OFF-29_IV.3.1 Pan-sharpening

IV - VAN DATA TOT INFORMATIE

3- HOE KUNNEN WE BEPAALDE BEELDKENMERKEN BENADRUKKEN (BEELDTRANSFORMATIE)?
 

Om de interpretatie en analyse van digitale beelden te vergemakkelijken, kunnen we ze transformeren. Dit houdt in dat we rekenkundige bewerkingen toepassen op de originele spectrale gegevens om ze te combineren en om te zetten in “nieuwe” beelden die bepaalde elementen van ons studiegebied benadrukken. Zo kunnen we bijvoorbeeld de ruimtelijke resolutie van een multispectrale afbeelding verhogen door ze samen te voegen met een panchromatische d.m.v. een bewerking die “pan-sharpening” heet (zie ook deze pagina). Daarnaast kunnen we ook zogenaamde band-indices of spectrale ratio’s berekenen om bepaalde kenmerken van het studiegebied in de beelden naar voor te brengen (bvb. fotosynthetische activiteit).

3.1- Pan-sharpening

Beelden verkregen door de diverse types sensoren van aardobservatiesystemen hebben verschillende kenmerken, vooral met betrekking tot het aantal spectrale banden en de ruimtelijke resolutie (pixelgrootte). Over het algemeen moet er een afweging tussen deze twee parameters worden gemaakt. Multispectrale gegevens hebben namelijk lagere ruimtelijke resoluties dan gegevens die zijn vastgelegd in een panchromatische modus (een enkele, brede spectrale band die het volledige spectrum van het zichtbare licht beslaat). 

Voor sommige toepassingen willen we echter het beste van beide aspecten: een hoge ruimtelijke resolutie EN multispectrale gegevens. Dat is mogelijk als we een multispectrale afbeelding met een lage resolutie en een monospectrale afbeelding met een hoge resolutie samenvoegen tot een afbeelding die beide voordelen combineert.

Dit kan worden gedaan door het multispectrale beeld (het ware kleurenbeeld in de Pléiades-illustratie hieronder, geregistreerd in rood, groen en blauw - RGB) te splitsen in drie componenten die de kleur van elke pixel beschrijven: de tint, verzadiging en intensiteit (eng.: Hue, Saturation, Intensity: HSI) of tint, verzadiging en waarde (eng: Hue, Saturation, Value).

Deze transformatie van het coördinatensysteem van het RGB kleurenmodel wordt "RGB naar HSI" genoemd (rood, groen, blauw naar tint, verzadiging, intensiteit) of “RGB naar HSV”.

Vervolgens vervangen we de intensiteitscomponent van het beeld met lage resolutie door het panchromatische beeld en voeren we de omgekeerde transformatie ("HSI naar RGB") uit.

Elke pixel van multispectraal Pleiades beeld (2mx2m) is bijvoorbeeld onderverdeeld in vier pixels van 50cmx50cm. De intensiteitscomponent van de afbeelding met lage resolutie wordt vervolgens vervangen door de afbeelding met hoge resolutie en de omgekeerde transformatie ("HSI naar RGB") wordt uitgevoerd. Bron: Y. Mitani and Y. Hamamoto, "A Study of Pansharpened Images Based on the HSI Transformation Approach," Journal of Software Engineering and Applications, Vol. 5 No. 12B, 2012, pp. 163-166.

Om deze techniek aan de hand van satellietbeelden te illustreren, is hieronder een detail van een Pléiades-satellietbeeld van de Basiliek van Koekelberg in Brussel. De multispectrale (XS-modus van de satelliet, met een resolutie van 2m) en panchromatische (P-modus, resolutie van 50 cm) beelden werden gefusioneerd om een multispectraal beeld te vormen met een resolutie van 50 cm ("pan-sharpened" image).