PANSHARPENPANSHARPENİİNGNG(G(GÖÖRRÜÜNTNTÜÜ KESKKESKİİNLENLEŞŞTTİİRME)RME)

DoDoçç. Dr. Naci YASTIKLI. Dr. Naci YASTIKLIArArşş. G. Göör. Melis UZAR Dr. Melis UZAR DİİNLEMEKNLEMEK

Uzaktan AlgUzaktan Algıılama lama UygulamasUygulamasıı

GÖRÜNTÜ BİRLEŞTİRME (IMAGE FUSION)

• Uzaktan Algılama Yöntemi ile farklı mekansal (spatial) ve spektral (spectral) çözünürlüğe sahip,– SPOT,– IRS,– Landsat 7,– IKONOS ve– QickBird uyduları ile görüntüler elde edilmektedir.

• Bu görüntülerden– pankromatik bantlarının mekansal çözünürlüğü yüksek,– multispektral bantlarının ise spektral çözünürlüğü yüksek buna

karşın mekansal çözünürlüğü düşük.

• Görüntü birleştirme teknikleri– pankromatik görüntünün yüksek mekansal çözünürlüğü,– multispektral görüntülerin yüksek spekral çözünürlüğüne,

sahip yeni bir multispektral görüntü elde edilmektedir.

GÖRÜNTÜ KESKİNLEŞTİRME (PANSHARPENING)•• “Panchromatic sharpening” kelimelerinin kkelimelerinin kıısaltsaltıılmlmışış

bibiççimiimi,

• Pankromatik görüntülerin kullanarak multispektral görüntülerin kestirilmesi

multispektral görüntü, 2.4 metre

QuickBird Pankromatik görüntü, 0.6 metre QuickBird Pansharpaned görüntü, 0.6 metre

Çözünürlük

• Çözünürlük genel olarak, ekranda görünen piksel sayısınıveya görüntüdeki bir pikselin yeryüzündeki karşılığınıifade etmek için kullanılır. Bu tanımlama uzaktan algılanmış bir görüntü için yetersizdir.

• Uzaktan algılama uygulamalarında 4 farklı çözünürlük tipi incelenebilir.

-Spektral-Uzaysal-Radyometrik-Zamansal

Mekansal Çözünürlük (Spatial Resolution)

Zamansal Çözünürlük (Temporal Resolution)

Radyometrik Çözünürlük (Radiometric Resolution)

Spektral Çözünürlük (Spectral Resolution)

Çok Bantlı Görüntü (Multispectral Image)

Renkli Görüntü (RGB Image)

GÖRÜNTÜ BİRLEŞTİRME YÖNTEMLERİ

• IHS DönüşümüIHS dönüşümü 3 bantlı(RGB) görüntüyü spatial(I) ve spektral(HS) hale çevirir.

• Ana Bileşen Analizi Metodu (Principal ComponentAnalysis Method)ABA görüntü sıkıştırma, geliştirme ve birleştirme gibi

alanlarda kullanılır.

• Wavelet-Based SharpeningWavelet dönüşümü görüntü analizi ve birleştirilmesinde kullanılan matematiksel ağırlıklı bir yöntemdir.

• Brovey DönüşümüBrovey Dönüşümü görüntünün spektral özelliklerini

koruyan, genel parlaklık özelliklerini PAN bantla değiştiren bir yöntem

GÖRÜNTÜ BİRLEŞTİRME YÖNTEMLERİ

• IHS DönüşümüIHS dönüşümü 3 bantlı(RGB) görüntüyü spatial(I) ve spektral(HS) hale çevirir.

• Ana Bileşen Analizi Yöntemi (Principal ComponentAnalysis Method)ABA görüntü sıkıştırma, geliştirme ve birleştirme gibi

alanlarda kullanılır.

• Wavelet-Based SharpeningWavelet dönüşümü görüntü analizi ve birleştirilmesinde kullanılan matematiksel ağırlıklı bir yöntemdir.

• Brovey DönüşümüBrovey Dönüşümü görüntünün spektral özelliklerini koruyan, genel parlaklık özelliklerini PAN bantla değiştiren bir yöntem

IHS DÖNÜŞÜMÜ

• IHS Dönüşümü en yaygın dönüşüm yöntemlerden biri

• RGB renk bilgisi IHS dönüşümü ile IHS (Intensity, Hue ve Saturation) bilgisine dönüştürülür

• Intensity değeri I (= (R + G + B)/3) panromatik bant ile değiştirilir

• Ters dönüşüm ile RGB değeri tekrar hesaplanır

IHS DÖNÜŞÜMÜ

IHS TransformasyonuThe Intensity-Hue-Saturation (IHS) transformation

hexacone model ve triangular model

intensity kırmızı değer için (255,0,0)beyaz (255,255,255) = 255,eğer fusion process uygun değilse 2. formül kullanılmalıdır.

RGB-IHS transformation

The inverse IHS transformation

Ana Bileşen Analizi Yöntemi (PCA)

• IHS Dönüşümüne benzer bir dönüşüm yöntemi,

• PCA dönüşümü ile RGB ilk ikinci ve üçüncü ana bileşenlere ayrılır (PC1, PC2, PC3...),

• İlk ana bileşen PC1 panromatik bant ile değiştirilir,

• Ters dönüşüm ile RGB değeri tekrar hesaplanır

Intesity PC1 ve Pankromatik Görüntü

Farklı yöntemlerle Pansharpaning

PANSHARPENİNG METODU

ÇÇok bantlok bantlıı bir resmin, daha ybir resmin, daha yüüksek ksek çöçözzüünnüürlrlüüklklüübir veri ile birlebir veri ile birleşştirilerek iyiletirilerek iyileşştirilmesidir.tirilmesidir.

ÇÇok bantlok bantlıı ggöörrüüntntüünnüün bir pikseli n bir pikseli (4m*4m)(4m*4m)

Pankromatik gPankromatik göörrüüntntüünnüün 16 pikseli n 16 pikseli (4m*4m)(4m*4m)

WAVELET TRANSFORM•aj,k : wavelet coefficients•ψj,k(t) : basis function at scale• j ve translation k : (mother wavelet) ψ(t)

•discrete wavelet transform (DWT)-The two dimensional DWT is an extension of

the one-dimensional case. -The two-dimensional DWT is obtained by applyingthe DWT separately across rows and columnsof an image.

The two-dimensional DWT of an image f(x,y)

• CJ0 denotes the approximation coefficients,• Φj,k,l(x,y) is the scaling function,• DjS denotes the set of detail coefficients• ψj,k,lS denotes the set of wavelet function,• one each for horizontal, vertical, and diagonal subspaces. • The DWT coefficients are computed faster by using a series of low

pass filter h [k], high pass filters g [k], and downsamplers acrossboth rows and columns.

• The results are the wavelet coefficients at the next scale. • The coefficients are also called the approximation (A), horizontal

detail (H), vertical detail (V), and diagonal detail (D) coefficients.

SPOT multispectral görüntü

SPOT Panchromatic görüntü

IHS sharpened

Brovey sharpened

PCA sharpened

wavelet sharpened

IKONOS multispectral AOI IKONOS panchromatic image AOI

IHS sharpened AOI Brovey sharpened AOI

PCA sharpened AOI Wavelet sharpened AOI

Yeniden örnekleme yöntemlerinin karşılaştırılması

UygulamaUygulama

•• YYüüksek ksek çöçözzüünnüürlrlüüklklüü ggöörrüüntntüü tek bant: tek bant: SPOT SPOT PankromatikPankromatik 10m data (1998)10m data (1998)

•• MultispektralMultispektral ggöörrüüntntüü ddüüşşüük k çöçözzüünnüürlrlüüklklüüggöörrüüntntüü;;LandsatLandsat TM 30m (1997)TM 30m (1997)

•• Bu teknikler yBu teknikler yüüksek ksek çöçözzüünnüürlrlüüklklüümultispektralmultispektral renkli grenkli göörrüüntntüü elde etmek elde etmek iiççin uygulanin uygulanıır.r.

OrginalOrginal ggöörrüüntntüülerler

Düşük çözünürlüklü landsat görüntüsü

Yüksek çözünürlüklü Spot pankromatik görüntü

ÇöÇözzüünnüürlrlüük Birlek Birleşştirme itirme iççin 3 yin 3 yööntemntem

•• MultiplicativeMultiplicative•• PrincipalPrincipal ComponentsComponents,,•• BroveyBrovey TransformTransform. .

ErdasErdas programprogramıında 1.ynda 1.yööntemntem

•• MultiplicativeMultiplicative:2 :2 rasterraster kküümesinin basit aritmetik mesinin basit aritmetik integrasyonuintegrasyonu

•• PrincipalPrincipal ComponentsComponents:: inputinput rasterraster ggöörrüüntntüüssüünnüün n yerine,PCyerine,PC--1(1(PrincipalPrincipal ComponentComponent 1) birle1) birleşştirme operattirme operatöörrüü

•• BroveyBrovey TransformTransform:t:tüüm bantlar bu formm bantlar bu formüülle glle gööre re kullankullanııllıır.r.

[DN[DNB1B1 / DN/ DNB1B1 + DN+ DNB2B2 + + DNDNBnBn] x [] x [DNDNhighhigh resres. . imageimage] = DN] = DNB1_B1_newnew[DN[DNB2B2 / DN/ DNB1B1 + DN+ DNB2B2 + + DNDNBnBn] x [] x [DNDNhighhigh resres. . imageimage] = DN] = DNB2_B2_newnew

(B(B = = bandband))

Model Maker örneği;

PCI ile elde edilmiş görüntü

ErdasErdas 9.1 program9.1 programıında IHS ynda IHS yööntemintemi

ErdasErdas 9.1 program9.1 programıında 2.ynda 2.yööntemntem

TheThe IHSIHS mergemerge transformstransforms thethe RGB RGB imageimage toto IHS IHS andand replacesreplacesI (I (intensityintensity) ) oror S (S (saturationsaturation) ) withwith thethe graygray scalescale imageimage, , thenthentransformstransforms it it backback intointo RGB RGB spacespace..

•• ERDAS 8.6 radar datasERDAS 8.6 radar datasıı iiççin din döönnüüşşüümm

ErdasErdas 9.1 program9.1 programıında nda WAVELET YWAVELET YÖÖNTEMNTEMİİ

Spot pankromatik görüntünün kontrolüiçin karşılaştırılacak değer

MATEMATMATEMATİİKSEL MODELKSEL MODEL

• Ortalama değer (Mean)• Standart sapma • Varyans• Kovaryans• Korelasyon katsayısı (coefficient correlation)

Ortalama değer (Mean) Varyans: değişkenin ortalamadan olan sapmaların bir ölçüsüdür.

Kovaryans: iki değişken arasındaki bağımlılık hakkındabilgi verir

Kovaryans Matrisi

Korelasyon katsayKorelasyon katsayııssıı

KÖTÜ KORELASYON İYİ KORELASYON

-1<CC<1

Korelasyon katsayısı; iki rasgele değişken arasındaki kovaryansın, rasgele değişkenlerin standart sapmalarının çarpımı ile standartlaştırılması şeklinde deyorumlanabilir.

İİstenilen Raporstenilen Rapor

•• Uygulama sonucunda tUygulama sonucunda tüüm ym yööntemler ile ntemler ile elde edilen sonuelde edilen sonuçç ggöörrüüntntüüler ve ler ve karkarşışılalaşşttıırmalarrmalarıı rapor olarak teslim rapor olarak teslim edilecektir.edilecektir.