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Automated Co-Registration of Satellite Images through Luminance Transformation
This paper presents an extensive evaluation of a novel intensity-based image co-registration method called luminance transformed differences (LTD) which is compared with current alternatives. The proposed method suggests the use of the luminance transform operation (LTO) to reduce luminance differences between images that may well affect image registration accuracy. Registration is implemented in a block-based fashion in order to achieve a non-rigid transformation at a sub-pixel accuracy level. Sample images from different sensors, exhibiting various geometric distortions, are registered to test the various intensity-based image registration alternatives. LTD is found to outperform other methods; its high accuracy can be achieved even using small searching blocks which substantially reduce the computational cost. Résumé Cet article présente une évaluation complète d'une nouvelle méthode de recalage d'images appelée «luminance transformed differences» (LTD), qui est comparée avec d'autres méthodes usuelles. La méthode proposée utilise une opération de transformation de la luminance (LTO) pour réduire les différences de luminance entre images qui affectent la précision de recalage entre les images. Le recalage est mis en oeuvre par blocs afin de permettre une transformation non rigide avec une précision meilleure que le pixel. Quelques images acquises par différents capteurs, et présentant diverses distorsions géométriques, sont recalées afin de tester les différentes possibilités de recalage utilisant les intensités. La LRD s'avère être plus performante que les autres méthodes; sa haute précision peut même être obtenue en utilisant des blocs de recherche de petite taille, ce qui réduit considérablement le temps de calcul. Zusammenfassung Dieser Beitrag präsentiert eine umfangreiche Evaluierung eines neuartigen intensitätsbasierten Ansatzes zur Bildregistrierung mit Hilfe von Luminanz transformierten Differenzen (LTD). Die Nutzung der Luminanz Transformations Operation (LTO) soll die Luminanz Unterschiede zwischen Bildern reduzieren, die die Genauigkeit der Bildregistrierung beeinflussen können. Die Bildregistrierung erfolgt blockweise, um eine nicht-starre Transformation auf Sub-Pixel Niveau zu erreichen. Beispielbilder verschiedenster Sensoren, die unterschiedliche geometrische Verzerrungen aufweisen, wurden registriert, um verschiedene intensitätsbasierte Verfahren zur Bildregistrierung zu untersuchen. LTD schnitt dabei am besten ab; die nachgewiesene hohe Genauigkeit kann auch mit kleinen Suchblöcken und damit stark reduziertem Rechenaufwand erreicht werden. Resumen Este artículo presenta una amplia evaluación de un nuevo método de registro de imágenes basado en la intensidad llamado diferencias de transformación de luminancia (LTD) comparándose con las alternativas actuales. El método propuesto propone el uso de la operación de transformación de luminancia (LTO) para reducir las diferencias de luminancia entre las imágenes que también pueden afectar a la precisión de registro de imágenes. El registro se implementa basado en bloques con el fin de lograr una transformación no rígida con precisión subpíxel. Imágenes de muestra de diferentes sensores, mostrando diversas distorsiones geométricas, son registradas para probar las distintas alternativas de registro de imagen basada en la intensidad. LTD supera a otros métodos; su alta precisión se puede lograr incluso utilizando pequeños bloques de búsqueda, lo que reduce sustancialmente el coste computacional.
Automated Co-Registration of Satellite Images through Luminance Transformation
This paper presents an extensive evaluation of a novel intensity-based image co-registration method called luminance transformed differences (LTD) which is compared with current alternatives. The proposed method suggests the use of the luminance transform operation (LTO) to reduce luminance differences between images that may well affect image registration accuracy. Registration is implemented in a block-based fashion in order to achieve a non-rigid transformation at a sub-pixel accuracy level. Sample images from different sensors, exhibiting various geometric distortions, are registered to test the various intensity-based image registration alternatives. LTD is found to outperform other methods; its high accuracy can be achieved even using small searching blocks which substantially reduce the computational cost. Résumé Cet article présente une évaluation complète d'une nouvelle méthode de recalage d'images appelée «luminance transformed differences» (LTD), qui est comparée avec d'autres méthodes usuelles. La méthode proposée utilise une opération de transformation de la luminance (LTO) pour réduire les différences de luminance entre images qui affectent la précision de recalage entre les images. Le recalage est mis en oeuvre par blocs afin de permettre une transformation non rigide avec une précision meilleure que le pixel. Quelques images acquises par différents capteurs, et présentant diverses distorsions géométriques, sont recalées afin de tester les différentes possibilités de recalage utilisant les intensités. La LRD s'avère être plus performante que les autres méthodes; sa haute précision peut même être obtenue en utilisant des blocs de recherche de petite taille, ce qui réduit considérablement le temps de calcul. Zusammenfassung Dieser Beitrag präsentiert eine umfangreiche Evaluierung eines neuartigen intensitätsbasierten Ansatzes zur Bildregistrierung mit Hilfe von Luminanz transformierten Differenzen (LTD). Die Nutzung der Luminanz Transformations Operation (LTO) soll die Luminanz Unterschiede zwischen Bildern reduzieren, die die Genauigkeit der Bildregistrierung beeinflussen können. Die Bildregistrierung erfolgt blockweise, um eine nicht-starre Transformation auf Sub-Pixel Niveau zu erreichen. Beispielbilder verschiedenster Sensoren, die unterschiedliche geometrische Verzerrungen aufweisen, wurden registriert, um verschiedene intensitätsbasierte Verfahren zur Bildregistrierung zu untersuchen. LTD schnitt dabei am besten ab; die nachgewiesene hohe Genauigkeit kann auch mit kleinen Suchblöcken und damit stark reduziertem Rechenaufwand erreicht werden. Resumen Este artículo presenta una amplia evaluación de un nuevo método de registro de imágenes basado en la intensidad llamado diferencias de transformación de luminancia (LTD) comparándose con las alternativas actuales. El método propuesto propone el uso de la operación de transformación de luminancia (LTO) para reducir las diferencias de luminancia entre las imágenes que también pueden afectar a la precisión de registro de imágenes. El registro se implementa basado en bloques con el fin de lograr una transformación no rígida con precisión subpíxel. Imágenes de muestra de diferentes sensores, mostrando diversas distorsiones geométricas, son registradas para probar las distintas alternativas de registro de imagen basada en la intensidad. LTD supera a otros métodos; su alta precisión se puede lograr incluso utilizando pequeños bloques de búsqueda, lo que reduce sustancialmente el coste computacional.
Automated Co-Registration of Satellite Images through Luminance Transformation
Gerçek, Deniz (author) / Çeşmeci, Davut / Kemal Güllü, M / Ertürk, Alp / Ertürk, Sarp
2016
Article (Journal)
English
Automated co-registration of satellite images through luminance transformation
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|Modeling sky luminance using satellite data to classify sky conditions
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