Satellite-image fusion using Brovey transform and spectral richness calibration on heterogeneous computing CPU/GPU

• Restrepo Rodríguez, Andrés Ovidio ^[1] ; Vera Parra, Nelson Enrique ^[1] ; Medina Daza, Rubén Javier ^[1]
  1. [1] Universidad Distrital Francisco José de Caldas

     Universidad Distrital Francisco José de Caldas

     Colombia

     
• Localización: Investigación e Innovación en Ingenierías, ISSN-e 2344-8652, Vol. 9, Nº. 2 (Julio - Diciembre), 2021, págs. 7-25
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Fusión de imágenes satelitales usando la trasformada de Brovey y enriquecimiento espectral sobre computación heterogénea CPU/GPU
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• Resumen
  • español

    La fusión de imágenes satelitales proporciona un contexto potencialmente aplicable en el desarrollo de proyectos en diversos campos como agricultura, hidrología, medio ambiente, emergencias producidas por catástrofes naturales como inundaciones e incendios forestales. Sin embargo, cuando se trabajan imágenes con grandes dimensiones el tiempo de respuesta para llevar a cabo esta tarea crece significativamente. Por esta razón, este estudio tiene como propuesta, la implementación de la transformada de Brovey como técnica de fusión de imágenes junto con un ajuste de riqueza espectral sobre una arquitectura de computación heterogénea CPU/GPU utilizando un modelo de procesamiento paralelo masivo, el cual fue implementado mediante CUDA. La evaluación de esta implementación evidenció un Speed-up de hasta 532X en el proceso de fusión de una imagen de 8192 píxeles. En cuanto a calidad de la imagen obtenida, al obtener el coeficiente de correlación entre la imagen fusionada y la pancromática, se obtuvo un promedio de detalle espacial por banda del 0.9714 en un espacio de color (R,G,B).

  • English

    Satellite image fusion provides a context for potential applications in several fields such as agricultural development, hydrology, environmental studies, and natural disaster actions plans. However, when dealing with large-size images, the time required for the fusion process grows significantly. To reduce processing delays, the present study proposes the use of the Brovey transform as an image-fusion technique together with a spectral richness calibration stage. The proposal makes use of a CPU/GPU heterogeneous computing architecture based on mass parallel processing, conducted with CUDA. The fusion process of a 8192-pixel image evinced a speed-up of 532X. Regarding the quality of the resulting image, a per-band average correlation coefficient of 0.9714 (spatial detail) was obtained when comparing the fused and panchromatic images in an (R,G,B) color space.