張弦 黎穗

(江西省地理國情監(jiān)測遙感院,江西南昌 330052)

航測內(nèi)業(yè)中遙感影像融合的要點分析

張弦 黎穗

(江西省地理國情監(jiān)測遙感院,江西南昌 330052)

隨著社會的發(fā)展和科技進步,航測遙感技術從不同傳感器搜集而來的數(shù)據(jù),在時空、光譜分辨率和極化方式等方面,有各自不同的特點,因而對這些數(shù)據(jù)的有效利用也出現(xiàn)了新的問題,已經(jīng)不能適應實際工作的需要。本文通過研究多源遙感影像的融合過程,探析多種遙感影像融合方法本身的特點、存在的不足,來分析航測內(nèi)業(yè)遙感影像融合的方法具有非常重大的意義。

航測內(nèi)業(yè) 遙感影像 融合方法

數(shù)據(jù)融合的概念最早出現(xiàn)在上世紀70年代，而進入90年代以后，隨著多種遙感衛(wèi)星的發(fā)射成功，不同空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率的遙感影像都能夠被獲取，雖然它們之間可以形成優(yōu)勢互補，但是數(shù)據(jù)的處理量太大，給研究工作帶來很大的困難，所以如何有效整合這些數(shù)據(jù)，以便獲得更豐富的信息成為非常重要的研究課題。遙感影像融合技術的出現(xiàn)，為解決這一課題提供了新的方法。它作為信息融合技術的一種，通過高級影像處理技術，對多源影像進行復合，產(chǎn)生新的形象，以此達到消除冗余數(shù)據(jù)，彌補單一數(shù)據(jù)的不足，提高信息的協(xié)調(diào)能力等目的。

1 多源遙感影像融合概述

(1)多源遙感影像融合的概念。多源遙感影像融合是指通過一種復合模型結構，融合不同傳感器提供的遙感影像數(shù)據(jù)信息，消除傳感器之間的矛盾和冗雜，然后經(jīng)過相互配合，增強影像信息的清晰度、可靠性進而使用率，從而形成完整統(tǒng)一的信息描述，其最主要的目的就是提高數(shù)據(jù)的使用效率，取得更好的處理效果。

(2)對遙感影像數(shù)據(jù)進行融合。遙感影像數(shù)據(jù)融合是指用數(shù)學方法，經(jīng)過嚴密準確的計算，得到分辨率較低的多光譜數(shù)據(jù)和分表率高的全色數(shù)據(jù)，這兩種原始影像數(shù)據(jù)優(yōu)點的處理過程。要進行這種技術融合，必須先將搜集到的原始影像數(shù)據(jù)進行預處理融合，接著將原始影像中有問題的掃描線和噪聲消除，來提高融合效果。通過對融合影像中的邊緣、紋理等信息進行處理，其中非常重要的一個環(huán)節(jié)便是對融合的影像進行空間配準。

2 航測內(nèi)業(yè)遙感影像融合的要點

遙感影像融合的方法對融合效果的作用是非常明顯的。根據(jù)影像融合水平大致可以分為三個層次，分別是像素級、特征級和決策級融合。其中像素級融合可以盡可能的保留信息，并且精確度最高，是三種研究中最成熟的一級。特征級融合是一個中等級的融合，首先要將遙感數(shù)據(jù)根據(jù)特征進行提取，然后對多源數(shù)據(jù)進行分類、聚集和綜合，等到出現(xiàn)特征向量后將其融合。決策級融合是目前最該水平的融合方式，它是通過說明數(shù)據(jù)的屬性，然后對數(shù)據(jù)進行融合處理，為控制或者決策提供依據(jù)，但是它的信息損失量大，精度太低。所以本文主要對像素級的融合方法進行研究，它主要包括Brovey變換、乘積變換、主成分變換、HIS變換和小波變換五種形式。

(1)Brovey變換。該方法主要是通過歸一化后的三個波段多光譜影像與高分辨率影像的乘積的比例運算影像融合方法，被稱為色彩標準化融合，被廣泛運用于不同傳感器的影像數(shù)據(jù)融合。其特點是簡化了圖像轉(zhuǎn)換的系數(shù)，最大程度的保留多光譜數(shù)據(jù)信息。但是它也有自身的不足，因為只能對多光譜三個波段的數(shù)據(jù)進行融合處理，此外它的融合影像容易被噪點影響，對高分辨率的零星細節(jié)保留也太多了。

(2)乘積變換。該方法是通過乘積組合法，合成兩類遙感影像信息。具體過程是把多波段圖像中的一個波段值與高分辨率數(shù)據(jù)的乘積轉(zhuǎn)換成融合后的波段值。

即B=i-new=Bi-m*B-h

其中，B=i-new表示融合以后的波段數(shù)值(i=1，2，3，……，n)，而Bi-m則表示多波段影像中的任何一個波段數(shù)值，而B-h表示分辨率很高的遙感信息。乘積是利用Crippen的分析技術演化而來的，經(jīng)檢驗表明，對有一定亮度的影像進行變換處理時，只有乘積變換可以保證它的色彩不會發(fā)生改變。

(3)主成分變換。主成分變換是在遙感影像統(tǒng)計特征的基礎上進行的多波段影像正交線性變化。其格式是：Mpca=TM。公式中的Mpca是多光譜影像M經(jīng)過主成分變換得到的主成分影響，T是主成分正變換的矩陣。其反變換格式是G=T1Mpca，公式中的G代表融合后的影像，T1代表反變換矩陣，是正變換矩陣的逆襲表現(xiàn)。

(4)HIS變換。該方法是融合多源遙感圖像、也是融合算法中最常用的一種。由于HIS有明亮度、色調(diào)和飽和度等因素構成，其變換是色度空間的變換，被認定為圖像融合方法成熟的標志。在色度學上，它是通過分離的影像明度和高分辨率的影像數(shù)據(jù)，開展替換和計算工作，得出一個分層后再將分離出來的影像明度用計算的方式變換，接著變換替換后的明度、色調(diào)以及飽和度三分量圖像，最后生成RGB的融合數(shù)據(jù)成果。使用該方法處理后增強了遙感影像融合的飽和度，對圖像質(zhì)量和分辨率有了很大地提高，一般用于增強地質(zhì)特征為構造等信息的提取工作。

(5)小波變換。遙感影像融合中的小波變換方法是一種新起的教學分析法，介于頻率域表達和函數(shù)空間域表達。使用此方法后，就能將原始圖像分解成不同空間頻率、分辨率和方向性子圖像。所以它的作用相當于劃分高低頻濾波器，能將信號分解成高低頻細節(jié)、紋理信息，并且原始信號中的信息被完美保存下來，而不會丟失。其優(yōu)點是具有變焦性、靈活性和信息保持性。圖像融合的目的是將圖像具備全色數(shù)據(jù)的搞空間分辨率以及多光譜數(shù)據(jù)的色彩信息，以此提高圖像的可識別性。

3 結語

現(xiàn)在，多源遙感圖像的融合已經(jīng)成為一個非常重要的研究課題，對該課題采取的研究方法，有自己的優(yōu)點同時也有自己的不足之處。其中PCA融合圖像的方法雖然提高了空間細節(jié)的功能，增強了多光譜成像結果，但是由于降低了頻譜導致圖像失真，不能顯示不同物體的細節(jié)。所以，對航測內(nèi)業(yè)遙感影像融合方法的研究還有很長的路要走，特別是要結合具體的情況進行實驗，選取有代表性的試驗方法，進行遙感影像融合研究。

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