ENVI Tutorials - Harris Geospatial Solutions

ENVI チュートリアル
Landsat TM データと
SPOT データのフュージ
ョン
この章は以下の内容から構成されています。
概要 ........................................................................................................................ 2
使用するファイル .................................................................................................. 2
データフュージョン ................................................................................................ 4
画像の準備 ............................................................................................................. 4
イギリス、ロンドンのデータのフュージョン例 ...................................................... 5
ERMapper 画像の読み込みと表示 ........................................................................ 5
同じピクセルサイズへの画像サイズの変更 ........................................................... 5
手動操作での HSI データフュージョン ................................................................. 6
ENVI の自動 HSV フュージョン機能 ................................................................... 7
結果の表示、リンク、比較 .................................................................................... 8
フランス、ブレストのデータのフュージョン例 ...................................................... 9
画像を開いて表示する ........................................................................................... 9
同じピクセルサイズへの画像サイズの変更 ........................................................... 9
ENVI の方法を使用したフュージョン .................................................................. 10
結果の表示と比較 .................................................................................................. 10
ENVI セッションの終了 ........................................................................................ 11
概要
この章では、いくつかの ENVI のデータフュージョン機能について説明します。
この章では 2 つの例を示します。第一の例ではイギリス、ロンドンの Landsat
TM データと SPOT データを使用します（データは Exelis Visual
Information Solution s UK Ltd . により提供されたものです）。TM データの著
作権は European Space Agency に帰属し、Eurimage/NRSC により配布され
ています。SPOT データの著作権は CNES に帰属し（1994 年）、Spot
Image/NRSC により配布されています。どちらのデータセットも許可の下に使
用しています（NRSC、1999 年）。
第二の例ではフランス、ブレストの SPOT X S データと Panchromatic データ
を使用します（データは Exelis Visual Info rmation Solutions France SARL
により提供されたものです）。CNES-Spot が著作権（1998 年）を有する画像
も使用します。この画像は SPOT の許可の下に使用しています（1999 年）。ま
た、これらのデータを営利目的に使用することは禁じられています。
使用するファイル
DVD: Resource DVD
Path: Data / lontmsp （イギリス、ロンドンの TM と SPOT サンプル）
Da ta/ bres tsp （フランス、ブレストの SPOT PAN と XS サンプル）
ファイル
概要
イギリス、ロンドンの TM と SPOT サンプル
lon_spot
lon_spot.ers
lon_tm
lon_tm.ers
ロンドンの SPOT データ
上記ファイル用の ER Mapper ヘッダ
ロンドンの Landsat TM データ
上記ファイル用の ER Mapper ヘッダ
フランス、ブレストの SPOT PAN と XS サンプル
s_0417_1.bil
フランス、ブレストの SPOT パンクロマチック
（全色）データ
2
s_0417_1.hdr
上記用の ENVI ヘッダ
s_0417_2.bil
フランス、ブレストの SPOT マルチスペクトルデ
ータ
s_0417_2.hdr
上記用の ENVI ヘッダ
copyright.txt
データの著作権に関する説明
3
データフュージョン
データフュージョンは、複数の画像レイヤーを結合して 1 つの合成画像にする処
理です。データフュージョンは、通常、より高い空間解像度を持つパンクロマチ
ックデータやシングルバンド SAR データを使用してマルチスペクトルデータセ
ットの空間解像度を向上させるために使用されます。
以下の項では、ENVI で画像データセットをフュージョンするために必要ないく
つかの準備や実際のデータフュージョン処理について説明します。
画像の準備
ENVI を使用してデータフュージョンを行うには、ファイル群が幾何補正されて
いることが必要です（この場合は空間的リサンプリングが処理中に行われます）。
また、幾何補正されていない場合は、ファイル群がカバーする範囲、ピクセルサ
イズ、画像サイズ、向きが同じでなければなりません。この演習で使用するファ
イルは幾何補正されていませんので、画像の解像度が低い場合は、より高い空間
解像度を持つ画像と同じピクセルサイズになるように画像をリサンプリングする
必要があります（ニアレストネイバーリサンプリングを使用）。
4
イギリス、ロンドンのデータのフュージョン例
ERMapper 画像の読み込みと表示
1.
ロンドンのデータは、TM データと SPOT データのバイナリファイル、
ERMapper ヘッダファイルからなり、ENVI の ERMapper 読み込みル
ーチンを使用して自動的に読み込むことができます。
2.
File -> Open Extern al File -> IP Softwa re -> ER Mapper を選択し、
lontmsp サブディレクトリに移動してファイル lon_tm.ers を選択してく
ださい。
3.
Available Bands List ダイアログの RGB Color ラジオボタンをクリッ
クし、 Red Layer 、Green Layer 、Blue La yer のバンドの順にクリック
し、さらに Load RGB をクリックすると Landsat TM のトゥルーカラー
画像が表示されます。
4.
File -> Open Extern al File -> IP Softwa re -> ER Mapper を選択し、
lontmsp サブディレクトリに移動してファイル lon_spot.ers を選択して
ください。
5.
Available Bands List ダイアログの Gray Scale ラジオボタンをクリッ
クし、 Pseudo Layer バンドをクリックし、Display プルダウンメニュー
から New Display を選択して Load Band をクリックすると SPOT のグ
レースケール画像が表示されます。
同じピクセルサイズへの画像サイズの変更
1.
Available Bands List ダイアログで、まず SPOT 画像バンドをクリック
して画像のサイズ（2820 × 1569 ）を確認し、次に Landsat TM をクリ
ックして同様に画像のサイズ（1007 × 560）を確認してください。
Landsat データの空間解像度は 28m であり、SPOT データの空間解像度
は 10m です。Landsat 画像を SPOT データと一致する 10m データにす
るには Landsat 画像を 2.8 倍のサイズに変更しなければなりません。
2.
Basic Tools -> Resize Da ta (Spatial/Spectral) を選択し、lon_tm 画
像を選択して OK をクリックしてください。Resize Data Parameters
ダイアログの xfac というテキストボックスに値 2.8 を入力してください。
yfac テキストボックスには値 2.8009 を入力してください（値を 2.8 で
なく 2.8009 にするのは、画像を正確に一致させるために別のピクセルを
y 方向に追加する必要があるからです）。この演習ではこの差は重要では
ありませんが、実際のアプリケーションでは重要になる場合もあります。
出力ファイル名を入力して OK をクリックすると TM 画像のサイズが変更
5
されます。
3.
サイズ変更した画像を表示して Tools -> Link -> Link Display を選択す
ると、サイズ変更した TM 画像と SPOT パンクロマチック画像がリンク
されます。ダイナミックオーバーレイを使用して 2 つの画像を比較してく
ださい。
図 1： Landsat TM のトゥルーカラー合成画像（空間解像度は 28m）（左）
SPOT のパンクロマチック画像（空間解像度は 10m）（右）
手動操作での HSI データフュージョン
手順を理解するため手動操作でデータフュージョンを行ってみてください。まず、
カラー TM 画像を HSV カラー（色相 - 彩度 - 値）空間に変換します。値のバン
ドは、より高い解像度の SPOT データに置換され、データ範囲に正しく対応する
よう 0 ～ 1 の範囲にストレッチされます。次に TM データの色相と彩度および
SPOT データの値が変換されて RGB カラー空間に戻されます。こうすると、色
が TM データと同じで空間解像度が SPOT データと同じである出力画像が得ら
れます。
順方向の HSV 変換
1.
ENVI メインメニューから Transform -> Color Transforms -> R GB to
HSV を選択し、サイズ変更された TM データをウィンドウから RGB 画
像として選択してください。出力ファイル名を入力して OK をクリックす
ると変換処理が実行されます。
2.
Hue、Saturation 、Value の画像をグレースケール画像または RGB と
して表示してください。
6
ストレッチした SPOT 画像の生成と TM バンド値との置換
1.
ENVI メインメニューから Basic Tools -> Stretch Data を選択し、フ
ァイル lon_spot をクリックし、OK をクリックしてください。
2.
Data Str etching ダイアログの Output Da ta 欄の Min に値 0 を、Max
に値 1.0 を入力し、出力ファイル名を入力して OK をクリックすると、
SPOT データが 0 ～ 1.0 の範囲の浮動小数点データにストレッチされま
す。
逆方向の HSV 変換
1.
ENVI メインメニューから Transform -> Color T ransforms -> HSV to
RGB を選択し、変換した TM Hue バンドと Saturation バンドを、変換
用の H バンド、S バンドとして選択してください。
2.
ストレッチした SPOT データを変換用の V バンドとして選択し、 OK を
クリックしてください。HSV to RGB Para meters ダイアログに出力フ
ァイル名を入力して OK をクリックすると逆変換処理が実行されます。
結果の表示
1.
Available Bands List ダイアログの RGB Color ラジオボタンをクリッ
クし、変換した R、G、B バンドを順にクリックし、さらに Load RGB
ボタンをクリックすると、フュージョンされたトゥルーカラーの Landsat
TM/SPOT 画像が表示されます。
2.
フュージョン画像を表示して Tools -> Link -> Link Display を選択する
と、サイズ変更した TM 画像と SPOT パンクロマチック画像がリンクさ
れます。ダイナミックオーバーレイを使用して画像を比較してください。
ENVI の自動 HSV フュージョン機能
1.
ENVI メインメニューから Transform -> Image Sharpening -> HSV
を選択してください。
2.
サイズ変更した TM カラー画像が表示されている場合は、Select In put
RGB ダイアログで対応するウィンドウを選択してください。そうでない場
合は、Select Input R GB Input Bands ダイアログでサイズ変更された
TM 画像から "Red La yer"、"Green Layer" 、"Blue Layer" を選択し
OK をクリックしてください。
3.
High Resolution Input File ダイアログで SPOT 画像を選択して OK
をクリックしてください。
7
4.
HSV Sharpening Par ameters ダイアログで出力ファイル名
lontmsp.img を入力して OK をクリックしてください。
結果の表示、リンク、比較
1.
Available Bands List ダイアログで RGB Color ラジオボタンを選択し、
新しいファイルから R、G、B バンドを選択し、Load RGB をクリックす
ると、フュージョンしたカラー画像が新しいウィンドウに読み込まれます。
2.
メインウィンドウのメニューバーから Tools -> Link Displays -> Link
を選択し、シャープニングした HSV カラー画像を、元の TM カラー合成
画像、 SPOT データ、手動操作によるデータフュージョンの結果と比較し
てください。
カラー正規化（Brovey）変換を使用して同じ処理を行ってみてください。そのた
めには、Transform -> Image Sharpening -> Color Normalized （Brovey）
を選択し、必要なファイル情報を入力して OK をクリックしてください。
図 2： Landsat TM データ（空間解像度は 30m）
（左）
Landsat TM と SPOT パンクロのフュージョン（空間解像度は 10m）（右）
8
フランス、ブレストのデータのフュージョン例
画像を開いて表示する
1.
File -> Open Ima ge File を選択し、brestsp サブディレクトリに移動し
てファイル s_0417_2.bil を開いてください。これは SPOT-XS（マルチ
スペクトル）データです。Available Bands List ダイアログに 3 つのバ
ンドがリスト表示されます。
2.
Available Bands List ダイアログの RGB Color ラジオボタンをクリッ
クし、バンド 1、2、3 の順番にクリックし、さらに Load RGB をクリッ
クすると空間解像度 20m のフォールスカラーの SPOT -X S 画像が表示さ
れます。
3.
File -> Open Ima ge File を選択して s_0417_1.bil を開いてください。
これは空間解像度 10m の SPOT パンクロマチックデータです。
Available Bands List ダイアログには 1 つのバンドが表示されます。
4.
Available Bands List ダイアログの Gray Scale ラジオボタンをクリッ
クし、 SPOT バンドをクリックし Load Band をクリックすると SPOT
パンクロマチックデータが表示されます。
同じピクセルサイズへの画像サイズの変更
1.
Available Bands List ダイアログで、まず SPOT パンクロマチック画像
バンドをクリックして画像のサイズ（2835 × 2227）を確認し、次に
SPOT- X S バンドについても同様に画像のサイズ（1418 × 1114）を確
認してください。SPOT-XS データの空間解像度は 20m であり、SPOT
パンクロマチックデータの空間解像度は 10m です。SPOT-XS 画像を
SPOT データと一致する 10m データにするには SPOT -XS 画像を 2.0 倍
のサイズに変更しなければなりません。
2.
Basic Tools -> Resize Da ta (Spatial/Spectral) を選択し、SPOT-XS
画像（s_0417_2.bil ）を選択して OK をクリックしてください。Resize
Data Parame ters ダイアログの xfac というテキストボックスに値
1.999 を入力してください。yfac テキストボックスにも値 1.999 を入力
してください。値を 2.0 でなく 1.999 にするのは、画像を正確に一致させ
るために別のピクセルを x、y 方向に追加する必要があるからです。この
演習ではこの差は重要ではありませんが、実際のアプリケーションでは重
要になる場合もあります。出力ファイル名を入力して OK をクリックする
と SPOT -X S 画像のサイズが変更されます。
3.
サイズ変更した画像を表示して Tools -> Link -> Link Displays を選択
9
すると、サイズ変更した SPOT-X S 画像と SPOT パンクロマチック画像
がリンクされます。ダイナミックオーバーレイを使用して 2 つの画像を比
較してください。
ENVI の方法を使用したフュージョン
1.
ENVI メインメニューから Transform -> Image Sharpening -> HSV
を選択してください。
2.
サイズ変更した SPOT カラー画像が表示されている場合は、Select
Input RGB ダイアログで対応するウィンドウを選択してください。そう
でない場合は、Select Input RGB Input Ba nds ダイアログでサイズ変
更された SPOT- X S 画像からバンド 1、2、3 を選択して、OK をクリッ
クしてください。
3.
High Resolution Input File ダイアログで SPOT パンクロマチック画像
を選択して OK をクリックしてください。
4.
HSV Sharpening Par ameters ダイアログで出力ファイル名
brest_fused.img を入力して OK をクリックしてください。
結果の表示と比較
1.
Available Bands List ダイアログで RGB Color ラジオボタンを選択し、
新しいファイルから R、G、B バンドを選択し、Load RGB をクリックす
ると、フュージョンしたカラー画像が新しいウィンドウにロードされます。
2.
メインウィンドウのメニューバーから Tools -> Link Displays -> Link
を選択し、シャープニングした HSV カラー画像を、元の SPOT X S カラ
ー合成画像や SPOT パンクロマチックデータと比較してください。
図 3：SPOT-XS（空間解像度は 10m）（左）
STOP パンクロ（空間解像度は 10m）（中央）
フュージョンデータ（空間解像度は 10m）（右）
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ENVI セッションの終了
ENVI セッションを終了するには、 ENVI メインメニューから File -> Exi t
（UNIX は Quit）を選択し、さらに OK をクリックして IDL を終了します。
ENVI RT をご使用の場合は、 ENVI を終了するとオペレーティングシステムに
戻ります。
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