Pansharpening چیست؟

هدف از Pansharpening در سنجش از دور دستیابی به بالاترین سطح وضوح بصری و جزئیات از یک تصویر است.

با ترکیب رزولوشن فضایی بالای تصاویر باند پانکروماتیک و طیف وسیع طیفی تصاویر چند طیفی (رنگی)، شفاف‌سازی تصویر رنگی نهایی با کیفیت واضح‌تر تولید می‌کند.

این راهنمای پان تیز کردن در سنجش از دور، مزایا و معایب پان تیز کردن و چند نکته برای موفقیت را پوشش می‌دهد. همچنین مروری بر نرم افزار مورد نیاز شما ارائه می دهد و در مورد کاربردهای pansharpening در تحقیقات و صنعت بحث می کند.

نمای کلی Pansharpening

نوار پانکروماتیک (سیاه و سفید) تصاویری با وضوح فضایی بالا و وضوح طیفی پایین است. در حالی که تصاویر چند طیفی (رنگی) تصاویری با وضوح فضایی پایین و وضوح طیفی بالا هستند .

با ترکیب این دو تصویر، می توانید یک تصویر نهایی ایجاد کنید که هم وضوح فضایی و هم وضوح طیفی بالایی داشته باشد و امکان نمایش دقیق تری از سطح زمین را فراهم می کند.

فرآیند pansharpening شامل اعمال یک الگوریتم ریاضی است به طوری که سلول های تصویر پانکروماتیک می توانند اطلاعات تفکیک مکانی را در سلول های تصویر چند طیفی افزایش دهند.

نتیجه پانشارپنینگ تصویری است که وضوح تصویر پانکروماتیک بالایی دارد. اما همچنان حاوی اطلاعات رنگی تصویر چند طیفی است. این کار شناسایی اشیاء در یک صحنه را آسان‌تر می‌کند، زیرا ویژگی‌ها هم راحت‌تر دیده می‌شوند و هم اطلاعات رنگی مرتبط با آنها وجود دارد.

مزایا و معایب Pansharpening

در اینجا برخی از مزایای اصلی پان تیز کردن آورده شده است:

1. افزایش جزئیات : با ترکیب وضوح فضایی بالای تصاویر PAN با اطلاعات طیفی تصاویر MS، pansharpening یک خروجی با وضوح طیفی و فضایی بالا تولید می کند. این اجازه می دهد تا تجزیه و تحلیل دقیق تری نسبت به هر نوع تصویری که به تنهایی ارائه دهد، ارائه دهد.

2. تجسم بهبود یافته : با افزایش جزئیات تصویر شفاف شده، کاربران می توانند به راحتی اشیا و ویژگی های داخل تصویر را شناسایی کنند. این می تواند برای کارهایی مانند نقشه برداری مفید باشد، جایی که تشخیص تک تک اشیاء در تصویر مهم است.

3. طبقه‌بندی آسان‌تر : جزئیات بیشتر و اطلاعات رنگی تصویر شفاف‌شده، امکان شناسایی دقیق‌تر اشیاء و ویژگی‌های درون تصویر را فراهم می‌کند و تخصیص آنها به کلاس‌های خاص را آسان‌تر می‌کند.

4. مقادیر طیفی ناسازگار : یکی از معایب pansharpening این است که حفظ یکپارچگی طیفی داده ها دشوار است. به عنوان مثال، معمولاً انجام آنالیز NDVI بر روی یک تصویر pansharpened پس از پردازش توصیه نمی شود.

تصویرسازی برای Pansharpening

تا زمانی که یک نوار پانکروماتیک وجود دارد، می توان پانکروماتیک را انجام داد. بنابراین اگر می‌خواهید از پان‌شارپنینگ استفاده کنید، باید بدانید کدام تصویر ماهواره‌ای حاوی نوار پانکروماتیک است. در اینجا چند نمونه از داده های سنجش از راه دور با باند پانکروماتیک آورده شده است:

Landsat-8 – ماموریت Landsat طولانی ترین آرشیو تصاویر ماهواره ای از سیاره ما است. داده ها 100٪ رایگان است و در USGS Earth Explorer موجود است . برای Landsat-8، نوار پانکروماتیک 8 با وضوح فضایی 15 متر. این اندازه پیکسل نصف نوارهای قرمز، سبز و آبی قابل مشاهده است که 30 متر هستند. برای اطلاعات بیشتر، در اینجا خلاصه ای از ترکیبات باند لندست آورده شده است .

Worldview-2 – Worldview-2 شامل 9 باند طیفی است. باندهای آئروسل ساحلی، آبی، سبز، زرد، قرمز، لبه قرمز و NIR دارای وضوح 1.85 متر هستند. نوار پانکروماتیک 0.45 متری این فرصت را فراهم می کند تا تصاویر را از طریق شفاف سازی با تصاویر Worldview واضح تر کنید .

SPOT-7 – اگرچه SPOT-7 فقط شامل 5 باند طیفی است، یکی از آنها نوار پانکروماتیک با GSD 1.5 متر است. 4 باند دیگر شامل آبی، سبز، قرمز و نزدیک به مادون قرمز در اندازه پیکسل 6 متر است.

نرم افزار Pansharpening

روش‌های مختلف و نرم‌افزار GIS برای تیز کردن وجود دارد. برخی از بسته های نرم افزاری طراحی شده برای پان تیز کردن عبارتند از:

ArcGIS Pro – هنگامی که تصاویر صحیح را داشتید، می توانید هر دو را به پروژه ArcGIS Pro خود اضافه کنید و سپس از ابزار Pansharpening پنجره تحلیل تصویر برای ترکیب آنها استفاده کنید. ابزار Pansharpening در ArcGIS Pro به شما امکان می دهد نوع الگوریتمی را که می خواهید برای ترکیب تصاویر استفاده کنید، مانند Brovey، Simple Mean یا IHS انتخاب کنید.

QGIS 3 – اگر از QGIS 3 استفاده می‌کنید ، pansharpening در جعبه ابزار پیش‌فرض موجود است. ابتدا می‌توانید از ابزار pansharpening از جعبه ابزار GRASS استفاده کنید، که گزینه‌ای برای Brovey، IHS و PCA در اختیار شما قرار می‌دهد. یا می توانید از ابزار pansharpening در جعبه ابزار GDAL استفاده کنید. اگرچه گزینه های زیادی با پانشارپنینگ GDAL دریافت نمی کنید، می توانید عمق بیت و روش نمونه برداری مجدد را تنظیم کنید.

ERDAS Imagine – ERDAS Imagine یک بسته نرم افزاری قدرتمند سنجش از دور و تجزیه و تحلیل تصویر است که توسط Hexagon Geospatial توسعه یافته است. Pansharpening بخشی از مجموعه اصلی ابزارهای شطرنجی ERDAS Imagine است. اگر می خواهید pansharpening را انجام دهید، ابزار “Pansharpening” را در برگه “Raster” پیدا کنید. از اینجا به بعد، باید از طریق ویزارد بروید و ورودی ها و خروجی های خود را تنظیم کنید.

کاربردها در تحقیق و صنعت

Pansharpening معمولاً در تحقیقات سنجش از دور و کاربردهای تجاری استفاده می شود که در آن تصاویر با وضوح بالا ضروری است. از آنجایی که وضوح بالا است، معمولاً آن را در برنامه‌های نقشه وب مانند Google Earth یا Apple Maps پیدا می‌کنید .

علوم زیست محیطی: در علوم محیطی، تصاویر شفاف می تواند به نظارت بر تغییرات پوشش زمین، ارزیابی منابع آب و شناسایی انواع پوشش گیاهی کمک کند.

برنامه ریزی شهری: در برنامه ریزی شهری، تصاویر شفاف برای مکان یابی ساختمان ها، جاده ها و سایر زیرساخت ها و همچنین برای ترسیم مراکز جمعیتی و روندهای توسعه استفاده می شود.

کشاورزی: ​​در کشاورزی، تصاویر تیز شده می توانند رشد و سلامت محصول و سایر نیازهای کشاورزی را کنترل کنند. 

نظامی و شناسایی: تصاویر Pansharpened همچنین در ارتش برای شناسایی و نظارت و همچنین برای نقشه برداری از زمین و شناسایی هدف استفاده می شود.

تجاری : در نهایت، تصاویر شفاف شده نیز به طور فزاینده ای در زمینه تجزیه و تحلیل جغرافیایی استفاده می شود. شرکت ها از این نوع تصاویر برای درک بهتر مشتریان خود، شناسایی فرصت های جدید بازار و کسب بینش عمیق تر در مورد عملیات تجاری خود استفاده می کنند.

خلاصه و نتیجه گیری

تصاویر Pansharpened نوعی از تصاویر ماهواره ای است که تصاویر پانکروماتیک (سیاه و سفید) و چند طیفی (رنگی) را برای ایجاد تصویری با وضوح بالاتر و جزئیات بیشتر ترکیب می کند.

ما از این نوع تصاویر در کاربردهای مختلفی از علوم محیطی گرفته تا برنامه ریزی شهری و کشاورزی استفاده می کنیم.

می‌توانید در نرم‌افزارهایی مانند ArcGIS Pro، QGIS 3، ERDAS Imagine و سایر نرم‌افزارهای GIS از Pansharpenاستفاده کنید.