Comparison of different fusion algorithms in urban and agricultural areas using sar (palsar and radarsat) and optical (spot) images

Abstract

Image fusion techniques of remote sensing data are formal frameworks for merging and using images originating from different sources. This research investigates the quality assessment of Synthetic Aperture Radar (SAR) data fusion with optical imagery. Two different SAR data from different sensors namely RADARSAT-1 and PALSAR were fused with SPOT-2 data. Both SAR data have the same resolutions and polarisations; however images were gathered in different frequencies as C band and L band respectively. This paper contributes to the comparative evaluation of fused data for understanding the performance of implemented image fusion algorithms such as Ehlers, IHS (Intensity-Hue-Saturation), HPF (High Pass Frequency), two dimensional DWT (Discrete Wavelet Transformation), and PCA (Principal Component Analysis) techniques. Quality assessments of fused images were performed both qualitatively and quantitatively. For the statistical analysis; bias, correlation coefficient (CC), difference in variance (DIV), standard deviation difference (SDD), universal image quality index (UIQI) methods were applied on the fused images. The evaluations were performed by categorizing the test area into two as "urban" and "agricultural". It has been observed that some of the methods have enhanced either the spatial quality or preserved spectral quality of the original SPOT XS image to various degrees while some approaches have introduced distortions. In general we noted that Ehlers' spectral quality is far better than those of the other methods. HPF performs almost best in agricultural areas for both SAR images.As técnicas de fusão de dados de sensoriamento remoto são estruturas formais para combinar e utilizar utilizar imagens originadas de diferentes fontes. Esta pesquisa investiga o critério de qualidade do SAR - Synthetic Aperture Radar - na fusão de dados com imagens óticas. Dois diferentes conjuntos de dados SAR originados de diferentes sensores chamados de RADARSAT-I e PALSAR - foram "fundidos " com dados SPOT-2. Ambos os dados de SAR têm a mesma resolução e polarização; no entanto, imagens foram agrupadas em diferentes freqüências tais como banda C e banda L, respectivamente. Esta pesquisa contribui para a avaliação comparativa de dados fundidos para o entendimento do desempenho do algoritmos de fusão de imagens implementadas tais como Ehlers, IHS ( Intensidade-do Matiz-de Saturação), HPF (Passagem de Alta Freqüência) , bidimensionais DWT ( Transformação Discreta de Ondaletas) e técnicas PCA (Análise de Componentes Principais). As avaliações de qualidade das imagens fundidas foram feitas qualitativamente e quantitativamente. Para a análise estatística; tendência, o Coeficiente de Correlação (CC), Diferença de Variância (DIV), Diferença do Desvio Padrão (SDD e, o Indice Universal de Qualidade da Imagem (UIQI) foram aplicados nas imagens fundidas. As avaliações foram feitas para categorizar a área experimental em duas tais como "urbana " e " agricula". Tem sido observado que alguns dos métodos têm realçado a qualidade espacial ou preservado a qualidade espectral da imagem original SPOT XS em vários graus , enquanto que em outras abordagens foram notou-se aintrodução de distorções. Em geral , percebemos que a qualidade espectral Ehler é muito melhor do que as dos outros métodos. HPF tem melhor desempenho para as áreas de agricultura para ambas as imagens SAR.