Metaheuristic pansharpening based on symbiotic organisms search optimization
Ortak yaşam arama algoritması tabanlı metasezgisel pan-keskinleştirme
- Tez No: 633410
- Danışmanlar: PROF. DR. OĞUZ GÜNGÖR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 176
Özet
Bazı teknik ve teknik olmayan nedenlerden dolayı, yüksek uzamsal çözünürlüklü uzaktan algılanmış görüntüler elde etmek her zaman mümkün olamamaktadır. Pan-keskinleştirme işlemi bu problem için etkin bir çözüm sunmaktadır. Pan-keskinleştirmenin temel amacı yüksek uzamsal çözünürlüklü bir pankromatik görüntüdeki uzamsal detayları uzamsal çözünürlüğü daha düşük olan başka bir çok bantlı görüntüye aktararak pankromatik görüntü ile aynı uzamsal detay kalitesine sahip bir çok bantlı görüntü üretmektir. Birçok pan-keskinleştirme yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemler içinden bileşen değişimi tabanlı yöntemler basit yapıları ve görüntü keskinleştirme yetenekleri sayesinde öne çıkmaktadır. Ancak, bileşen değişimi tabanlı yöntemler, girdi pankromatik görüntü ile girdi çok bantlı görüntünün bantlarından hesaplanan yoğunluk bileşeni arasında tutarsızlıklara neden oldukları için, girdi çok bantlı görüntünün renk yapısını bozma eğilimindedir. Renk bozulmalarını en aza indirmek için, girdi çok bantlı görüntünün her bir bandının yoğunluk bileşenine katkısını kestirebilen çeşitli yaklaşımlar geliştirilmiştir. Önceki girişimler, renk kalitesinin iyileştirilmesinin belirli bir dereceye kadar uzamsal bozulmaya neden olduğu gerçeğini ortaya koymaktadır, bu da bileşen değişimi tabanlı pan-keskinleştirme yöntemlerinin sunduğu spektral ve uzamsal kalite arasındaki en iyi dengeyi bulmak için daha mantıklı çözümlere ihtiyaç duyulduğu anlamına gelmektedir. Bu nedenle, literatürde ilk defa, bu tez kapsamında girdi çok bantlı görüntünün her bir bandına optimum ağırlığın kestirimi için en güçlü metasezgisel algoritmalardan biri olan ortak yaşam arama (SOS) algoritmasının kullanılması önerilmiştir. Önerilen prosedür ile bileşen değişimi tabanlı synthetic variable ratio (SVR) ve intensity-hue-saturation (IHS) ile ayrık wavelet dönüşümü (DWT) yöntemlerini içinde barındıran hibrit bir yöntem tarafından kullanılan yoğunluk bileşenlerinin optimize edilmesi amaçlanmaktadır. Ayrıca, bu tez kapsamında SOS algoritmasının çok amaçlı versiyonu (MOSOS) kullanılarak SVR ve IHS-DWT yöntemlerinin sunduğu renk ve uzamsal detay kalitesi arasındaki en iyi dengenin sağlanması önerilmiştir. MOSOS algoritmasının bu iki pan-keskinleştirme yöntemi ile birlikte kullanılması arzu edilen renk ve uzamsal detay kalitesine sahip pan-keskinleştirilmiş görüntüler üretilebilmesine olanak sağlamıştır. Önerilen SOS-SVR, SOS-IHS-DWT, MOSOS-SVR ve MOSOS-IHS-DWT yöntemlerinin performansları çeşitli özelliklere sahip dört test bölgesinde niteliksel ve niceliksel olarak bazı sık kullanılan pan-keskinleştirme yöntemlerinin performansları ile karşılaştırılmıştır. Önerilen SOS-SVR ve SOS-IHS-DWT yöntemlerinin renk kalitesinin korunumunda ve uzamsal detayların aktarımında kullanılan diğer geleneksel yöntemlere göre daha başarılı oldukları sonucuna varılmıştır. Ayrıca, önerilen MOSOS-SVR ve MOSOS-IHS-DWT yöntemlerinin renk ve uzamsal detay kalitesi arasındaki en iyi dengeyi sağlamayı ve istenilen renk ve uzamsal detay kalitesine sahip görüntüler üretmeyi başardığı görülmektedir. Aynı zamanda bu yöntemlerin oldukça iyi renk ve uzamsal detay kalitesine sahip görüntüler üretebildikleri sonucuna varılmıştır. Performans değerlendirmeleri önerilen bütün yöntemlerin sadece tek bir algılayıcı tarafından üretilen görüntülerde değil, farklı algılayıcılar tarafından üretilen görüntülerde de başarılı olduklarını göstermektedir. Ayrıca önerilen yöntemlerin düşük kontrastlı görüntülerde ve aralarında yüksek bir uzamsal çözünürlük farkı bulunan görüntülerde de başarılı oldukları görülmektedir. SOS algoritmasının pan-keskinleştirme performansına etki edebilecek algoritmaya özgü bir parametre kullanmaması bu algoritmanın kullanıcı müdahalesi olmadan pan-keskinleştirme işleminde kullanılabilmesini sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Due to some technical and non-technical reasons, it may not always be possible to obtain remotely-sensed images of high spatial resolution. Pansharpening offers a robust solution for this problem. Pansharpening aims to transfer the spatial detail content of a high spatial resolution panchromatic (PAN) image into a lower spatial resolution multispectral (MS) image, producing an MS image of the same spatial detail quality as the PAN image. A wide range of pansharpening methods have been proposed so far. Of all, the component substitution (CS)-based pansharpening methods draw attention owing to their simplicity and ability to sharpen images. However, the CS-based methods tend to distort the colour features of the input MS images, due to the inconsistencies between the input PAN image and the intensity component computed from the input MS bands. A wide variety of approaches have been developed to estimate the contributions of the input MS bands on the intensity component to minimize the colour distortion. The previous attempts revealed the fact that improving the colour quality causes spatial distortion to a certain degree, which means that more robust solutions are needed to find the best balance between the spectral and spatial quality offered by the CS-based pansharpening methods. Hence, this thesis, for the first time in the literature, proposed to use the symbiotic organisms search (SOS) algorithm, one of the most powerful metaheuristic optimization algorithms, to estimate a weight for each input MS band in order to optimize the intensity components used by the CS-based synthetic variable ratio (SVR) method and a hybrid method that includes both the intensity-hue-saturation (IHS) and discrete wavelet transform (DWT) methods. This thesis also proposed to use the multi-objective version of the SOS algorithm (MOSOS) to find the best compromise between the spatial and spectral fidelity offered by the SVR and IHS-DWT methods. Using the MOSOS algorithm with these methods also enabled the production of pansharpened images of required spectral or spatial quality. The performance of the proposed SOS-SVR, SOS-IHS-DWT, MOSOS-SVR and MOSOS-IHS-DWT methods were qualitatively and quantitatively compared against some of the very popular pansharpening methods in four test sites with different characteristics. The results showed that the SOS-SVR and SOS-IHS-DWT methods presented a superior colour preservation and spatial detail transfer performance, compared to the other methods used. It was also concluded that the proposed MOSOS-SVR and MOSOS-IHS-DWT methods succeeded in finding the best balance between the spectral and spatial quality; and in producing images of required spectral and spatial quality. These methods were also found to be very successful in producing images of extreme colour and spatial detail quality. The evaluations also revealed that the proposed methods did not show a very good performance on single-sensor input images, but also on multi-sensor input images. They were also found to be able to handle low-contrast images and input images with a high spatial resolution ratio difference. The SOS algorithm does not use any algorithm-specific parameters that may affect the pansharpening performance, which makes it very appropriate for pansharpening process, avoiding analyst intervention.
Benzer Tezler
- Metasezgisel yöntemler ve model tabanlı veri analizi problemlerinde uygulamaları
Metaheuristic methods, applications to modeling and analysis of numerical data
ÖZLEM İMİK ŞİMŞEK
Doktora
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİnönü ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ BAYKANT ALAGÖZ
- Sezgisel PID kontrolör tasarımı ve DC motor simülasyonu
Metaheuristic PID controller design and simulation of DC motor
ABDULMUTALİP YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolFırat ÜniversitesiYazılım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SONER ÖZGEN
PROF. DR. ERKAN TANYILDIZI
- Metaheuristic approaches for bi-objective stochastic optimizaton of a grid-connected decentralized energy system
Şebekeye bağlı merkezi olmayan enerji sistemlerinin iki amaçlı rassal eniyilemesi için metasezgisel yaklaşımlar
BÜŞRA ÖKTEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞE SELİN KOCAMAN
YRD. DOÇ. DR. ÖZLEM KARSU
- Ortak sunuculu bağımsız paralel makina çizelgeleme problemine sezgisel yaklaşım
Metaheuristic approach to unrelated parallel machine scheduling problem with a common server
GÜLÇİN BEKTUR
Doktora
Türkçe
2017
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TUĞBA SARAÇ
- Development of a novel candidate solution quality prediction approach to artificial algae algorithm
Yapay alg algoritması için yeni bir aday çözüm kalite tahmin yaklaşımı geliştirilmesi
ABDULKERIM MOHAMMED YIBRE
Doktora
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSelçuk ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SERVET KIRAN