專利名稱：一種多光譜與高分辨率全色圖像融合方法研究的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于遙感圖像融合領(lǐng)域，采用一種基于光譜保持型的小波變換的圖像融合算法，將低分辨率多光譜圖像與高分辨率全色圖像進(jìn)行有效地融合。本發(fā)明不僅減少了光譜扭曲值，同時(shí)還能有效地提高空間分辨率。
背景技術(shù)：
圖像融合是信息融合中的一個(gè)重要的組成部分，它在醫(yī)學(xué)、遙感、計(jì)算機(jī)視覺、氣象預(yù)報(bào)及軍事目標(biāo)識(shí)別等方面的有著廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)于多衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，圖像融合的定義可描述為將不同類型傳感器獲取的同一地區(qū)的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行空間配準(zhǔn)，然后采用一定的算法將各影像數(shù)據(jù)中所含的信息優(yōu)勢(shì)或互補(bǔ)性有機(jī)地結(jié)合起來產(chǎn)生新影像數(shù)據(jù)的技術(shù)。圖像融合一般可以分為像素級(jí)融合、特征級(jí)融合和決策級(jí)融合三級(jí)。通過信息融合，將大大減少或抑制探測(cè)對(duì)象或環(huán)境解釋中可能存在的多義性、不完全性或不確定性，從而提高圖像分割、識(shí)別及解譯的能力，并用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。在遙感應(yīng)用領(lǐng)域中，單一傳感器圖像數(shù)據(jù)通常不能提取足夠得信息來滿足某些應(yīng)用的需要，它所能提取的信息是有限的、不完整的。因?yàn)槟繕?biāo)的特征是由包括電磁輻射在內(nèi)的所有表征媒介來表達(dá)，某一波段的電磁輻射圖像僅能表達(dá)與其相關(guān)的特征。而圖像數(shù)據(jù)融合可以得到更多的信息，減少理解的模糊性，提高遙感圖像數(shù)據(jù)的利用率。圖像數(shù)據(jù)融合不是簡(jiǎn)單的疊加，它產(chǎn)生新的、蘊(yùn)涵更多有價(jià)值信息的圖像。多傳感器圖像數(shù)據(jù)融合在測(cè)繪領(lǐng)域中的一個(gè)主要應(yīng)用就是通過高空間分辨率全色圖像和多光譜分辨率圖像的融合，得到高空間分辨率和多光譜分辨率的圖像，融合多波段和多時(shí)段的遙感圖像來提高目標(biāo)分類的準(zhǔn)確性；遙感數(shù)據(jù)中的光譜圖像含有豐富的光譜信息，高分辨率全色圖像具有很高的空間分辨率，將兩者進(jìn)行有效地融合，融合圖像不僅保留了光譜信息還具有較高的空間分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種遙感圖像融合的方法，使融合后的圖像在盡量保持多光譜圖像的光譜信息的同時(shí)，最大限度的提高圖像的空間分辨率。具體實(shí)現(xiàn)包括以下步驟(1)首先將高分辨率圖像(pan)與多光譜圖像(ms)進(jìn)行配準(zhǔn)，采用雙線性插值的方法對(duì)多光譜圖像進(jìn)行重采樣，將多光譜圖像配準(zhǔn)到高分辨率圖像上，使多光譜圖像具有與高分辨率圖像相同的空間分辨率。(2)對(duì)多光譜圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)，并將其RGB分量轉(zhuǎn)換為IHS分量。(3)為了防止在融合過程中引起的光譜扭曲，以多光譜圖像的I分量圖像作為參考，對(duì)高分辨率全色圖像做直方圖匹配，這樣就能減少融合過程中的光譜偏差。(4)對(duì)多光譜的I分量圖像與匹配后的高分辨率全色圖像進(jìn)行3層小波分解，得到各自的高頻與低頻分量，采用對(duì)高低分量不同的融合準(zhǔn)則對(duì)其進(jìn)行融合。(5)對(duì)融合后的圖像進(jìn)行3層小波逆變換，得到融合后的I分量圖像。(6)將得到的I分量圖像與多光譜圖像的H、S分量圖像進(jìn)行IHS逆變換，即得到最終的融合圖像。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于融合后的圖像光譜信息得到了較好的保持，同時(shí)空間分辨率得到的較大的提高。


圖1為本方法的融合算法模型；圖2為本方法與其他融合方法相比，所得到的不同結(jié)果，從圖中可以看出本文方法確實(shí)在光譜保持及空間分辨率的提高上都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明1.基于光譜保持型的小波變換圖像融合算法a) IHS變換的融合準(zhǔn)則IHS (Intensity,Hue, Saturation)分別表示色調(diào)、強(qiáng)度和飽和度。IHS變換的優(yōu)點(diǎn)是它能有效地將RGB模型中圖像的強(qiáng)度I分量與H、S分量相分離，利用高分辨率圖像代替多光譜圖像中的I分量可以增加圖像的細(xì)節(jié)信息，提高分辨率，但光譜信息會(huì)產(chǎn)生偏差。為了更加有效地將兩者進(jìn)行融合，保證在提高分辨率的同時(shí)減少光譜損失，本文利用多分辨率小波變換的方法將多光譜圖像的I分量與高分辨率圖像進(jìn)行分解，得到各自的高低頻系數(shù)，再根據(jù)其特征進(jìn)行不同準(zhǔn)則的融合，已達(dá)到更好的效果。b)小波變換的融合準(zhǔn)則融合準(zhǔn)則的選取是決定融合結(jié)果的關(guān)鍵因素，IHS變換方法的特點(diǎn)是高頻信息豐富，但光譜信息存在一定程度的損失。小波變換法最主要的功能就是在不改變圖像譜容量的前提下獲得最佳的分辨率，融合效果較好，但在一定程度上丟失了一些圖像中的邊緣信息。對(duì)多光譜圖像的I分量圖像和高分辨率圖像進(jìn)行小波分解，因?yàn)樾〔ɑ拈L(zhǎng)度決定融合后圖像的光滑程度，基于圖片質(zhì)量與算法運(yùn)算時(shí)間的考慮，這里小波分解級(jí)數(shù)選為3。1)低頻部分處理小波分解后的低頻部分代表了圖像的主要信息，低頻分量的融合方法大多采用加權(quán)平均法或是對(duì)小波系數(shù)取大取小的的方法。本文為了使圖像邊緣信息盡可能的清晰，對(duì)圖像X的尺度系數(shù)定義一個(gè)變量E為E (X，p) = (F1^Cn) 2 (X，p) + (F2*CN)2 (X，ρ) + (F3*CN)2 (X，ρ) (1)其中*表示卷積，ρ表示小波系數(shù)的空間位置，F(xiàn)1 = {{-1，-1，-1}，{2,2,2}, {-1，-1，-1}}，F(xiàn)2 = {{-1,2, -1}, {-1,2, -1}, {-1，-2，-1}}，F(xiàn)3 = {{-1,0, -1}, {0,4,0}, {-1，0，-1}}，X可代表pan圖像A，亦可表示ms圖像B。根據(jù)兩幅圖像的尺度系數(shù)分別計(jì)算出E(A，p)，E (B，ρ)，通過比較E (Α，ρ)和E (B，ρ)的大小來確定融合后的低頻系數(shù)，下式是低頻系數(shù)融合準(zhǔn)則
權(quán)利要求
1.本發(fā)明對(duì)遙感圖像中的多光譜與高分辨率全色圖像進(jìn)行有效融合，融合后的圖像不僅保持了多光譜圖像的光譜信息，并在此基礎(chǔ)上提高了圖像的空間分辨率；
2.在權(quán)利要求⑴的基礎(chǔ)上，利用IHS變換將多光譜圖像RGB模型中的強(qiáng)度I分量與色調(diào)H、飽和度S分量相分離，從而達(dá)到提高分辨率的目的，但此方法造成光譜損失嚴(yán)重；
3.以多光譜圖像的I分量圖像作為參考，對(duì)高分辨率全色圖像做直方圖匹配，這樣可以防止在融合過程中引起的光譜扭曲，減少融合過程中的光譜偏差；
4.利用Mallat小波變換對(duì)多光譜圖像的I分量圖像及高分辨率全色圖像進(jìn)行小波分解，對(duì)各自高低頻的分量采用不同方法的融合準(zhǔn)則進(jìn)行融合，小波變換在光譜保持方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)對(duì)低頻采用細(xì)節(jié)增強(qiáng)的方法，極大限度的提高了圖像的空間分辨率；
全文摘要
為了將低分辨率多光譜圖像與高分辨率全色圖像進(jìn)行有效地融合，提出了一種基于IHS變換結(jié)合小波變換的新的圖像融合算法。該方法將多光譜圖像的強(qiáng)度(I)分量圖像與高分辨率全色圖像進(jìn)行小波分解，根據(jù)各自的高低頻率特征進(jìn)行不同準(zhǔn)則的融合，將形成的新的高低頻率進(jìn)行小波逆變換得到新的I分量圖像，最后進(jìn)行IHS逆變換得到最終的融合圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法不僅減少了光譜扭曲值，同時(shí)還能有效地提高空間分辨率。
文檔編號(hào)G06T5/50GK102446351SQ20101050917
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者彭力, 溫黎茗 申請(qǐng)人:江南大學(xué)