Theo số liệu của Ủy ban Quốc gia Ứng phó sự cố thiên tai và tìm kiếm cứu
nạn [3], từ năm 2004 đến năm 2021, tại Việt Nam đã có 54.964 vụ thiên tai,
sự cố, hậu quả làm chết 14.937 người, mất tích 2.616 người, bị thương 15.502
người, làm hư hỏng hàng chục ngàn trang thiết bị. Hiện nay, do biến đổi khí
hậu toàn cầu và những hoạt động thiếu ý thức của con người, nhất là trong
bảo vệ môi trường sống nên dự báo trong những năm tới, tình hình thiên tai,
sự cố diễn biến phức tạp, bất thường, theo chiều hướng cực đoan, cả về tính
chất, quy mô, cường độ và mức độ tàn phá. Theo đó, công tác tìm kiếm cứu
nạn cũng phải được đầu tư đúng mức để theo kịp tình hình thực tế.
Một công cụ đang ngày càng được chứng minh có hiệu quả cao không chỉ
trong công tác tìm kiếm cứu nạn mà còn trong nhiều ứng dụng khác như
trong nông nghiệp và lâm nghiệp [5], tài nguyên nước [34], rà phá bom mìn
[8, 55], công nghiệp thực phẩm [35],. đó là sử dụng ảnh viễn thám quang
học. Bởi công nghệ Viễn thám có nhiều tính năng ưu việt so với phương pháp
truyền thống như độ phủ trùm rộng, thời gian cập nhật ngắn, dải phổ rộng,
có thể thu nhận ảnh ở những khu vực rất khó tiếp cận như vùng núi cao,
rừng rậm, hải đảo, khu vực ngoài lãnh thổ,. Đặc biệt, trong những năm gần
đây, các thiết bị bay không người lái (UAV) đã và đang phát triển rất mạnh
mẽ, được ứng dụng rộng rãi cả trong dân sự và quân sự. Nó thực sự là một
nguồn lực rất lớn cho sứ mệnh tìm kiếm, cứu nạn bởi thiết bị này có thể
mang các bộ cảm biến để thu thập hình ảnh có độ phân giải cao với phạm
vi hoạt động rộng lớn, địa hình đa dạng mà không cần quá nhiều nhân lực
và chi phí cho quá trình tìm kiếm [89].
Hoạt động tìm kiếm và cứu nạn bao gồm việc tìm kiếm và giải cứu người,
phương tiện bị mắc kẹt trong các tình huống khó khăn hoặc được báo nạn.
Cách tiếp cận sử dụng ảnh viễn thám quang học là sử dụng ảnh đa phổ [102],
siêu phổ [15, 36] có độ phân giải cao được các cảm biến gắn trên máy bay,
khinh khí cầu hoặc vệ tinh thu nhận hoàn toàn khả thi và mang lại hiệu quả
cao. Tuy nhiên, các ảnh hưởng bất lợi gây ra bởi đặc trưng của địa hình, điều
2
kiện thời tiết khắc nghiệt làm cho vị trí báo nạn có dung sai lớn. Các đối
tượng cần tìm kiếm đôi khi bị che khuất bởi địa hình, mật độ dày đặc của
lá cây hoặc bị chìm một phần dưới nước. Trực tiếp tìm ra người đang gặp
nạn sẽ là lý tưởng, nhưng trong một số trường hợp, các đồ vật đi kèm như
quần áo, chăn mền, va ly, túi xách, lều bạt nơi cắm trại, các mảnh vỡ phương
tiện,. (gọi tắt là những đối tượng nhân tạo) có thể cung cấp một số thông
tin hữu ích [12, 80, 89, 95]. Ngoài ra, các thiết bị cảm biến thu dữ liệu phải
quét trên một diện rộng và dung lượng dữ liệu lớn là một rào cản đối với việc
tìm kiếm thủ công bằng mắt thường. Các kỹ thuật tự động phát hiện mục
tiêu là giải pháp phù hợp giúp người quan sát nâng cao hiệu quả và tốc độ
tìm kiếm [89].
Phát hiện mục tiêu trong ảnh đa phổ, siêu phổ được tiếp cận theo ba
hướng [74]. Thứ nhất, xác định xem các đối tượng là mục tiêu mong muốn
hay sự đa dạng tự nhiên dựa trên tín hiệu quang phổ đã biết của mục tiêu
mong muốn thu được từ thư viện quang phổ hoặc từ một tập hợp dữ liệu về
mục tiêu đã được huấn luyện. Thứ hai, phát hiện các mục tiêu dựa trên phát
hiện sự thay đổi, được sử dụng để xác định các thay đổi trong một cảnh theo
thời gian, có hoặc không có bất kỳ kiến thức nào về tín hiệu mục tiêu. Thứ
ba, phương pháp phát hiện các điểm ảnh dị thường (ngoại lai), xác định các
vector phổ từ các điểm ảnh bị lệch hoặc có sự khác biệt đáng kể so với các
điểm ảnh xung quanh.