẢNH VỆ TINH 175
6.1. Phân tích biến động sử dụng ảnh vệ tinh đa thời gian 175
6.1.1. Phân tích biến động trên ảnh đa phổ 176
6.1.2. Phân tích biến động trên ảnh phân loại 179
6.2. Phát hiện vết dầu trên biển bằng tư liệu viễn thám 181
6.2.1. Công nghệ viễn thám phát hiện vết dầu trên biển 181
6.2.2. Cơ sở khoa học của quá trình nhận dạng và phân loại vết dầu trên biển bằng tư liệu viễn thám siêu cao tần 183
6.2.3. Ảnh hưởng trong quá trình nhận dạng và phân loại vết dầu trên biển từ tư liệu ảnh SAR 185
6.2.4. Triển khai thực tế 196
6.3. Xác định các khu vực ngập lụt từ ảnh vệ tinh 202
6.3.1. Khái niệm cơ bản về lũ lụt 202
6.3.2. Các đặc trưng cơ bản của lũ 202
6.3.3. Phân loại lũ lụt 204
6.3.4. Phương pháp xác định vùng lũ lụt trên tư liệu ảnh SAR 204
6.3.5. Thử nghiệm xác định khu vực lũ lụt trên tư liệu ảnh SAR 210
TÀI LIỆU THAM KHẢO 217
