APLICAÇÃO E ANÁLISE DAS TÉCNICAS DE FUSÃO IHS E COMPONENTES PRINCIPAIS EM IMAGENS DO SATÉLITE CBERS-2B MULTISSENSORES HRC/CCD

Autores

¹Azevedo, L.S.; ²Barbosa, L.C.; ³Candeias, A.L.B.

¹UFPE Email: laizy_azevedo@hotmail.com
²UFPE Email: leonardocarlos21@gmail.com
³UFPE Email: analucia@ufpe.br

Resumo

Ao longo do tempo, o Sensoriamento Remoto vem se mostrando uma grande ferramenta para estudo, pesquisa e monitoramento de diversos fenômenos. Segundo KALAF et al, 2013, ele está consolidado em diferentes ramos da ciência. Suas imagens podem ser aplicadas em diferentes temáticas como exemplo, o monitoramento de fenômenos dinâmicos e mudanças terrestres. No passado, a utilização das imagens produzidas por satélites de observação da Terra estava limitada, devido a estes dois principais motivos: primeiro, a baixa resolução espacial, no caso de satélites de baixo custo; Segundo, o alto custo das imagens de satélites equipados com sensores de alta resolução, como IKONOS e QUICKBIRD (CUNHA e COSTA, 2010). Com o avanço das tecnologias, foram desenvolvidas técnicas de processamento digital de imagens com o objetivo de minimizar esta problemática. Dentre elas destaca-se a técnica de realce de fusão de imagens. De acordo com WALD (1997) a fusão de dados pode ser definida como uma estrutura de trabalho onde ferramentas e técnicas são desenvolvidas com o objetivo de combinar informações advindas de diferentes sensores. A técnica de fusão permite a obtenção de uma imagem de melhor qualidade, a partir da combinação de diferentes características espaciais e espectrais. Neste trabalho foram utilizadas imagens do satélite CBERS-2B (Satélite Sino-Brasileiro de Recursos Terrestres) multissensores HRC/CCD. Este satélite foi lançado em 2007 e além das câmeras WFI e CCD (contidas no CBERS 1 e 2), também contém a câmera HRC (High Resolution Camera – Câmera Pancromática de Alta Resolução) que possui 2,7 metros de resolução espacial. A partir da combinação da banda pancromática com as bandas multiespectrais por meio de alguma técnica de fusão, nesse caso as técnicas utilizadas foram IHS (intensidade, matiz e saturação) e Componentes Principais (CP), é possível obter como resultado final uma imagem com alta resolução espectral e espacial. A fusão IHS é uma técnica fácil de ser executada e consiste basicamente nas três etapas a seguir: Primeira, transformação do espaço RGB (Red, Green, Blue) para IHS; Segunda, Substituição da componente I pela banda pancromática; Terceira, volta ao espaço de cores RGB. Já o processo de fusão por componentes principais inicia-se com a transformação das bandas multiespectrais em um mesmo número de componentes não correlacionados e a primeira principal componente (PC1) é substituída pela banda pancromática. A técnica de IHS possui a limitação de permitir apenas a fusão de três bandas com a imagem de alta resolução espacial. Já a fusão por Componentes Principais é uma forma de não limitar o número de bandas que podem ser fusionadas. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo a aplicação e análise estatística da fusão de imagens do Satélite CBERS 2B (sensores CCD e HRC, resolução espacial de 20 e 2,7 metros respectivamente), utilizando os métodos IHS e Componentes Principais. As etapas necessárias para a realização deste trabalho foram: seleção e aquisição das imagens, ajustamento e recorte das cenas HRC e CCD, aplicação da técnica IHS e CP, análise estatística e interpretação dos resultados. Foram utilizados os seguintes softwares durante o desenvolvimento da pesquisa: Spring versão 5.4.3, software gratuito utilizado para a fusão IHS e para as análises estatísticas. ENVI 5.3, software proprietário, mas que oferece uma versão teste gratuita, e foi utilizado para fusão por componentes principais já que o Spring não oferece esse recurso. QuantumGIS 2.14.8 utilizado para ajuste e recorte das cenas, já que a banda pancromática do HRC abrange uma área menor que as bandas CCD. As imagens resultantes foram avaliadas através de observações visuais e pelas seguintes medidas estatísticas: média, desvio padrão, variância,coeficiente de correlação, IQI (índice de qualidade da imagem) e histograma. Visualmente, foi possível perceber que a imagem apresentou um ganho de qualidade e maior riqueza de detalhes devido ao aumento da resolução espacial. Através das estatísticas observou-se os melhores resultados foram para a técnica de componentes principais. As imagens do CBERS-2B são disponibilizadas gratuitamente na internet, o que aumenta a viabilidade do uso destas técnicas de fusão, pois através delas pode-se obter um produto de boa resolução espacial com elevado nível de detalhes e um custo baixo. Em contrapartida, apesar de ser uma técnica bastante utilizada, a fusão pelo método IHS possui a limitação de permitir apenas a fusão de três bandas por vez, com a imagem de alta resolução espacial. Já no método de componentes Principais, não há limite no número de bandas e pelas análises estatísticas melhores resultados foram obtidos com essa técnica.

Keywords

Sensoriamento Remoto; fusão de imagens; satélite CBERS-2B

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