remote sensing

Università degli studi di SalernoCorso di Laurea Magistrale in Ingegneria InformaticaAnno 2015/2016

Corso di TelerilevamentoPresentazione progetto Pansharpening

Gruppo: Breton-Belz Emmanuel – Capozzoli Settimio – Di Gruttola Carmine – Imbrenda Alessandro

Outline

• Descrizione del problema• Strumenti utilizzati• Pansharpening• Validazione• Implementazione• Risultati

Descrizione del problema

• Input: un’immagine ad alta risoluzione spettrale e l’altra ad alta risoluzione spaziale

• Output: immagine risultante ad alta risoluzione spaziale e spettrale

Strumenti utilizzati

• Satellite EO-1 sensore ALI di pollo• Dataset in formato GeoTIFF convertito in HDF• Strumento di sviluppo: IDL• Strumento di verifica: MatLab

Satellite EO-1 sensore ALI• Orbita polare a circa 700 Km dalla

Terra• Scansione along-track tramite array

di sensori• Corregge errori dovuti a riflettanza

atmosferica, in particolare vapore acqueo

• Sensore ALI acquisisce immagini multispettrali (30 m) e pancromatiche (10 m)

Risoluzioni

Descrizione del Dataset

• Dataset acquisito dal sito http://earthexplorer.usgs.gov/• Il dataset è riguardante la città di Roma• Scelto in quanto ci sono molti dettagli all’interno

dell’immagine e copre una grande variazione di bande nel visibile

• Dati in formato GeoTIFF convertiti in HDF

http://earthexplorer.usgs.gov/

Strumenti di sviluppo

• IDL (Interactive Data Language)• MatLab

Pansharpening

Tecniche di Pansharpening

• Nel corso del progetto sono state sviluppate due tecniche di pansharpening, entrambe rientranti nella famiglia Component Substitution: Gram-Schmidt e Gram-Schmidt Adaptive.

Interpolazione

• Nearest Neighbor• Bilineare• Bicubica

Gram-Schmidt• Utilizza la tecnica di ortogonalizzazione di GS brevettata per la KODAK• Tecnica comunemente usata in algebra lineare• MS interpolate alla scala della PAN come vettori• Immagine PAN a scala ridotta simulata• Sottrazione della media dei pixel per ogni banda• Vengono calcolati i coefficienti • Estrazione dei dettagli e fusione tra le immagini• Una versione migliore di GS è Gram-Schmidt Apdative (GSA)

Gram-Schmidt Adaptive

• Si basa sugli stessi principi del GS• L’immagine PAN a scala ridotta viene generata da media

pesata delle bande MS con pesi MSE-minimizzati rispetto alla versione passa bassa filtrata della PAN.

Validazione

• Sono necessarie metriche formali di qualità dei metodi di pansharpening

• il confronto visivo è inaffidabile in quanto il sistema visivo umano non è ugualmente sensibile ai diversi artefatti

• È richiesta un’immagine di riferimento che però non esiste

• Per ovviare a questo problema, che non permette la diretta applicazione del protocollo di Wald, si utilizza la Reduced-Resolution Assessment

Reduced-Resolution Assessment

Reduced-Resolution Assessment

• Si considera l’immagine a una risoluzione spaziale più bassa dell’originale e si usa l’originale come riferimento.

• Gli indici presenti in questa categoria sono:• Spectral Angle Mapper (SAM)• Spatial Correlation Coefficient (SCC)• Erreur Relative Globale Adimensionelle de Synthèse (ERGAS)• Universal Image Quality Index (Q-index)

SAM

• Indicatore della distorsione spettrale• Si calcola la differenza tra l’angolo spettrale di tutte le

bande, ottenendo un indice che rappresenta la differenza tra due immagini

• ri rappresenta l’immagine di riferimento

• fi rappresenta l’immagine fusa

SCC

• Indicatore dell’integrità dell’immagine fusa• L’immagine viene trattata globalmente

• Il valore deve essere il più possibile vicino ad 1

ERGAS

• Indica in generale la qualità dell’immagine fusa

• Tale valore deve essere il più possibile vicino a 0 e in ogni caso non deve essere superiore a 3

Q4

• Il Q4 tratta le 4 bande dell’immagine multispettrale

• rappresenta la varianza• è la rappresentazione hypercomplessa dell’immagine

dividendo le 4 bande

Implementazione

GS vs GSA con interpolazione NN

Indici GS GSASAM 1.9918° 1.9838°SCC 0.8908 0.8886ERGAS 2.7134 3.1849Q4 0.7752 0.7606

GS vs GSA con interpolazione bilineare


GS vs GSA con interpolazione bicubica


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