بخشی از مقاله
چکیده
اولین مرحله در ادغام تصاویر، هم مرجع نمودن تصاویر پانکروماتیک و چندطیفی می باشد که نقش بسیار مهمی را در کیفیت تصاویر ادغام شده و قابلیت استفاده از انها در کاربردهاي مختلف سنجش از دور دارد. تصاویر با قدرت تفکیک بالا مشکلات جدیدي را براي روشهاي مرسوم هم مرجع نمودن تصاویر ایجاد می کند، از جمله این که با کاهش ارتفاع سنجنده، جابه جایی ارتفاعی و اعوجاجات ناشی از توپوگرافی زمین افزایش می یابد و در نتیجه دقت هم مرجع نمودن با روشهاي مرسوم چون توابع چندجمله اي به خصوص در مناطق کوهستانی با تغییرات ارتفاعی زیاد بسیار کاهش یافته و به چندین پیکسل می رسد.
براي حل این مشکل در تصاویر HRSI، نیاز به استفاده از DEM منطقه براي تصحیح جابه جایی ارتفاعی می باشد. در صورتی که هم مرجع نمودن در فضاي شیء انجام شود و تصاویر اورتو شوند به علت دو بار تکرار شدن نمونه برداري کیفیت تصویر ادغام شده نهایی به طور محسوسی کاهش می یابد. در این تحقیق، یک روش جدید براي هم مرجع نمودن تصاویر با قدرت تفکیک بالاي IRS-P5 و IRS-P6 با استفاده از مدل افاین سه بعدي و مدل رشنال مستقل از زمین ارائه شده است که سبب حذف جابه جایی ارتفاعی شده و در نتیجه تصاویر با دقت در حد پیکسل هم مرجع می شوند و ثانیا بدلیل اینکه تنها یکبار نمونه برداري صورت می گیرد تصویر ادغام شده با کیفیت مطلوبی بدست می اید.
-1 مقدمه
هم مرجع نمودن تصاویر به عنوان یک پیش پردازش اصلی در ادغام تصاویر مطرح است. اگر تصاویر چندطیفی و پانکروماتیک با قدرت تفکیک بالا به خوبی هم مرجع نشوند سبب می شود تصویر ادغام شده کیفیت مناسبی نداشته باشد و براي پردازشهاي بعدي مناسب نباشد. از نقطه نظر هندسی هم مرجع نمودن تصاویر1عبارت است از تعیین پارامتر هاي ترانسفورماسیون به منظور انتقال و تطابق تصاویر موردنظر به یک تصویر مرجع2 با استفاده از تناظریابی عوارض مشترك بین تصاویر.[8] تصاویري که در فرآیند هم مرجع سازي وارد می شوند، می توانند با استفاده از سنجنده هاي متفاوت، در زمانهاي مختلف و یا از زوایاي دید متفاوت اخذ شده باشند.
همچنین تصویر مرجع می تواند یک تصویر خام باشد و یا قبلاً زمین مرجع شده باشد. برخلاف سنجنده هاي با قدرت تفکیک متوسط3 که اکثرا در حالت نادیر4 تصویربرداري می کنند، سنجنده هاي با قدرت تفکیک بالا اغلب در حالت خارج از نادیر5 تصویر برداري می کنند.[6] اعوجاج محلی ایجاد شده توسط توپوگرافی زمین در حالت تصویربرداري خارج از نادیر، در تصاویر ماهواره اي با قدرت تفکیک بالا - HRSI - 6 مخصوصا در نواحی کوهستانی قابل چشم پوشی نمی باشد و در نتیجه دقت هم مرجع نمودن با روشهاي مرسوم چون توابع چندجمله اي بسیار کاهش یافته و به چندین پیکسل می رسد.
براي حذف خطاي توپوگرافی نیاز به DEM منطقه می باشد. در صورتی که هم مرجع نمودن در فضاي شئ انجام شود و تصاویر اورتو شوند به علت این که هر دو تصویر پانکروماتیک و چندطیفی نمونه برداري می شوند، کیفیت تصویر ادغام شده به طور محسوسی کاهش می یابد. بنابراین روشی که بتواند مشکل فوق را در هم مرجع نمودن این تصاویر برطرف کند ضروري به نظر می رسد. یک راه حل ممکن، انجام هم مرجع نمودن غیر مستقیم به جاي هم مرجع نمودن مستقیم تصویر به تصویر می باشد. بنابراین نیازمند تابع تبدیلی هستیم که ارتباط بین تصاویر پانکروماتیک و چندطیفی و زمین را با دقت بالا ایجاد کرده و خطاي ناشی از توپوگرافی زمین را برطرف کند.
ضرائب تابع رشنال در حالت مستقل از زمین، از برازش به مدل ریگورس به دست میآیند و داراي دقتی در حدود دقت مدل ریگورس هستند. این دقت بالا موجب شده که این مدل به عنوان جایگزینی براي مدل-هاي ریگورس مطرح شود. Dial و Grodecki در زمینه بررسی دقت ضرائب رشنال به ویژه در حالت مستقل از زمین، حل معادلات رشنال و رفع بایاس از این ضرائب تحقیق کرده و دقتی برابر پیکسل سایز زمینی براي ضرائب رشنال مستقل از زمین پس از حذف بایاس را گزارش داده اند .[5]
استفاده از تبدیل افاین سه بعدي به عنوان یکی دیگر از مدلهاي ژنریک در تصحیح هندسی تصاویر ماهوارهاي آرایه خطی نخستین بار توسط Okamoto در سال 1998 مطرح شد.[7] در بررسیهایی که توسط افرادي نظیر Fraser و Zhang انجام شده است، تبدیل افاین با مدل رشنال مستقل از زمین مقایسه و دقتی مشابه آن براي این مدل گزارش شده است. در واقع میتوان گفت که ایده استفاده از تبدیل افاین براي تصاویر ماهوارهاي با قدرت تفکیک بالا در کنار تابع رشنال مستقل از زمین مطرح و به صورت موازي دنبال گردیده است.[1]
-2 هم مرجع نمودن به روش پیشنهادي
راه حل پیشنهادي براي حذف خطاي توپوگرافی زمین، انجام هم مرجع نمودن غیر مستقیم به جاي هم مرجع نمودن مستقیم تصویر به تصویر می باشد. بدین صورت که از طریق یک تبدیل غیرمستقیم براي هر پیکسل، ابتدا به زمین رفته و سپس از زمین به نقطه متناظر در تصویر دیگر برویم - شکل. - 1 تصاویر پانکروماتیکی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته، تصاویر ماهواره IRS-P5، همرا با ضرائب رشنال مستقل از زمین - - RPC در اختیار مصرف کنندگان قرار داده میشوند، بنابراین براي ارتباط بین تصویر P5 و زمین در شکل1 می توان از این RPC ها استفاده کرد.
براي برازش مدل افاین سه بعدي به تصویر P6 نیاز به نقاط کنترل زمینی داریم. براي تولید نقاط کنترل زمینی ابتدا لازم است در تصاویر استریوي P5 نقاط مشترك به تعداد و پراکندگی مناسب تناظر یابی گردند. سپس به کمک ضرائب رشنال مستقل از زمین که همراه تصویر توسط تولید کنندگان ارائه شده است و نقاط تصویري اندازه گیري شده، تقاطع رشنال حل و مختصات زمینی متناظر آنها ایجاد شود. همان طور که می- دانیم، به دلیل ذات غیرخطی تابع رشنال، حل آن پیچیده بوده و نیازمند حل تکراري و استفاده از مقادیر اولیه است. در این تحقیق روش پیشنهادي آقاي Grodecki در سال 2004 جهت حل تقاطع رشنال مورد استفاده قرار گرفته است.[5]
