パンシャープン

パンシャープニングとは、高解像度のパンクロマティック画像と低解像度のマルチスペクトル画像を結合して、1枚の高解像度カラー画像を作成するプロセスです。 ^[1] Googleマップやほぼすべての地図作成会社は、画像の品質を向上させるためにこの手法を使用しています。パンシャープニングは、3つ、4つ、またはそれ以上の低解像度のマルチスペクトル衛星バンドと、対応する高解像度のパンクロマティックバンドから高解像度のカラー画像を生成します。

低解像度のカラーバンド + 高解像度のグレースケールバンド = 高解像度のカラー画像

このようなバンドの組み合わせは、通常、衛星データ セットにバンドルされています。たとえば、Landsat 7には、解像度 30 m のマルチスペクトル バンドが 6 つ、解像度 60 m の熱赤外線バンドと解像度 15 m のパンクロマティック バンドが含まれています。SPOT 、GeoEye、およびMaxar の商用データ パッケージにも、解像度の低いマルチスペクトル バンドと 1 つのパンクロマティック バンドの両方が含まれていることが一般的です。衛星センサーをこのように構成する主な理由の 1 つは、衛星の重量、コスト、帯域幅、および複雑さを抑えることです。パンシャープンでは、高解像度のグレースケール バンドの空間情報とマルチスペクトル バンドの色情報を使用して高解像度のカラー画像を作成し、基本的にデータ セットの色情報の解像度をパンクロマティック バンドの解像度に合わせて上げます。

パンシャープンのための一般的なアルゴリズムの1つは「コンポーネント置換」と呼ばれ、^[2]通常は次の手順で構成されます。

• アップサンプリング: カラー バンドはパンクロマティック バンドと同じ解像度にアップサンプリングされます。
• 位置合わせ: アップサンプリングされたカラー バンドとパンクロマティック バンドは、位置ずれによるアーティファクトを減らすために位置合わせされます (通常、データが同じセンサーからのものである場合、この手順は通常必要ありません)。
• 順方向変換: アップサンプリングされたカラー バンドは、別のカラー スペースに変換されます (強度はカラー情報に対して直交します)。
• 強度マッチング: カラー バンドの強度は、変換された空間内のパン バンドの強度と一致します。
• コンポーネントの置換: パンバンドは、変換された強度コンポーネントに直接置き換えられます。
• 逆変換: 置換された強度コンポーネントを使用して逆変換を実行し、元の色空間に戻します。

パンシャープンに使用される一般的な色空間変換は、HSI (色相-彩度-強度) とYCbCrです。ウェーブレット分解またはPCA を使用して、最初のコンポーネントをパンバンドに置き換えることで、 同じ手順を実行することもできます。

パンシャープニング技術では、パンクロマティック バンドの性質により、衛星画像をパンシャープニングする際にスペクトルの歪みが生じることがあります。たとえば、Landsat のパンクロマティック バンドは青色光に敏感ではありません。その結果、生のパンシャープニングされたカラー画像のスペクトル特性が、対応する低解像度の RGB 画像のスペクトル特性と正確に一致せず、色調が変化することがあります。このため、このスペクトルの歪みを軽減し、視覚的に美しい画像を作成するためのアルゴリズムが数多く開発されました。

• デモザイク
• 画像融合