Advanced Pan Sharp Techniques with CUDA

Abstract

Uydu görüntüleme bir konumun yörüngeden görüntülenmesidir. Ancak bu görüntüleme tekniği genel olarak anlaşılan görüntülerden farklıdır. Görüntülerin elde edildiği uydular multispketral verilerin yakalanmasını ve kaydedilmesini sağlayan özel alıcılara sahiptir. Bu alıcılar Dünya yüzeyine (ya da her neresi isteniyorsa) ait ufak bir bölümden veri toplar. RGB renk uzayı ve pankromatik bant bu verilerden bazılarıdır. RGB renk uzayı ana renkler olarak da bilinen 3 temel renkten –kırmızı, mavi ve yeşil- oluşur. Herhangi bir renk bu üç rengin birleşiminden elde edilebilir. Bu renk uzayı bilgisayarlar, grafik kartları ve ekranlarda kullanılmaktadır. Pankromatik bant ise tek bir banttan oluşan ve geniş bant genişliğine sahip bir çeşit gri tonlamalı görüntüdür. Uydulardan yüksek çözünürlüklü multispektral görüntü elde etmek pahalı bir işlemdir. Ancak yüksek çözünürlüklü pankromatik görüntü elde etmek nispeten daha ucuzdur. Düşük çözünürlüklü multispektral görüntü ve yüksek çözünürlüklü pankromatik görüntü kullanılarak yüksek çözünürlüklü multispektral bir görüntü elde etmek mümkündür. Bu işlem pan keskinleştirme olarak adlandırılırken çıkan ürün ise pan keskinleştirilmiş görüntü olarak adlandırılmaktadır. Bu çalışmada, hedeflenen NVIDIA'nın ticari bir markası olan paralel hesaplama platformu ve programlama modeli CUDA üzerinde pan bileme tekniklerinin nasıl yapılacağının keşfedilmesidir. Çalışma boyunca üç adet pan keskinleştirme tekniği üzerinde uğraşılmıştır. Bu teknikler Basit Ortalama Algoritması, Brovey Dönüşümü ve Ton-Doygunluk—Değer (HSV) Dönüşümüdür. Çalışmaların sonucunda, işlemci (CPU) yerine grafik birimi (GPU) üzerinde bu algoritmaların uygulanmasının, görüntünün boyutu ve uygulanan algoritmanın doğasına göre değişiklik göstermekle beraber, verimli olduğu görülmüştür. Bu çalışmada farklı kaynaklardan elde edilen yirmi adet görüntü kullanılmış ve her bir görüntü için hızlanma (CPU-GPU oranı) elde edilmiştir.