Паншарпенинг при помощи R - История изменений

Александр Мурый в 06:11, 3 июня 2015

2015-06-03T06:11:30Z

← Предыдущая версия		Версия от 08:11, 3 июня 2015
Строка 1:		Строка 1:
	{{Статья\|~~Черновик~~}}		{{Статья\|Опубликована\|pansharp-r}}
	{{Аннотация\|В данной статье рассказывается о том как произвести паншарпенинг в программной среде R.		{{Аннотация\|В данной статье рассказывается о том как произвести паншарпенинг в программной среде R.

SSSRebelious: /* Результаты и обсуждение */

2015-04-19T08:07:10Z

Результаты и обсуждение

← Предыдущая версия		Версия от 10:07, 19 апреля 2015
Строка 135:		Строка 135:
	Результат можно сравнить с [http://%D0%9F%D0%B0%D0%BD%D1%88%D0%B0%D1%80%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BD%D0%B3_%D0%B2_QGIS_%D1%81_%D0%B8%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%BC_Orfeo_ToolBox результатом паншарпенинга в Orfeo TollBox]:		Результат можно сравнить с [http://%D0%9F%D0%B0%D0%BD%D1%88%D0%B0%D1%80%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BD%D0%B3_%D0%B2_QGIS_%D1%81_%D0%B8%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%BC_Orfeo_ToolBox результатом паншарпенинга в Orfeo TollBox]:
	[[Файл:OTB pansharp result.png\|thumb\|center\|x700px\|Мультиспектральный растр после паншарпенинга при помощи OTB]]		[[Файл:OTB pansharp result.png\|thumb\|center\|x700px\|Мультиспектральный растр после паншарпенинга при помощи OTB]]
	Мы видим, что картинка, производимая нашим алгоритмом выглядит как-будто она обработана фильтром, увеличивающим резкость. Кроме того, на ней легче различить оттенки, чем на той, которая является результатом работы ''OTB''. Если копать глубже, то выяснится, что ''OTB'' сохранил диапазон значений исходного (очевидно, происходит нормализация данных на одном из этапов обработки), тогда как после использования нашего скрипта диапазон значений пикселей мультиспектрального снимка изменился кардинально. Это означает, что растр после паншарпенинга в ''OTB'' потенциально может быть использован для последующей радиометрической калибровки, а после паншарпенинга нашим скриптом - нет. Однако указанные различия в результатах работы нашего скрипта и ''OTB'' следует считать не недостатками, а особенностями, которые следует учитывать в работе.		Мы видим, что картинка, производимая нашим алгоритмом выглядит как-будто она обработана фильтром, увеличивающим резкость. Кроме того, на ней легче различить оттенки, чем на той, которая является результатом работы ''OTB''. Если копать глубже, то выяснится, что ''OTB'' сохранил диапазон значений исходного (очевидно, происходит нормализация данных на одном из этапов обработки), тогда как после использования нашего скрипта диапазон значений пикселей мультиспектрального снимка изменился кардинально, см. рисунки ниже. После паншарпенинга в R очень большое количество пикселей получили значения более 1000. Это означает, что растр после паншарпенинга в ''OTB'' потенциально может быть использован для последующей радиометрической калибровки, а после паншарпенинга нашим скриптом - нет. Однако указанные различия в результатах работы нашего скрипта и ''OTB'' следует считать не недостатками, а особенностями, которые следует учитывать в работе.

			[[Файл:Histogram multi original.png\|thumb\|center\|x500px\|Гистограмма оригинального мультиспектрального растра]]
			[[Файл:Histogram pansharp r.png\|thumb\|center\|x500px\|Гистограмма мультиспектрального растра после паншарпенинга в R]]
			[[Файл:Histogram pansharp OTB.png\|thumb\|center\|x500px\|Гистограмма мультиспектрального растра послепаншарпенинга в OTB]]

	К очевидным же недостаткам использования ''R'' относится низкая скорость обработки изображений. К сожалению, в 'raster' не реализована многопоточность, поэтому производительность операций по обработке больших растров оставляет желать лучшего.		К очевидным же недостаткам использования ''R'' относится низкая скорость обработки изображений. К сожалению, в 'raster' не реализована многопоточность, поэтому производительность операций по обработке больших растров оставляет желать лучшего.

SSSRebelious: /* Заключение */

2015-04-19T00:05:49Z

Заключение

← Предыдущая версия		Версия от 02:05, 19 апреля 2015
Строка 140:		Строка 140:

	==Заключение==		==Заключение==
	В данной статье было продемонстрировано создание элементарного скрипта для паншарпенинга в ''R''. Отталкиваясь от приведённых здесь функций вы можете создавать собственные алгоритмы паншарпенинга или реализовывать чужие. К преимуществам использования R для паншарпенинга следует отнести широкий простор для кастомизации и творчества, а к недостаткам - низкую производительность, вызванную отсутствием ~~мультитрединга~~.		В данной статье было продемонстрировано создание элементарного скрипта для паншарпенинга в ''R''. Отталкиваясь от приведённых здесь функций вы можете создавать собственные алгоритмы паншарпенинга или реализовывать чужие. К преимуществам использования R для паншарпенинга следует отнести широкий простор для кастомизации и творчества, а к недостаткам - низкую производительность, вызванную отсутствием многопоточности.

	==Ссылки по теме==		==Ссылки по теме==

SSSRebelious: /* Заключение */

2015-04-18T23:41:21Z

Заключение

← Предыдущая версия		Версия от 01:41, 19 апреля 2015
Строка 140:		Строка 140:

	==Заключение==		==Заключение==
	В данной статье было продемонстрировано создание элементарного скрипта для паншарпенинга в R. ~~отталкиваясь~~ от приведённых здесь функций вы можете создавать собственные алгоритмы паншарпенинга или реализовывать чужие. К преимуществам использования R для паншарпенинга следует отнести широкий простор для кастомизации и творчества, а к недостаткам - низкую производительность, вызванную отсутствием мультитрединга.		В данной статье было продемонстрировано создание элементарного скрипта для паншарпенинга в ''R''. Отталкиваясь от приведённых здесь функций вы можете создавать собственные алгоритмы паншарпенинга или реализовывать чужие. К преимуществам использования R для паншарпенинга следует отнести широкий простор для кастомизации и творчества, а к недостаткам - низкую производительность, вызванную отсутствием мультитрединга.

	==Ссылки по теме==		==Ссылки по теме==

SSSRebelious: /* Реализация */

2015-04-18T23:39:39Z

Реализация

← Предыдущая версия		Версия от 01:39, 19 апреля 2015
Строка 111:		Строка 111:
	</syntaxhighlight>		</syntaxhighlight>

	Ну, и наконец, последняя функция, носящая чисто утилитарный характер (позволяет использовать минимум параметров при сохранении растров) - обёртка к функции сохранения растра из пакета 'raster'. Идея состоит в том, что мы почти всегда будем хотеть сохранить результат в формате GeoTIFF, и при этом иметь целочисленный тип данных. Дело в том, что в большинстве случаев значения пикселей мультиспектрального растра - целые числа, а после паншарпенинга они становятся числами с плавающей запятой. Десятичные значения пикселя не несут никакой полезной информации, а занимают лишние сотни мегабайт ~~места на диске~~. Использование целых чисел в качестве типа данных растра экономит более 0,5 Гб дискового пространства при паншарпенинге сцен WorldView-2.		Ну, и наконец, последняя функция, носящая чисто утилитарный характер (позволяет использовать минимум параметров при сохранении растров) - обёртка к функции сохранения растра из пакета 'raster'. Идея состоит в том, что мы почти всегда будем хотеть сохранить результат в формате GeoTIFF, и при этом иметь целочисленный тип данных. Дело в том, что в большинстве случаев значения пикселей мультиспектрального растра - целые числа, а после паншарпенинга они становятся числами с плавающей запятой. Десятичные значения пикселя не несут никакой полезной информации, а занимают лишние сотни мегабайт дискового пространства. Использование целых чисел в качестве типа данных растра экономит более 0,5 Гб дискового пространства при паншарпенинге сцен WorldView-2.
	<syntaxhighlight lang="rsplus">		<syntaxhighlight lang="rsplus">
	saveResult <- function(raster, path, format = 'GTiff', datatype = 'INT2S'){		saveResult <- function(raster, path, format = 'GTiff', datatype = 'INT2S'){

SSSRebelious: /* Реализация */

2015-04-18T23:37:39Z

Реализация

SSSRebelious: /* Реализация */

2015-04-18T23:32:53Z

Реализация

← Предыдущая версия		Версия от 01:32, 19 апреля 2015
Строка 44:		Строка 44:
	</syntaxhighlight>		</syntaxhighlight>

	Вторая функция будет ~~вычислять~~ низкочастотную составляющую растра с высоким разрешением.		Вторая функция будет выделять низкочастотную составляющую растра с высоким разрешением.
	<syntaxhighlight lang="rsplus">		<syntaxhighlight lang="rsplus">
	extractLPF <- function(pan, multi, filter = 'auto', fun = mean) {		extractLPF <- function(pan, multi, filter = 'auto', fun = mean) {

SSSRebelious: /* Реализация */

2015-04-18T23:31:46Z

Реализация

← Предыдущая версия		Версия от 01:31, 19 апреля 2015
Строка 29:		Строка 29:
	pansharp <- processingPansharp(pan, multi) # производим паншарпенинг (эту функцию мы создадим)		pansharp <- processingPansharp(pan, multi) # производим паншарпенинг (эту функцию мы создадим)
	output_path <- 'путь_и_имя_файла_без_расширения' # зададим путь для сохранения результата		output_path <- 'путь_и_имя_файла_без_расширения' # зададим путь для сохранения результата
	saveResult(pansharp, output_path) # сохраним результат		saveResult(pansharp, output_path) # сохраним результат, используя минимум параметров при помощи функции-обёртки
	</syntaxhighlight>		</syntaxhighlight>

SSSRebelious: /* Реализация */

2015-04-18T23:30:39Z

Реализация

← Предыдущая версия		Версия от 01:30, 19 апреля 2015
Строка 21:		Строка 21:

	==Реализация==		==Реализация==
	Для работы с растрами, имеющими географическую привязку в ''R'' есть замечательный пакет [http://cran.r-project.org/web/packages/raster/index.html ''raster'']. На основании функций, доступных в этом пакете мы и разработаем наш скрипт. В использовании он будет чрезвычайно прост:		Для работы с растрами, имеющими географическую, привязку в ''R'' есть замечательный пакет [http://cran.r-project.org/web/packages/raster/index.html ''raster'']. На основании функций, доступных в этом пакете мы и разработаем наш скрипт. В использовании он будет чрезвычайно прост:
	<syntaxhighlight lang="rsplus">		<syntaxhighlight lang="rsplus">
	library(raster)		library(raster)

SSSRebelious: /* Заключение */

2015-04-18T23:29:38Z

Заключение

← Предыдущая версия		Версия от 01:29, 19 апреля 2015
Строка 140:		Строка 140:

	==Заключение==		==Заключение==
			В данной статье было продемонстрировано создание элементарного скрипта для паншарпенинга в R. отталкиваясь от приведённых здесь функций вы можете создавать собственные алгоритмы паншарпенинга или реализовывать чужие. К преимуществам использования R для паншарпенинга следует отнести широкий простор для кастомизации и творчества, а к недостаткам - низкую производительность, вызванную отсутствием мультитрединга.

	==Ссылки по теме==		==Ссылки по теме==
	[http://wiki.gis-lab.info/w/%D0%9F%D0%B0%D0%BD%D1%88%D0%B0%D1%80%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BD%D0%B3_%D0%B2_QGIS_%D1%81_%D0%B8%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%BC_Orfeo_ToolBox Паншарпенинг в QGIS с использованием Orfeo ToolBox]		[http://wiki.gis-lab.info/w/%D0%9F%D0%B0%D0%BD%D1%88%D0%B0%D1%80%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%BD%D0%B3_%D0%B2_QGIS_%D1%81_%D0%B8%D1%81%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%BC_Orfeo_ToolBox Паншарпенинг в QGIS с использованием Orfeo ToolBox]

← Предыдущая версия		Версия от 01:37, 19 апреля 2015
Строка 36:		Строка 36:
	pansharpFun <- function(raster){		pansharpFun <- function(raster){
	' Эта функция производит паншарпенинг '		' Эта функция производит паншарпенинг '
	# @param raster - объект ~~типа~~ Raster с тремя каналами: 1)с низким разрешением, 2) с высоким разрешением, 3) низкочастотная компонента растра с высоким разрешением		# @param raster - объект класса Raster с тремя каналами: 1)с низким разрешением, 2) с высоким разрешением, 3) низкочастотная компонента растра с высоким разрешением
	# @return pansharpened_raster - подвергшийся паншарпенингу объект ~~типа~~ Raster		# @return pansharpened_raster - подвергшийся паншарпенингу объект класса Raster
	# pansharp = Lowres * Highres / LPF[Highres]		# pansharp = Lowres * Highres / LPF[Highres]

Строка 49:		Строка 49:
	' Возвращает низкочастотную компоненту растра с высоким разрешением		' Возвращает низкочастотную компоненту растра с высоким разрешением
	с использованием скользящего окна, соответствующего размеру пикселя растра с низким разрешением '		с использованием скользящего окна, соответствующего размеру пикселя растра с низким разрешением '
	# @param pan - растр с высоким разрешением, объект ~~типа~~ Raster		# @param pan - растр с высоким разрешением, объект класса Raster
	# @param multi - растр с низким разрешением, который в последствии будет подвергнут паншарпенингу, объект ~~типа~~ Raster		# @param multi - растр с низким разрешением, который в последствии будет подвергнут паншарпенингу, объект класса Raster
	# @param filter - скользящее окно, объект ~~типа~~ матрица		# @param filter - скользящее окно, объект класса матрица
	# @param fun - функция, которая производит вычисления на скользящем окне (параметр функции focal() )		# @param fun - функция, которая производит вычисления на скользящем окне (параметр функции focal() )
	# @return LPF - низкочатотная компонента растра с высоким разрешением, объект ~~типа~~ Raster		# @return LPF - низкочатотная компонента растра с высоким разрешением, объект класса Raster

	# Расчитаем размер скользящего окна, если его параметры не заданы		# Расчитаем размер скользящего окна, если его параметры не заданы
Строка 83:		Строка 83:
	processingPansharp <- function(pan, multi, filter = 'auto', fun = mean){		processingPansharp <- function(pan, multi, filter = 'auto', fun = mean){
	' Улучшает разрешение мультиспектрального растра за счёт панхроматического растра '		' Улучшает разрешение мультиспектрального растра за счёт панхроматического растра '
	# @param pan - растр с высоким разрешением, объект ~~типа~~ Raster		# @param pan - растр с высоким разрешением, объект класса Raster
	# @param multi - растр с низким разрешением, чьё разрешение необходимо улучшить, объект ~~типа~~ Raster		# @param multi - растр с низким разрешением, чьё разрешение необходимо улучшить, объект класса Raster
	# @param filter - скользящее окно, объект ~~типа~~ матрица		# @param filter - скользящее окно, объект класса матрица
	# @param fun - функция, которая производит вычисления на скользящем окне (параметр функции focal() )		# @param fun - функция, которая производит вычисления на скользящем окне (параметр функции focal() )
	# @return pansharp - растер 'multi' с улучшенным разрешением, объект ~~типа~~ Raster		# @return pansharp - растер 'multi' с улучшенным разрешением, объект класса Raster

	LPF <- extractLPF(pan, multi, filter, fun)		LPF <- extractLPF(pan, multi, filter, fun)
Строка 115:		Строка 115:
	saveResult <- function(raster, path, format = 'GTiff', datatype = 'INT2S'){		saveResult <- function(raster, path, format = 'GTiff', datatype = 'INT2S'){
	' Сохраняет растр по указанному пути '		' Сохраняет растр по указанному пути '
	# @param raster - растр, который должен быть сохранён, объект ~~типа~~ Raser		# @param raster - растр, который должен быть сохранён, объект класса Raser
	# @param path - путь к файлу (без расширения) - string		# @param path - путь к файлу (без расширения) - string
	# @param format - формат сохраняемого растра в соответствии с требованиями функции writeRaster() - string		# @param format - формат сохраняемого растра в соответствии с требованиями функции writeRaster() - string