Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Adaptiv pan-skärpning av DMC bilder
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Urban Planning and Environment, Geoinformatics.
2015 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

In 2004 Lantmäteriet (the national land survey of Sweden) acquired a digital full frame aerial camera, a Z/I Imaging DMC, that for each exposure gives a high resolution panchromatic black and white image (pan) and four-channel multispectral (MS) image with lower resolution. In the post processing software the pan and MS images are combined to a high resolution MS image, though pan-sharpening. Unfortunately the post processing did not work well enough for Lantmäteriet’s images, probably due to a higher altitude used. The pan-sharpening method used was an IHS method for three bands and where the fourth band was subtracted from the pan band. The relations between the bands were fixed. After the pan-sharpening it was no longer possible to compensate for the radiometric atmospheric and sensor effects (tonal adjustment).

A new post processing software were created for the radiometric post processing of the DMC images, partly as part of this thesis. The goal with this report is to investigate the effect of doing the tonal adjustment prior to the pan-sharpening, to investigate if the method to find the relations between the MS bands and the pan band works and to investigate if the chosen pan-sharpening method gives a better, or worse, result than other, related pan-sharpening methods.

The new post processing software was supposed to give four high resolution MS bands with-out disturbing effects from atmosphere and sensor. The RGB bands should also give natural colors. It is not obvious that the tonal adjustment can be done after the pan-sharpening and a tonal adjustment should give better conditions for a pan-sharpening with the same result all over the whole image. Of those reasons the tonal adjustment was done first. A least mean square adjustment was used to minimize the difference between the pan band and the mean pixel values of the stretched bands. The pan-sharpening was done with a four band version of Brovey. This has given a good result and has been used for all of Lantmäteriet’s DMC images.

Two common pan-sharpening methods are IHS (Intensity, Hue, Saturation) and Brovey. The methods are explained and more methods are listed.

A re-formulation of IHS, which originally only can use three bands, makes it possible to use it for more bands that three. There is also an explanation for why the IHS has a contrast enhanc-ing effect. It is also shown that if the method tweaked to reduce the tendency of color drift, the IHS can be reformulated into Brovey.

Three tests are carried out where quantitative measures are calculated for different versions of pan-sharpening methods. The first test investigates the effect of tonal adjustment. The test cannot show that the pan-sharpening is improved by doing a tonal adjustment. At the same time the test shows that the tonal adjustment does not disturb the pan-sharpening, which also is valuable to know.The other test investigates the effect of pre-stretching the bands before the pan-sharpening, which is, just as expected, very important. With good stretching values several of the tested pan-sharpening methods shows similar results, and without stretching none of the results are good.The last test shows which of the tested pan-sharpening gives the best result. The two four band versions of IHS and Brovey give the best result, with a slight advantage for Brovey. Both of them are better than the three band versions tested.

Abstract [sv]

2004 köpte Lantmäteriet en digital flygkamera, en Z/I Imaging DMC, som för varje expo-nering ger en högupplöst pankromatisk svartvit bild (pan) och en fyrkanalig multispektral (MS) bild med lägre upplösning. I efterbearbetningsprogrammet kombineras genom panskärpning, pan- och MS-bilden till en högupplöst MS-bild. Tyvärr fungerade inte efterbearbetningen tillräckligt bra för Lantmäteriets bilder, antagligen på grund av att en högre flyghöjd användes. Metoden för panskärpning som användes var en IHS-metod för tre färgband och där det fjärde bandet subtraherades från panbandet. Relationerna mellan banden var fixa. Detta gav felaktiga färger, informationsläckage mellan band och överdrivna kontraster mellan vissa objekt. Det gick inte längre att ta bort radiometriska atmosfärs- och sensoreffekter (tonutjämning) efter panskärpningen.

En ny efterbearbetningsprogramvara skapades för att göra den radiometriska efterbearbet-ningen av DMC-bilderna, delvis inom ramen för detta examensarbete. Målet med denna rap-port är att undersöka effekten av att göra tonutjämning före panskärpningen, ifall metoden att hitta rätt relationer mellan färgbanden och panbilden fungerar samt att undersöka om pan-skärpningsmetoden ger ett bättre eller sämre resultat än andra, närliggande panskärpnings-metoder. Det nya efterbearbetningsprogrammet skulle direkt ge fyra högupplösta färgband utan stö-rande effekter från atmosfär och sensor. RGB-banden skulle också ge naturliga färger. Det är osäkert om tonutjämning går bra att göra efter panskärpning och en tonutjämning borde ge bättre förutsättningar för att panskärpningen ger samma resultat över hela bilden. Därför görs tonutjämningen först. En minstakvadratskattning görs för att beräkna de sträckningsparamet-rar som minimerar skillnaden mellan panbandet och en medelvärdesbild för de sträckta ban-den. Panskärpningen görs med en fyrbandsversion av Brovey. Detta har gett bra resultat och använts för samtliga av Lantmäteriets DMC-bilder.

Två vanligt förekommande panskärpningsmetoder är IHS (Intensity, Hue, Saturation) och Brovey. Metoderna förklaras och fler metoder listas.

En omformulering av IHS, som bara kan användas för tre band, gör att man kan använda den för fler band än tre. Man får också en förklaring till varför IHS har en kontrastskärpande ef-fekt. Man kan också visa att om man kompenserar för metodens tendens till färgavdrift, så kan man formulera om IHS till Brovey.

Tre tester görs där flera mått beräknas för flera olika panskärpningsvarianter. Det första testet undersöker effekten av tonutjämning. Testet kan inte visa att panskärpningen blir bättre av att först göra tonutjämning, men det visar samtidigt att det inte stör panskärpningen att göra tonutjämning, vilket också är viktigt att veta. Andra testet undersöker effekten av att försträcka banden före panskärpning, och det är, precis som kan förvänta sig, mycket viktigt. Med bra sträckning ger flera av de testade panskärpningsmetoderna likvärdiga resultat, och utan sträckning blir ingen panskärpning bra.Det sista testet visar vilken av de testade panskärpningsmetoderna som ger bäst resultat. De två fyrbandsversionerna av IHS och Brovey ger bäst resultat, även om Brovey är något lite bättre. Båda är bättre än de olika trebandsvarianterna som testats.

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 52 p.
Series
TRITA-GIT EX, 15-009
National Category
Other Civil Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-170574OAI: oai:DiVA.org:kth-170574DiVA: diva2:839115
Subject / course
Geoinformatics
Educational program
School of Architecture and the Built Environment (ABE) - Master of Science in Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-08-04 Created: 2015-07-01 Last updated: 2015-08-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3353 kB)62 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3353 kBChecksum SHA-512
100154a1eeb84b9b75ed3d35ffcabd3765866573c33c66abc54ab0633f6ba79382909365bd85927256047b1f81adc2cfb93be271768d2fcd3782bf81abd9b907
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Geoinformatics
Other Civil Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 62 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 82 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf