Ranking metod integracji obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości – ocena walorów fotointerpretacyjnych scalenia danych LANDSAT TM i IRS-PAN1

• Autorzy: Pirowski T.

Warianty tytułu

EN

Rank of fusion methods for remotely sensed images of various resolution – visual assessment of merging the LANDSAT TM and IRS-PAN data

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań związanych z integracją danych spektralnych o niższej rozdzielczości przestrzennej (Landsat) z obrazami panchromatycznymi o wyższej rozdzielczości przestrzennej (IRS). Obszarem testowym był prostokąt 20 × 10 km obejmujący aglomerację krakowską. W ramach badań przetestowano 30 podejść (rozumianych jako metody i ich warianty lub kombinacje kilku metod na raz) integrujących optyczne dane satelitarne, m.in. rozwiązania wykorzystujące zastąpienie kanałów (ZK), operacje algebraiczne (IM), w tym ilorazowe (NVSR, WMK), oparte o właściwości teksturalne obrazów (PRAD, PRICE), tablicę kolorów (LUT), transformacje liniowe (IHS, PCA, RVS), filtracje (HPF), lokalne operacje na obrazach (LMM, LMVM, LCM), analizy obrazów w różnych rozdzielczościach (PL, DWT) i kombinacje powyższych rozwiązań (IHS–HPF, IHS–LMVM, PCA–PRAD). Oceniono uzyskane syntetyczne obrazy pod kątem ich jakości wizualnej. Dla zobiektywizowania oceny zaproponowano analizę cząstkowych walorów fotointerpretacyjnych, jak stopień uczytelnienia przestrzennego (widoczność konturów obiektów) oraz zniekształcenie spektralne (zmiana barw całej sceny i/lub wybranych obiektów o szczególnej charakterystyce spektralnej). Te dwa czynniki, rozbite dodatkowo na kilka szczegółowych podczynników, stanowiły podstawę do pogrupowania wszystkich 30 testowanych metod na dziewięć grup, o określonych cechach fotointerpretacyjnych. W ramach dokonanego podziału wskazano na cztery grupy jako przydatne, w tym jedną wiodącą, o najlepszych walorach fotointerpretacyjnych. Testy przeprowadzono na 6-ciu kompozycjach barwnych. W grupie o najlepszych parametrach najczęściej występowały metody HPF, IHS–HPF, PL, LCM. Szczególną uwagę poświęcono rozwiązaniom, które uzyskały niskie noty w tak zaproponowanej metodyce rankingowej, ale które charakteryzowały się specyficznymi walorami wizualnymi (m.in. metoda LUT), lub dużymi zniekształceniami spektralnymi nie przeszkadzającymi w fotointerpretacji (np. IHS).

EN

The paper presents the results of merging lower-resolution spectral data (Landsat) with panchromatic images of higher resolution (IRS). The testing field (20 × 10km) covers the Cracow agglomeration. Thirty methods of merging satellite data (including their variants) have been tested in the research. They are based on canal substitution, on algebraic operations (including quotient operations), textural image features, look-up table, linear transformations, filters, local image transformations and on the analyses of various-resolution images. There are also combinations of the above approaches. Visual quality of the obtained synthetic images was assessed. The detailed analyses of different aspects of photo interpretation helped to maximise the objectiveness of the assessment. Object edges visibility and spectral distortion (colour change in a whole scene and/or in one object of specific spectral characteristic) were the analysed factors selected. They were farther divided into sub-factors and provided the basis to appoint the 30 merging methods categories. There emerged nine groups of various photo interpretation features. Four groups were described as useful, including one leading group of the most optimal photo interpretation features. Six colour composites were tested. Some methods with best parameters were indicated (HPF, IHS–HPF, generalised Laplacian pyramide, local correlation matching). Special attention was given to the methods which came low in the rank but have specific visual features (e.g. LUT) or have high spectral distortion which does not influence photo interpretation (e.g. IHS).

Słowa kluczowe

PL

integracja danych teledetekcyjnych; interpretacja wizualna; wzmocnienie przestrzenne; zniekształcenie spektralne; Landsat; IRS

EN

fusion of remotely-sensed images; visual interpretation; spatial enhancement; spectral distortion; landsat; IRS

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 21
• Strony: 327--340
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Pirowski T.

• Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska AGH

Bibliografia

• 1.Aiazzi B., Alparone L., Baronti S., Pippi I., 1999. Fusion of 18 m MOMS-2P and 30 m Landsat TM multispectral data by the generalized laplacian pyramid, Int. Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 32, s. 116–122.
• 2.Béthune S., Muller F., Donnay J. P., 1998: Fusion of multispectral and panchromatic images by local mean and variance matching filtering techniques. Proceedings of Fusion of Earth Data, Sophia Antipolis, Nice, France, s. 31–37. National Remote Sensing Agency, Hyerabad.
• 3.Chavez P. S., Jr., 1986. Digital Merging of Landsat TM and digitized NHAP data for 1:24,000 – scale image mapping, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 52, No. 10, s. 1637–1646.
• 4.Chavez, P. S., Berlin G. L., Sowers L. B., 1982. Statistical Methods for Selecting Landsat MSS Ratios. Applied. Photographic Engineering, Vol. 8, No. 1, s. 23–30.
• 5.Cliché G., F. Bonn, P. Teillet, 1985: Integration of the SPOT panchromatic channel into its multispectral mode for image sharpness enhancement. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 51, No. 3, s. 311–316.
• 6.Cochrane R., Lasselin D., 1992. Production over urban environment of a rectified and enhanced natural color image : a simple methodology for processing SPOT panchromatic and multispectral data on microcomputer. Auckland town (New Zealand) MULTISCOPE software in Remote sensing and insular environments in the Pacific: integrated approaches, ORSTOM 1992, s. 425–447.
• 7.Crippen R. E., 1989, A simple spatial filtering routine for the cosmetic removal of scan-line noise from Landsat TM P-Tape Imagery, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 55, No. 3, s. 327–331.
• 8.Hallada W. A., Cox S., 1983: Image sharpening for mixed spatial and spectral resolution satellite systems. Proc. Of the 17th International Symposium on Remote Sensing of Environment, 9-13 May, s. 1023–1032.
• 9.Hill J., Diemer C., Stöver O., Udelhoven Th., 1999. A local correlation approach for the fusion of remote sensing data with different spatial resolutions in forestry applications. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 32, Part 7-4-3 W6, Valladolid, Spain, 3-4 June.
• 10.Moik, J. G., 1980. Digital Processing of Remotely Sensed Images, Washington, D.C., NASA, Government Printing Office.
• 11.Mróz M., 2001: Podwyższenie rozdzielczości przestrzennej obrazów wielospektralnych Landsat 7 ETM+ przy wykorzystaniu właściwych teksturalnych i radiometrycznych kanału panchromatycznego. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 11, s. 5.27– 5.34.
• 12.Mularz S., 2001. Teledetekcyjny monitoring środowiska kopalń odkrywkowych, w: Nowoczesne technologie w geodezji i inżynierii środowiska: konferencja naukowa z okazji jubileuszu 50-lecia Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska: Kraków 21–22 września 2001 roku, red. Zdzisław Sobczyk przy udziale Krzysztofa Grzywacza i Janusza Malickiego; Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie. WGGiIŚ, s. 315–331.
• 13.Mularz S., Pirowski T., 2006. Aspekty metodyczne integracji danych teledetekcyjnych w oparciu o metodę IHS i jej modyfikacje. Zeszyty naukowe AGH, „Geodezja”, T.12, z. 2, cz. 1, s. 330–332.
• 14.Mularz, S. Drzewiecki W., Pirowski T., 2007: Teledetekcyjne metody rejestracji krajobrazu, Roczniki Geomatyki, Tom V, z.8, s. 67–78.
• 15.Munechika C. K., Warwick J. S., Salvaggio C., Schott J. R., 1993. Resolution enhancement of multispectral image data to improve classification accuracy, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 59, No. 1, s. 67–72.
• 16.Pellemans A. H. J. M., Jordans R. W. L., Allewijn R., 1993: Merging multispectral and panchromatic SPOT images with respect to the radiometric properties of the sensor, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 59, s.81–87.
• 17.Pirowski T., 2006. Integracja danych teledetekcyjnych pochodzących z różnych sensorów – propozycja kompleksowej oceny scalonych obrazów. Geoinformatica Polonica, z. 8. Kraków, s. 78–87.
• 18 Pirowski T., 2009: Ranking metod integracji obrazów teledetekcyjnych o różnej rozdzielczości – ocena formalna scalenia danych Landsat TM i IRS-PAN, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 19, w druku.
• 19.Pohl C., Genderen J. L. Van, 1998. Multisensor image fusion in remote sensing: concepts, methods and applications, Int. J. Remote Sensing, Vol. 19, s. 823–854.
• 20.Pradines D., 1986. Improving SPOT images size and multispectral resolution, Proceedings of the S.P.I.E. Earth Remote Sensing using Landsat Thematic Mapper and SPOT Systems”, Innsbruck, Austria, 15-17 April, Vol. 660, s. 98–102.
• 21.Price J. C., 1987. Combining panchromatic and multispectral imagery from dual resolution satellite instruments, Remote Sensing of Environment, Vol. 21, s. 119–128.
• 22.Ranchin T., Wald L., 2000. Fusion of high spatial and spectral resolution images: the ARSIS concept and its implementation. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 66, s. 49–61.
• 23.Schowengerdt R. A., 1980. Reconstruction of multispatial, multispectral image data using spatial frequency content. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 46, No. 10, s. 1325–1334.
• 24.Sheffield C., 1985: Selecting band combinations from multispectral data, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 51, s. 681–687.
• 25.Shettigara V. K., 1992. A generalized component substitution technique for spatial enhancement of multispectral images using a higher resolution data set Photogrammetric 26.Engineering & Remote Sensing, Vol. 58, No. 5, s. 561–567. Wiemker R., Prinz B., Meister G., Franck R., Spitzer H., 1998. Accuracy assessment of vegetation monitoring with high spatial resolution satellite imagery. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. 32, Part 7, s. 285–292.
• 27.Zhang Y., 1999. A new merging method and its spectral and spatial effects, International
• Journal of Remote Sensing, Vol. 20, No. 10, s. 2003–2014.