Панхроматические Снимки и Технология Панхроматического Слияния
Панхроматическое изображение использует спектральный канал, который объединяет красный, зеленый и синий каналы, что обеспечивает более высокое пространственное разрешение. Полученное изображение не содержит никакой информации о длине волны.
Панхроматические изображения создаются теми же спутниками, которые создают мультиспектральные изображения – Landsat, спутниками DigitalGlobe, SPOT 6/7 и другими. Поскольку панхроматический снимок представляет собой комбинацию всех трех видимых каналов (красный + зеленый + синий), общая интенсивность солнечного излучения намного выше в каждом пикселе по сравнению с мультиспектральным изображением. Использование RGB-каналов жертвует цветом ради яркости, что объясняет, почему все панхроматические изображения являются изображениями в оттенках серого.
Панхроматические и Мультиспектральные Изображения
Если говорить о яркости, панхроматический снимок превосходит мультиспектральный. Из-за большего количества солнечного излучения, собираемого на пиксель, панхроматические датчики могут обнаруживать изменения яркости в меньших пространственных предела (т.е. размер пикселя), чем мультиспектральные детекторы. И наоборот, из-за относительно небольшого количества энергии, доступной для каждого мультиспектрального диапазона, детекторам необходимо производить выборку большей площади (размера пикселя), чтобы собрать минимальное количество световой энергии, необходимое для обнаружения различий яркости, что приводит к меньшему пространственному разрешению изображения.
Зачем Нужны Панхроматические Изображения
Панхроматический канал используют для повышения пространственного разрешения мультиспектральных снимков. Этого можно достичь с помощью метода панхроматического слияния, при котором цветные каналы низкого разрешения объединяются (сливаются) с каналом шкалы серого цвета высокого разрешения (PAN) для получения цветного изображения с высоким разрешением. Потенциальным недостатком этого подхода является некоторое спектральное искажение, которое может затруднить классификацию объектов.
Что Такое Панхроматическое Слияние или Паншарпенинг
Панхроматическое слияние – это метод слияния данных, при котором панхроматическое изображение комбинируется (сливается) с мультиспектральным изображением низкого разрешения для достижения более высокого пространственного разрешения при сохранении определенных спектральных атрибутов. Оба изображения должны быть сделаны в одной и той же области. Среди спутников, специализирующихся на технологии паншарпенинг – Landsat 7/8 и SPOT 6/7, а также DigitalGlobe.
Более четкий спутниковый снимок показывает больше деталей поверхности Земли.
Технология Панхроматического Слияния
Существует несколько способов усилить четкость цветных композитов с помощью панхроматического канала. Вот три самых распространенных из них:
Преобразование по Модели HSV
Простейшая техника, которая основывается на замене низкого разрешения («v» – значнаение в HSV) на более высокое пространственное разрешение. В то же время «h» (оттенок) и «s» (насыщенность) остаются неизменными, сохраняя цветовые характеристики изображения с более низким разрешением.
Спектральный Метод Слияния Gram-Schmidt
Этот метод панхроматического слияния чуть более надежен и обычно используется в ПО для ГИС. Его более высокая точность по сравнению с другими методами обусловлена более качественным представлением панхроматических данных путем моделирования их из других спектральных диапазонов.
Преобразование Бровея
Данный метод панхроматического слияния пытается сбалансировать информацию о цвете с панхроматическими данными. Такая трансформация часто применяется к спектрозональным снимкам. Успех преобразования Бровея зависит от длин волн, захватываемых панхроматическим диапазоном.
Преимущества Технологии Паншарпенинга
Методы панхроматического слияния помогают получить более четкие контуры различных деталей поверхности и выделить определенные спектральные характеристики изображения для получения корректных расчетных данных. Также, применение технологий объединения данных позволяет сэкономить бортовой ресурс хранения данных и упрощает процесс передачи данных со спутники на наземные станции.
Например, в среднем набор данных со спутника SuperView-1 (оснащенного 4 каналами с разрешением 2 м + 1 панхроматический канал с разрешением 0,5 м) имеет ограничение по размеру до 2 Гб на сцену после принятия наземной станцией. Напротив, после применения панхроматического слияния, размер всего набора данных может быть увеличен до 15 Гб.
