Панхроматичні Знімки та Технологія Панхроматичного Злиття

Опис Панхроматичних Зображень

Панхроматичне зображення використовує спектральний канал, який поєднує червоний, зелений та синій канали, що забезпечує більш високу роздільну здатність. Отримане зображення не містить жодної інформації про довжину хвилі.

Панхроматичні зображення створютьcя супутниками, які створюють і мультиспектральні зображення – Landsat, супутники DigitalGlobe, SPOT6/7 та інші. Оскільки панхроматичний знімок є комбінацією всіх трьох видимих ​​каналів (червоний + зелений + синій), загальна інтенсивність сонячного випромінювання набагато вища в кожному пікселі в порівнянні з мультиспектральним зображенням. Використання RGB-каналів жертвує кольором заради яскравості, що пояснює, чому всі панхроматичні зображення є зображеннями у відтінках сірого.

Панхроматичні та Мультиспектральні Зображення

Якщо говорити про яскравість, панхроматичний знімок перевершує мультиспектральний. Через більшу кількість сонячного випромінювання, яке збирається на піксель, панхроматичні датчики можуть виявляти зміни яскравості в менших просторових межах (тобто розмір пікселя), ніж мультиспектральні детектори. І навпаки, через відносно невелику кількість енергії, доступної для кожного мультиспектрального діапазону, детекторам необхідно проводити вибірку більшої площі (розміру пікселя), щоб зібрати мінімальну кількість світлової енергії, необхідну для виявлення відмінностей яскравості, що призводить до меншої роздільної здатності зображення.

Навіщо Потрібні Панхроматичні Зображення

Панхроматичний канал використовують для підвищення роздільної здатності мультиспектральних знімків. Цього можна досягти за допомогою методу панхроматичного злиття, при якому кольорові канали низької роздільної здатності поєднуються (зливаються) з каналом шкали сірого кольору високої роздільної здатності (PAN) для отримання кольорового зображення з високою роздільною здатністю. Потенційним недоліком цього підходу є деяке спотворення, яке може ускладнити класифікацію об’єктів.

Що Таке Панхроматичне Злиття або Паншарпенінг

Панхроматичне злиття – це метод злиття даних, при якому панхроматичне зображення комбінується (зливається) з мультиспектральним зображенням низької роздільної здатності для досягнення більш високої роздільної здатності при збереженні певних спектральних атрибутів. Обидва зображення повинні бути зроблені в одній області. Серед супутників, що спеціалізуються на технології паншарпенінг – Landsat 7/8 та SPOT 6/7, а також DigitalGlobe.

Більш чіткий супутниковий знімок показує більше деталей поверхні Землі.

Технологія Панхроматичного Злиття

Існує кілька способів посилити чіткість кольорових композитів за допомогою панхроматичного каналу. Ось три найпоширеніші з них:

Перетворення за Моделлю HSV

Найпростіша техніка, яка ґрунтується на заміні низької роздільної здатності («v» – значення в HSV) на більш високу. У той же час “h” (відтінок) і “s” (насиченість) залишаються незмінними, зберігаючи колірні характеристики зображення з нижчою роздільною здатністю.

Спектральний Метод Злиття Gram-Schmidt

Цей метод панхроматичного злиття є трохи надійнішим і, зазвичай, використовується в ПЗ для ГІС. Його більш висока точність у порівнянні з іншими методами обумовлена ​​більш якісним уявленням панхроматичних даних шляхом моделювання їх з спектральних каналів.

Перетворення Бровея

Даний метод панхроматичного злиття намагається збалансувати інформацію про колір із панхроматичними даними. Така трансформація часто застосовується до спектрозональних знімків. Успіх перетворення Бровея залежить від довжин хвиль, які охоплюються панхроматичним діапазоном.

Переваги Технології Паншарпенінгу

Методи панхроматичного злиття допомагають отримати чіткіші контури різних деталей поверхні та виділити певні спектральні характеристики зображення для отримання коректних розрахункових даних. Також застосування технологій об’єднання даних дозволяє заощадити бортовий ресурс зберігання даних і спрощує процес передачі даних із супутників на наземні станції.

Наприклад, в середньому набір даних із супутника SuperView-1 (обладнаного 4 каналами з роздільною здатністю 2 м + 1 панхроматичний канал з роздільною здатністю 0,5 м) має обмеження за розміром до 2 Гб за сцену після прийняття наземною станцією. А після застосування панхроматичного злиття розмір отриманого набору даних може бути збільшений до 15 Гб.