Notions de base de l'amélioration de la netteté panchromatique

L'affinage panchromatique fusionne une image panchromatique (ou canal raster) de résolution supérieure avec un jeu de données raster multicanaux de résolution inférieure. On obtient ainsi un jeu de données raster multicanaux de la résolution du raster panchromatique et dont les deux rasters se recouvrent complètement.

L'affinage panchromatique est une transformation radiométrique disponible à partir de l'interface utilisateur ou d'un outil de géotraitement. Plusieurs sociétés d'imagerie fournissent des images multicanaux basse résolution et des images panchromatiques haute résolution des mêmes scènes. L'affinage panchromatique est utilisé pour augmenter la résolution spatiale et offrir une meilleure visualisation de l'image multicanaux à l'aide d'une image monocanal haute résolution.

ArcGIS dispose de quatre méthodes de fusion d'images pour créer une image avec affinage panchromatique : la transformation Brovey, la transformation IHS, la transformation d'affinage panchromatique ESRI et la transformation par moyenne simple. Chaque méthode utilise des modèles différents pour améliorer la résolution spatiale tout en préservant la couleur. De plus, certaines sont ajustées de manière à intégrer une pondération, de sorte qu'un quatrième canal puisse être inclus (par exemple, un canal proche infrarouge disponible dans de nombreuses sources d'images multispectrales). L'ajout d'une pondération et l'activation de l'élément infrarouge améliorent la qualité visuelle des couleurs en sortie.

La transformation Brovey est basée sur la modélisation spectrale. Elle a été élaborée dans le but d'augmenter le contraste visuel au niveau des extrémités supérieure et inférieure de l'histogramme des données. Elle fait appel à une méthode qui multiplie chaque pixel multispectral ré-échantillonné par le rapport de l'intensité du pixel panchromatique correspondant sur la somme de toutes les intensités multispectrales. Cette transformation suppose que la gamme spectrale couverte par l'image panchromatique est identique à celle recouverte par les canaux multispectraux.

Dans la transformation Brovey, l'équation générale utilise le rouge, le vert et le bleu (RVB), ainsi que les canaux panchromatiques pour générer de nouveaux canaux RVB. Par exemple :

Red_out = Red_in / [(blue_in + green_in + red_in) * Pan]

Toutefois, en utilisant la pondération et le canal proche infrarouge (si disponible), l'équation ajustée pour chaque canal devient

DNF = (P - IW * I) / (RW * R + GW * G + BW * B)
Red_out = R * DNF
Green_out = G * DNF
Blue = B * DNF
Infrared_out = I * DNF

où les données en entrée sont les suivantes :

P = panchromatic image
R = red band
G = green band
B = blue band
I = near infrared
W = weight

IHS est une transformation des valeurs RVB, ainsi que de l'intensité, la teinte et la saturation. Chaque coordonnée est représentée par une position 3D dans le cube des couleurs. Les pixels dont les composantes rouge, verte et bleue sont identiques figurent sur la ligne grise qui va du cube jusqu'à l'angle opposé (Lillesand et Keifer, 2000). La teinte est la couleur réelle ; elle décrit la nuance de la couleur, ainsi que sa position dans le spectre chromatique. Bleu, orange, rouge et marron sont des termes qui décrivent la teinte. La saturation décrit la valeur de luminosité (ou blancheur) mesurée en pourcentage, entre 0 et 100 %. Par exemple, lorsque vous associez du rouge à une saturation de 0 %, il apparaîtra aussi rouge que possible. A mesure que le pourcentage de saturation augmente, du blanc est ajouté et le rouge vire au rose. Si la saturation est de 100 %, parler de teinte est vide de sens (le rouge perd sa couleur et devient blanc). L'intensité décrit une valeur de luminosité en fonction de la quantité de lumière émanant d'une couleur. L'intensité d'un rouge foncé est moindre que celle d'un rouge vif. Si l'intensité est de 0 %, parler de teinte et de saturation est vide de sens (la couleur disparaît et devient noire).

La transformation IHS convertit l'image couleur d'un modèle RVB en modèle IHS. Elle remplace les valeurs d'intensité par celles obtenues à partir de l'image panchromatique utilisée pour affiner l'image, une valeur de pondération et la valeur issue d'un canal proche infrarouge facultatif. L'image qui en résulte est générée à l'aide du modèle de couleurs RVB. L'équation utilisée pour dériver la valeur d'intensité modifiée est la suivante :

Intensity = P - I * IW

La transformation d'affinage panchromatique ESRI utilise une moyenne pondérée et la bande proche infrarouge supplémentaire (facultative) pour créer ses canaux affinés en sortie. Le résultat de la moyenne pondérée est utilisé pour créer une valeur d'ajustement (ADJ), qui servira ensuite à calculer les valeurs en sortie. Par exemple :

ADJ = pan image - WA
Red_out = R + ADJ
Green_out = G + ADJ
Blue_out = B + ADJ
Near_Infrared_out = I + ADJ

Avec la transformation d'affinage panchromatique ESRI, les valeurs de pondération 0,166, 0,167, 0,167 et 0,5 (R, V, B, I) donnent de bons résultats avec les images QuickBird. La modification de la valeur de pondération proche infrarouge permet de faire varier l'éclat de la couleur verte en sortie.

La méthode de transformation par moyenne simple applique une équation de moyenne simple à chaque combinaison de canaux en sortie. Par exemple :

Red_out= 0.5 * (Red_in + Pan_in)
Green_out = 0.5 * (Green_in + Pan_in)
Blue_out= 0.5 * (Blue_in + Pan_in)

Dans tous les cas, la somme des pondérations attribuées à chaque canal doit être égale à 1. Cependant, s'il en est autrement, l'algorithme effectue les réglages nécessaires lors du calcul de la transformation.

Procédure d'affinage panchromatique

Pour appliquer la méthode d'affinage panchromatique à un jeu de données raster multicanaux dans ArcMap, utilisez la représentation Composition colorée RVB dans l'onglet Symbologie ou le bouton Affinage panchromatique. dans la fenêtre Analyse d'image.

Pour créer un jeu de données raster après affinage panchromatique, utilisez l'outil Créer un jeu de données raster affiné. Après en avoir créé un dans ArcMap, vous pouvez également exporter la couche vers un jeu de données raster.