Fusão de Imagens do Satélite CBERS-4 no TerraView 5

Laércio M. Namikawa - laercio.namikawa@inpe.br

O objetivo é descrever o procedimento para colorir a imagem pancromática do sensor PAN5M com as cores de uma composição colorida de imagens do sensor PAN10M. As imagens do CBERS-4 podem ser obtidas gratuitamente do catálogo de imagens do INPE.
O procedimento descreve a técnica utilizando a transformação do espaço de cores RGB para o IHS e de IHS para RGB e a metodologia usando a transformação por Componentes Principais. Nas transformações, as cores são obtidas de uma composição colorida de bandas PAN10M, e na execução das transformações inversas, a componente I (intensidade - para IHS para RGB) ou a Primeira Componente (para a Componentes Principais) é substituída pela imagem PAN5M.

O TerraView Versão 5, nas versões Linux, MacOS e Windows, pode ser obtido livremente (“Free and Open Software”).

Utilize o menu Projeto → Adiciona Camada → Arquivo Raster e selecione os arquivos.

Ou arraste e solte sobre a janela do TerraView.

Selecione a área de interesse e recorte as imagens para esta área menor. Eventualmente a área de interesse pode estar em duas cenas. neste caso, efetue o Mosaico das cenas.

• Utilize o menu Projeto → Processamento Matricial → Recorte.
• Selecione a camada.
• Defina a área de recorte por Região de Interesse (área definida com cursor), Extensão do Layer (Retângulo Envolvente de uma camada - X e Y podem ser alterados), Camada (recorte por polígono definido na camada), ou Dimensão (Retângulo definido por linha, coluna e tamanho da imagem). Utilize o botão de Aplicar quando a opção de recorte selecionada apresentar este botão).
• Definir diretório e nome do arquivo de Saída (Arquivo de saída será GeoTIFF).
• Executar.

A imagem PAN5M pode não ter uma coincidência ótima com a PAN10M. Mesmo com nível de correção L4, o registro entre as bandas e com a pancromática podem ser melhorados para área de interesse do recorte).

No TerraView, selecione uma banda PAN10M como sendo a imagem a ser ajustada e a banda PAN5 como sendo a imagem de referência. Tente utilizar a ferramenta de busca automática. Caso os erros dos pontos de controle sejam muito altos ou o número de pontos encontrados seja muito pequeno em determinada área, amplie para área e tente a ferramenta novamente. Uma vez que o mapeamento definido tem erro médio baixo (use de preferência a transformação Afim), o registro pode ser realizado, gerando uma nova imagem.

• Selecione uma banda PAN10M como sendo a imagem a ser ajustada.
• Selecione a PAN5M como sendo a imagem de referência.
• Utiliza a ferramenta de busca automática.
• Verifique o erro médio e os erros dos pontos de controle.
• Caso sejam muito altos ou o número de pontos encontrados seja muito pequeno em determinada área:

1. Amplie para área.
2. Utiliza a ferramenta de busca automática.
3. Repita até que o mapeamento definido tenha erro médio baixo (use de preferência a transformação Afim)

• Defina o nome da imagem PAN10M registrada.
• Execute o registro.

O procedimento de fusão no TerraView exige que as bandas da imagem colorida (PAN10M neste caso) estejam compostas em uma imagem com várias bandas. A ferramenta Compõe/Decompõe executa esta tarefa. Esta imagem composta de bandas PAN10M será fusionada com a imagem PAN5M.

• Selecionar a camada com a imagem de Resolução Inferior (PAN10M).
• Selecionar a imagem pancromática como sendo a imagem de Resolução Superior (PAN5M).
• Definir o tipo de fusão.

1. A opção PCA fornece resultados melhores do que a IHS e é mais flexível que a WiSpeR (requer que a banda pancromática intersecte espectralmente com todas as bandas coloridas).

• Selecionar a banda 0 da imagem de Resolução Maior (PAN5M).
• Selecionar as bandas da imagem de Resolução Menor (PAN10M).
• Definir Interpolador Bilinear.
• Definir o diretório e nome do arquivo fusionado.
• Executar a Fusão.

Imagens utilizadas:

• Banda InfraVermelho: CBERS_4_PAN10M_20190602_158_118_L4_BAND4
• Banda Vermelho: CBERS_4_PAN10M_20190602_158_118_L4_BAND3
• Banda Verde: CBERS_4_PAN10M_20190602_158_118_L4_BAND2
• Banda Pancromática: CBERS_4_PAN5M_20190602_158_118_L4_BAND1

Em projeção UTM Zona 23 Sul

• MinX: 1610000
• MaxX: 211000
• MinY: 8231000
• MaxY: 8278000

Selecione a camada com uma das bandas PAN10M Processamento→Processamento Matricial→Recorte Tipo: Extensão do Layer Digitar as coordenadas Inferior Esquerdo (LLX e LLY) e Superior Direito (URX e URY) Clique no botão Aplicar
Clique no botão Avançar
Clique no botão para definir nome da saída Definir diretório e nome do arquivo recortado clique no botão Terminar

Repetir para as outras camadas com bandas PAN10M e também para a PAN5M.

Composição cria uma imagem com 3 bandas. No TerraView, a imagem composta é visualizada por default na ordem: componente 0 em R, 1 em G, 2 em B e as outras não são apresentadas. As componentes da imagem e a ordem delas nos canais RGB pode ser alterada na interface de Estilo.
Neste exemplo, a seguinte composição é criada:

• Componente 0 (R): PAN10M Banda 4
• Componente 1 (G): PAN10M Banda 3
• Componente 2 (B): PAN10M Banda 2

Processamento→Processamento Matricial→Compõe/Decompõe Selecione as camadas com as bandas PAN10M Clique no botão Avançar
Selecione a aba Compõe Bandas Selecione a imagem da componente 0 (Camada com a PAN10M Banda 4) Selecione a imagem da componente 1 (Camada com a PAN10M Banda 3) Selecione a imagem da componente 2 (Camada com a PAN10M Banda 2) Selecione a banda 0 de cada uma das imagens (as imagens de entrada têm somente uma banda) Clique no botão Avançar
Clique no botão para definir nome da saída Definir diretório e nome do arquivo recortado Clique no botão Terminar
Visualizando a imagem composta em RGB default

O método calcula as bandas Componentes Principais e troca a
Primeira Componente pela imagem PAN5M, inserindo a resolução espacial de 5 metros
nas bandas espectrais da PAN10M.

Processamento→Processamento Matricial→Fusão Selecione a camada com imagem composta PAN10M como sendo a camada com resolução inferior Clique no botão Avançar Selecione a camada com imagem PAN5M como sendo a camada com resolução superior Clique no botão Avançar
Selecione a aba Resolução Maior Observe que a banda 0 é a disponível e está selecionada
Selecione a aba Resolução Menor Selecione as 3 bandas PAN10M a serem fusionadas. Defina o interpolador Bilinear
Clique no botão para definir nome da saída Definir diretório e nome do arquivo recortado Clique no botão Terminar

Imagem PAN5M pancromática.
Resolução espacial de 5 metros.

Imagem PAN10M em composição de bandas: R4G3B2.
Resolução espacial de 10 metros.

Imagem PAN10M fusionada com a PAN5M.
Resolução espacial de 5 metros.

Para um resultado melhor, deve-se restaurar as bandas da PAN10M utilizando o SPRING. Veja sobre a Restauração aqui.

Imagem PAN10M restaurada para 5 metros e fusionada com a PAN5M.
Resolução espacial de 5 metros.