パンシャープン
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パンシャープニングとは、高解像度のパンクロマティック画像と低解像度のマルチスペクトル画像を合成し、1枚の高解像度カラー画像を作成するプロセスです。[ 1 ] Googleマップやほぼすべての地図作成会社は、画像品質を向上させるためにこの手法を使用しています。パンシャープニングは、3つ、4つ、あるいはそれ以上の低解像度のマルチスペクトル衛星バンドと、それに対応する高解像度のパンクロマティックバンドから、高解像度のカラー画像を生成します。
低解像度のカラーバンド + 高解像度のグレースケールバンド = 高解像度のカラー画像
このようなバンドの組み合わせは、一般的に衛星データ セットにバンドルされており、たとえばLandsat 7には、解像度 30 m のマルチスペクトル バンド 6 つ、解像度 60 m の熱赤外線バンド 1 つ、および解像度 15 m のパンクロマティック バンド 1 つが含まれています。 SPOT、GeoEyeおよびMaxar の商用データ パッケージにも、解像度の低いマルチスペクトル バンドと 1 つのパンクロマティック バンドの両方が含まれることが一般的です。衛星センサーをこのように構成する主な理由の 1 つは、衛星の重量、コスト、帯域幅、および複雑さを抑えることです。パンシャープンは、高解像度のグレースケール バンドの空間情報とマルチスペクトル バンドの色情報を使用して高解像度のカラー画像を作成し、基本的にデータ セットの色情報の解像度をパンクロマティック バンドの解像度に一致するように上げます。
パンシャープンのための一般的なアルゴリズムの1つは「コンポーネント置換」と呼ばれ、[ 2 ]通常は次のステップで構成されます。
- アップサンプリング: カラー バンドはパンクロマティック バンドと同じ解像度にアップサンプリングされます。
- 位置合わせ: アップサンプリングされたカラー バンドとパンクロマティック バンドを位置合わせして、位置ずれによるアーティファクトを削減します (通常、データが同じセンサーから取得される場合、この手順は通常必要ありません)。
- 順方向変換: アップサンプリングされたカラー バンドは、別のカラー スペースに変換されます (強度はカラー情報に対して直交します)。
- 強度マッチング: カラー バンドの強度は、変換された空間内のパン バンドの強度と一致します。
- コンポーネントの置換: パン バンドは、変換された強度コンポーネントに直接置換されます。
- 逆変換: 置換された強度コンポーネントを使用して逆変換を実行し、元の色空間に戻します。
パンシャープンに用いられる一般的な色空間変換は、HSI（色相・彩度・明度）とYCbCrです。ウェーブレット分解またはPCAを用いて、最初の成分をパンバンドに置き換えることで、 同様の手順を実行することもできます。
パンシャープン技術は、パンクロマティックバンドの特性により、衛星画像をパンシャープンする際にスペクトル歪みを引き起こす可能性があります。例えば、ランドサットのパンクロマティックバンドは青色光に敏感ではありません。その結果、パンシャープン処理された生のカラー画像のスペクトル特性は、対応する低解像度のRGB画像と完全に一致せず、色調が変化する可能性があります。そのため、このスペクトル歪みを軽減し、視覚的に美しい画像を生成するための多くのアルゴリズムが開発されてきました。
参照
参考文献
- ^ AL Smadi, Ahmad (2021年5月18日). 「カーネルベースの画像フィルタリングを用いたスマートパンシャープンアプローチ」 . IET画像処理. 15 (11): 2629– 2642. doi : 10.1049/ipr2.12251 .
- ^ 「WorldView-2 パンシャープン」(PDF) .
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