Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu phát triển chương trình phân loại dựa trên đối tượng ảnh viễn thám, ứng dụng theo dõi sự phát triển đô thị của Hà Nội giai đoạn 1995-2010
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Công nghệ Vũ trụ
Thuộc Danh mục đề tài Hướng Công nghệ thông tin, điện tử, tự động hóa và công nghệ vũ trụ (VAST01)
Họ và tên TS. Lại Anh Khôi
Thời gian thực hiện 01/01/2011 - 01/01/2012
Tổng kinh phí 400 triệu đồng
Xếp loại Khá
Mục tiêu đề tài

- Nghiên cứu các phương pháp tự động phát hiện, khoanh vẽ các đối tượng (hay phân đoạn ảnh - image segmentation) và các phương pháp phân loại dựa trên đối tượng (object-based classification) ảnh viễn thám;
- Xây dựng các chương trình tự động phát hiện, khoanh vẽ các đối tượng và phân loại dựa trên đối tượng ảnh viễn thám tích hợp trong môi trường ENVI ;
- Thử nghiệm trên các ảnh SPOT ở hai thời kỳ 1995, 2010 theo dõi sự phát triển đô thị của Hà Nội (theo danh giới đã mở rộng) trong giai đoạn kể trên.

Kết quả chính của đề tài

Về khoa học:

1) Đã nghiên cứu làm rõ bản chất của phương pháp phân loại dựa trên đối tượng. Tập hợp, hệ thống hóa đầy đủ, mô tả chi tiết về các phương pháp phân đoạn ảnh tiêu biểu, bao gồm:

a. Nhóm các phương pháp phân đoạn dựa trên vùng (region-based segmentation):

  •  Thuật toán mở rộng vùng có gieo mầm (seeded region growing);
  •  Thuật toán mở rộng vùng không gieo mầm (unseeded region growing);
  •  Thuật toán tách, gộp vùng (Region Splitting and Merging);
  •  Thuật toán JSEG;
  •  Thuật toán quét nhanh (fast scanning algorithm);

b. Nhóm các phương pháp nhóm cụm dữ liệu (data clustering):

  •  Thuật toán nhóm gộp có thứ bậc (hierarchical agglomerative algorithm);
  •  Thuật toán phân chia có thứ bậc (hierarchical divisive algorithm);
  •  Thuật toán K Mean;
  •  Thuật toán ISODATA;


c. Nhóm các phương pháp dựa trên đường biên (edge-based segmentation):

  •  Thuật toán đường phân thủy;
  •  Thuật toán đường phân thủy nhanh;

2) Tập hợp, giới thiệu một số chỉ tiêu hình thái thường sử dụng trong phân loại đối tượng;

3) Phân tích, lựa chọn thuật toán, lựa chọn giải pháp, xây dựng thành công hai chương trình:

a. Chương trình phân đoạn ảnh, sử dụng thuật toán quét nhanh có cải tiến để hoạt động trên các ảnh đa phổ; Kích thước tối thiểu của đối tượng do người sử dụng tùy chọn;
b. Chương trình phân loại đối tượng dựa trên ảnh phân đoạn, tạo bởi chương trình trên, cho phép người sử dụng tùy chọn 1 trong 7 phương pháp phân loại có giám sát, gồm: hình hộp, khoảng cách tối thiểu, hợp lý tối đa, phân loại theo góc phổ, phân kỳ thông tin phổ, khoảng cách Mahalanobis và mã hóa nhị phân.

Về ứng dụng:

Kết quả thử nghiệm áp dụng các chương trình đã xây dựng trên các ảnh SPOT hai thời kỳ 1995 và 2010 cho mục đích xác định sự phát triển diện tích đất đô thị của Hà Nội trong giai đoạn kể trên cho thấy các chương trình hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu và có thể đưa vào ứng dụng trong thực tế.

Những đóng góp mới

Nghiên cứu làm rõ bản chất của phương pháp phân loại dựa trên đối tượng; Xây dựng thành công hai chương trình: phân đoạn ảnh và phân loại đối tượng, cho phép mở rộng các ứng dụng của một phương pháp phân loại mới, tiên tiến trong điều kiện của Việt Nam. 

Sản phẩm đề tài
  • Các bài báo đã công bố: Vũ Anh Tuân, Lại Anh Khôi, Chu Xuân Huy, Ngô Đức Anh. Sử dụng phân loại dựa trên đối tượng đánh giá biến động rừng tỉnh Sơn La và Hòa Bình. Tuyển tập các công trình nghiên cứu về công nghệ vũ trụ năm 2011 của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

  • Các sản phẩm cụ thể: báo cáo tổng hợp, các chương trình phân đoạn ảnh, phân loại đối tượng, bản đồ hiện trạng Hà Nội năm 1995, 2010 và biến động đất đô thị Hà Nội

Một số hình ảnh của đề tài

20.laianhkhoi 20.laianhkhoi1
So sánh kết quả phân loại ảnh dựa trên đối tượng và dựa trên pixel

20.laianhkhoi2 20.laianhkhoi3
Ảnh gốc và ảnh phân đoạn KVNC năm 1995

20.laianhkhoi4

Địa chỉ ứng dụng

các cơ sở Viễn thám ở các Bộ, Ngành, các Trường Đại học