Паншарпенинг в QGIS с использованием Orfeo ToolBox

Эта страница является черновиком статьи.

В данной статье рассказывается о том как произвести паншарпенинг в QGIS посредством инструментария Orfeo ToolBox.

Введение

При работе с данными дистанционного зондирования Земли зачастую приходится решать задачу улучшения снимков с низким разрешением за счёт снимков с высоким. В QGIS нет встроенного инструмента паншарпенинга, но есть возможность подключения инструментов Orfeo ToolBox (OTB), где они есть.

Немного теории

На удивление сложно найти определение для слова "паншарпенинг". Попробуем сформулировать его своими словами взяв за основу описание из книги Шовергердт Р.А. Дистанционное зондирование. Модели и методы обработки изображений - М.: Техносфера, 2010. (с. 416):

Паншарпенинг (от анг. Panchromatic sharpening) - это процесс объединения изображений в пространственной области основная задача которого заключается в передаче высокочастотного содержания изображения с высоким разрешением (обычно панхроматического) изображению с низким разрешением (обычно мультиспектральному).

Одним из наиболее простых алгоритмов паншарпенинга является модуляция высоких частот. В этом алгоритме для получения улучшенного изображения в канале PXS панхроматический снимок PAN попиксельно умножается на изображение с низким разрешением XS, после чего полученный результат нормируется на низкочастотную компоненту панхроматического снимка PAN_smooth (панхроматический снимок, обработанный сглаживающим фильтром с окном, соответствующим размеру пикселя изображения с низким разрешением):

где i и j - индексы пикселей.

Паншарпенинг в OTB и QGIS

С программной точки зрения процесс паншарпенинга делится на две стадии: 1) подготовительную, во время которой разрешение и экстент мультиспектрального растра приводится в соответствие с экстентом и разрешением панхроматического растра (это необходимо для проведения операций растровой алгебры, вовлекающих оба растра); 2) непосредственно паншарпенинг.

Использование утилиты OTB

OTB по своей сути является набором консольных утилит и приложений. За паншарпенинг отвечает приложение otbcli_BundleToPerfectSensor. Оно совмещает в себе обе стадии, описанные выше, и запускается следующей консольной командой:

 otbcli_BundleToPerfectSensor -inp pan_image -inxs xs_image -out output_image

где pan_image, xs_image и output_image соответсвенно - пути к панхроматическому, мультиспектральному и результирующему растрам. О дополнительных опциях читайте в документации.

Запуск паншарпенинга из QGIS

В QGIS инструменты OTB подключаются через модуль Processing. После установки OTB на компьютер зайдите в QGIS в настройки модуля Processing (Processing -> Options -> Providers) и активируйте интеграцию с OTB:

Теперь в Processing Toolbox у вас появится набор инструментов Orfeo Toolbox. К сожалению, в инструментарий входят только консольные утилиты, но не приложения (то есть модуль otbcli_BundleToPerfectSensor не доступен из QGIS). Поэтому не спешите сразу запускать утилиты паншарпенинга (Orfeo Toolbox -> Geomentry -> Pansharpening), так как здесь требуется, чтобы все входные растры имели идентичный экстент и разрешение, то есть выполняется только вторая стадия. Чтобы выполнить первую - необходимо воспользоваться модулем Superimpose sensor (Orfeo Toolbox -> Geomentry -> Superimpose sensor).

Интерфейс модуля Superimpose sensor

Ссылки по теме

Паншарпенинг в ERDAS

Обработка и интерпретация данных Landsat 8 (OLI) средствами GRASS GIS 7