تعریف کنتراست:
کنتراست(Contrast) در لغت به معنی تفاوت، تضاد یا تباین و در تصاویر ماهواره‌ای و سنجش از دور کنتراست، به معنی تفاوت در روشنایی و یا رنگ بین پیکسل‌ها یا عناصر یک تصویر است. در تصاویر کنتراست یا تفاوت درجات روشنایی پیکسل‌ها، سبب تشخیص پدیده‌ها از یکدیگر می‌شود.
به‌طور کلی تمایز و به تبع آن تشخیص وابسته به تفاوت است. در شب تشخیص یک انسان با لباس سفید(به‌دلیل تفاوت روشنایی لباس فرد با محیط پیرامون) بسیار ساده تر از تشخیص یک انسان با لباس مشکی می‌باشد و یا مثلا" چنان‌چه نمرات درس ریاضی دانش آموزان یک کلاس به یکدیگر نزدیک باشد، طبقه‌بندی دانش آموزان به سه سطح ضعیف، متوسط و قوی مشکل‌تر از حالتی که تفاوت نمرات دانش آموزان زیاد باشد.
وضعیت کنتراست تصاویر ماهواره‌ای:
محدوده(Range) درجات روشنایی و همچنین انحراف معیار و واریانس تصویر وضعیت کنتراست یک تصویر را مشخص می‌کند. هر چه این پارامترها در یک تصویر با قدرت تفکیک رادیومتریک مشخص بیشتر باشد، کنتراست آن تصویر بیشتر و در نتیجه تشخیص عوارض(Features) و طبقه‌بندی آن‌ها ساده‌تر است. لذا بررسی آماری تصاویر ماهواره‌ای اهمیت بسیار بالایی دارد. همچنین بررسی هیستوگرام تصویر و کشیدگی آن نیز گزینه مناسبی برای بررسی وضعیت کنتراست تصویر است.
افزایش کنتراست یکی از تکنیک‌های بارزسازی تصویر(Image Enhancement) بوده و در تفسیر چشمی و همچنین انتخاب مناطق آموزشی(Training site) در طبقه‌بندی نظارت شده تصاویر ماهواره‌ای نقش اساسی دارد.
همان‌گونه که می‌دانید یکی از خصوصیات تصاویر ماهواره‌ای، قدرت تفکیک رادیمتریک می‌باشد که هر چه بیشتر باشد، تفکیک عوارض ساده‌تر است. به‌طور مثال در یک تصویر با قدرت تفکیک مکانی 8 بیتی، درجات روشنایی از سیاه تا سفید، دو به توان 8(256) یعنی اعداد 0 تا 255 را می‌توانند به خود اختصاص دهند در حالی‌که در یک تصویر 12 بیتی، درجات خاکستری می‌تواند، اعداد 0 تا 4095 داشته باشند. و این افزایش قدرت تفکیک به معنای توانایی داشتن کنتراست بالا و تمایز بیشتر پدیده‌ها در تصاویر ماهواره‌ای می‌باشد.
همان‌گونه که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید، در تصویر بالا با وجود این‌که درجات روشنایی تصویر(DN) می‌تواند بین 0 تا 255 متغیر باشد، پدیده‌ها، تنها در محدوده کوچکی از اعداد دارای فراوانی بوده و لذا کنتراست تصویر مطلوب نمی‌باشد، بهبود کنتراست این تصویر در هیستوگرام(Histogram) سمت راست به‌خوبی قابل مشاهده است زیرا، محدوده درجات روشنایی استفاده شده در تصویر افزایش پیدا کرده است.
روش‌های بهبود کنتراست تصاویر:
به‌طور کلی بهبود کنتراست تصاویر ماهواره‌ای و البته همه انواع تصاویر، با بسط و یا کشیدن تصویر(Image stretching) انجام می‌شود به طور مثال چنان‌چه محدوده درجات روشنایی پدیده‌های یک تصویر 8 بیتی، از 30 تا 150 می‌باشد، با روش‌های بسط تصویر تلاش می‌کنیم، این محدوده را به 0 تا 255(حداکثر محدوده تصویر با قدرت تفکیک رادیومتریک خاص) ارتقا دهیم تا، هیستوگرام تصویر در عرض کشیده‌تر شود.
روش‌های کلی بسط تصویر(Image stretching):
دراين روش با استفاده از يك روش خطي كمترين درجه روشنایي به صفر و بيشترين درجه روشنایی قدرت تفكيك راديومتریک تصویر(به‌طور مثال در تصویر 8 بیتی، 255)تبديل مي گردد. واضح است كه كليه درجات روشناي تصوير دستخوش تغيير مي گردد.
در فرمول بالا:
DNout: درجه روشنايی محاسبه شده
DNin: درجه روشنايی تصوير ورودي
DNmin: درجه روشنایي حداقل تصویر
DNmax: درجه روشنایي حداکثر تصویر و
DNr: دامنه تغييرات درجه روشنايی قابل نمايش می‌باشد.
Int در فرمول بالا به معنی این است که نتیجه باید به‌صورت عدد صحیح ارایه گردد و اعداد اعشاری قابل قبول نمی‌باشد.
روش معادل‌سازی هیستوگرام(Histogram Equalization ):
در این روش علاوه بر استفاده از همه محدوده روشنایی( محدوده قدرت تفکیک رادیومتریک تصویر)، سعی می‌گردد، فراوانی همه درجات روشنایی هم برابر شود.
که در آن:
Bi فراوانی یا تعداد پیکسل‌های با درجه روشنایی DN=i بعد از تصحیح
HK فراوانی با درجات روشنایی DN=K
Hi فراوانی با درجات روشنایی DN=i
A=T/N
T تعداد کل فراوانی
N حداکثر درجات روشنایی
مانند حالت قبلی Int به معنی آن است که درجات روشنایی فقط باید به‌صورت اعداد صحیح ارایه گردد.
این روش زمانی به‌کار می‌رود که، کنتراست بخش‌های مشخصی از تصور پایین باشد. به‌طور مثال بخشی از تصویر مربوط در سایه قرار گرفته باشد.
چالش‌ها:
افزایش کنتراست تصاویر ماهواره‌ای با چالش‌های زیادی روبرو می‌باشد که تعدادی از آن‌ها موارد زیر می‌باشد:
