TRƯỜNG ĐẠI HỌ
ỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
NG HÀ N
NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ
NGH THÔNG TIN

NGHIÊN CỨU
U THUẬT
THU
TOÁN ICA VÀ ỨNG
NG D
DỤNG
XỬ
Ử LÝ ẢNH VIỄN THÁM

Hà Nội, 2016


TRƯỜNG ĐẠI HỌ
ỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
NG HÀ N
NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ
NGH THÔNG TIN

NGUY
NGUYỄN
THỊ THU THẢO

NGHIÊN CỨU

U THUẬT
THU
TOÁN ICA VÀ ỨNG
NG D
DỤNG
XỬ
Ử LÝ ẢNH VIỄN THÁM
Chuyên ngành : công nghệ thông tin
Mã ngành

:

NGƯỜII HƯỚNG
H
DẪN: ThS. NGUYỄN
N ANH TH
THƠ

Hà Nội, 2016


LỜI CAM ĐOAN
Em tên là: Nguyễn Thị Thu Thảo, sinh viên lớp ĐH2C3 – khoa công
nghệ thông tin – trường đại học tài nguyên và môi trường Hà Nội.
Em xin cam đoan toàn bộ nội dung của đồ án là do quá trình em tự học
tập, nghiên cứu từ internet, sách, các tài liệu liên quan và sự chỉ dẫn của các
thầy cô, không sao chép hay sử dụng bài của bất kỳ một ai.
Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan của mình trước quý
thầy cô, khoa và nhà trường.
Hà Nội, ngày 7 tháng 6 năm 2016

Người cam đoan

Nguyễn Thị Thu Thảo


LỜI CẢM ƠN
Em xin cảm ơn đến thầy Nguyễn Anh Thơ, người đã giúp đỡ em rất
nhiều về hướng nghiên cứu, hướng dẫn cho em trong suốt thời gian thực hiện
đồ án này.
Cuốn đồ án này hoàn thành theo đúng thời gian quy định của nhà
trường cũng như của khoa không chỉ là sự nỗ lực của em mà còn sự giúp đỡ
hướng dẫn của quý thầy cô và các bạn sinh viên.
Em xin chân thành cảm ơn thầy cô đã giảng dạy em, đặc biệt là các
thầy cô trong khoa công nghệ thông tin.
Xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên trong khoa đã giúp đỡ tôi rất
nhiều mặt: như phương tiện, sách vở, ý kiến.
Mặc dù rất cố gắng hoàn thành đồ án song cũng không tránh khỏi
nhứng sai sót, mong thầy cô và các bạn đóng góp những ý kiến quý báu để đồ
án được thành công hơn
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội,2016
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thu Thảo


MụC LụC
LờI CAM ĐOAN
LờI CảM ƠN
DANH MụC VIếT TắT

DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH
LỜI MỞ ĐẦU. .............................................................................................. 1
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ ẢNH VIỄN THÁM .................................. 3
1.1. Giới thiệu về ảnh viễm thám. ................................................................... 3
1.1.1. Viễn thám[1]. ....................................................................................... 3
1.1.2. Ảnh viễn thám. .................................................................................. 11
1.2. Ảnh Siêu phổ. ........................................................................................ 14
1.3. Đặc điểm của ảnh siêu phổ. ................................................................... 14
1.4. Các ứng dụng của ảnh siêu phổ[2]. ........................................................ 14
CHƯƠNG 2: THUẬT TOÁN ICA VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH VIỄN
THÁM. ........................................................................................................ 22
2.1. Thuật toán ICA (Independent component analysis). .............................. 22
2.1.1. Thuật toán ICA[3,4,5]. ....................................................................... 22
2.1.2. Các ứng dụng của thuật toán ICA. ...................................................... 37
2.2. Xử lý ảnh siêu phổ với thuật toán ICA. ................................................. 38
2.2.1. Đặc trưng màu sắc. ............................................................................. 38
2.2.2. Đặc trưng kết cấu................................................................................ 39
2.2.3. Đặc trưng hình dạng. ......................................................................... 40
2.2.4. Đặc trưng cục bộ biến động. ............................................................... 40
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ. ..................................... 42
3.1. Yêu cầu ................................................................................................. 42
3.2. Unmixing dữ liệu ảnh siêu phổ[6],[7]. ................................................... 42


3.3. Trắng hóa dữ liệu .................................................................................. 45
3.4. Tính các thành phần độc lập .................................................................. 46
3.5: Qua trình xây dựng Phân tích thành phần độc lập trong unmixing dữ liệu
ảnh siêu phổ. ................................................................................................ 47
3.5.1: Các thành phần ................................................................................... 47

3.5.2. Giải thuật của quá trình unmixing dữ liệu siêu phổ. ............................ 48
3.5.3. Giao diên ............................................................................................ 49
KẾT LUẬN. ................................................................................................ 50
1. Đánh giá ................................................................................................... 50
2. Hướng phát triển đề tài ............................................................................. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO. ......................................................................... 51
PHỤ LỤC.................................................................................................... 52


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Tóm tắt sự phát triển của viễn thám qua các sự kiện ...................... 5
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Viễn thám từ việc thu nhận thông tin người sử dụng....................... 7
Hình 1.2: Các thành phần trong hệ thống viễn thám. .................................... 10
Hình 1.3: hình ảnh siêu phổ Của "cuối đường" dải khoai tây cho thấy các
khuyết tật vô hình ......................................................................................... 16
Hình 1.4: Một tập hợp các viên đá ................................................................ 17
Hình 1.5: Siêu phổ hồng ngoại nhiệt khí thải đo lường ................................. 18
Hình 1.6: Hình ảnh hóa học từ xa ................................................................. 20
Hình 1.7: Lên trên bảng điều khiển. ............................................................. 21
Hình 2.1: Tín hiệu gốc. ................................................................................. 22
Hình 2.2 Tín hiệu trộn .................................................................................. 23
Hình 2.3: Tín hiệu phục hồi. ........................................................................ 24
Hình 2.4: Tính phí Gauss bằng kurtosis ....................................................... 30
Hình 2.5 : Phân tích thành phần độc lập trong EEG...................................... 38
Hình 3.1: lưu đồ thuật toán ........................................................................... 48
Hình 3.2: Giao diện ...................................................................................... 49


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT


Chữ viết tắt

NASA
USGS
BSE

Diễn giải

Ý nghĩa

Remote sensing

Viễn thám

National Aeronautics and Space
Administration
United States Geological Survey
Bovine spongiform
encephalopathy

Cơ quan Không gian Hoa Kỳ
Cục Khảo sát Địa chất Hoa
Kỳ
Bệnh bò điên

NIR

Near infrared rays


Tia hồng ngoại gần

EVM

Earned value management

Quản lý giá trị thu được

SWIR

Short Wave Infrared

LWIR

Long-wavelength infrared

Hồng ngoại có bước sóng dài

United States Naval Special

Hoa Kỳ Hải quân Warfare

Warfare Development Group

Nhóm đặc biệt phát triển

UAV

unmanned aerial vehicle


Máy bay không người lái

CL

cathodoluminescence

Phát quang âm cực

Energy-dispersive X-ray

Năng lượng phát tán tia X

spectroscopy

quang phổ

electron energy loss

mất năng lượng electron

spectroscopy

quang phổ

Infrared spectroscopy

quang phổ hồng ngoại

scanning transmission electron


kính hiển vi điện tử quét

microscope

truyền

ICA

Independent component analysis

Phân tích độc lập

PCA

Principal component analysis

phân tích thành phần chính

NSWDG

EDS
EELS
IR
STEM

Hồng ngoại có bước sóng
ngắn