一種hcs結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法，對低空間分辨率的多光譜影像和高空間分辨率的全色影像進行影像配準，將多光譜影像重采樣至與全色影像相同像元尺寸，裁剪得到相同圖幅范圍的多光譜影像和全色影像等待融合；對多光譜影像進行HCS變換得到強度分量和若干角度分量；對強度分量和全色影像采用小波基進行多層二維小波分解，得到強度分量信號和全色信號；以權(quán)重將強度分量和全色信號在信號級別上加權(quán)求和，得到融合信號；采用小波基對融合信號進行多層二維小波重構(gòu)，得到增強后的強度分量；對增強后的強度分量使用角度分量進行分解得到最終融合影像。本發(fā)明在接近完美地保留多光譜數(shù)據(jù)的光譜信息的同時，增強了融合結(jié)果的影像信息質(zhì)量。
【專利說明】一種HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及遙感影像處理數(shù)據(jù)融合領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于HCS變換，并結(jié) 合了小波理論進行增強的遙感影像融合方法。 技術(shù)背景
[0002] 隨著空間技術(shù)和遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，各式各樣的資源衛(wèi)星不停地提供著各種類 型的遙感影像數(shù)據(jù)。而近年來的遙感影像數(shù)據(jù)大多采用低空間分辨率的多光譜影像配合 高空間分辨率的全色影像的數(shù)據(jù)生產(chǎn)模式，以達到使產(chǎn)品兼顧多光譜和高空間分辨率的目 的。為此，采用適當(dāng)?shù)倪b感影像融合技術(shù)以得到同時具有多光譜和高空間分辨率實驗材料 的過程已經(jīng)基本成為影像預(yù)處理的一個環(huán)節(jié)，這也促使遙感影像融合技術(shù)得到了快速發(fā) 展。
[0003] 遙感影像融合可分為像素級融合、特征級融合和決策級融合。其中像素級融合方 法發(fā)展至今已成為使用最為廣泛，理論較為成熟的融合方法，其中典型代表有IHS融合、 PCA融合、小波融合、濾波融合、比值法、乘積法等等。至近年來HCS變換的引入，影像融合領(lǐng) 域開辟了一類新的具有高光譜保持性的融合技術(shù)。然而這類融合方法沒有考慮影像中的空 間信息，對空間細節(jié)的增強能力有限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有的基于HCS變換影像融合的不足，本發(fā)明提出一種基于HCS變換并且 結(jié)合了小波變換的融合方法，該融合方法能夠在近乎完美的保留原始數(shù)據(jù)光譜信息的同 時，盡可能增強融合結(jié)果的空間信息質(zhì)量。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0006] -種HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法，包括：
[0007] 對低空間分辨率的多光譜影像和高空間分辨率的全色影像進行影像配準，并將低 空間分辨率的多光譜影像重采樣至與高空間分辨率的全色影像相同像元尺寸，裁剪得到相 同圖幅范圍的多光譜影像和全色影像等待融合；
[0008] 對低空間分辨率的多光譜影像進行HCS變換得到強度分量和若干角度分量；
[0009] 對強度分量和高空間分辨率的全色影像采用某一小波基進行多層二維小波分解， 得到強度分量信號和全色信號；
[0010] 以一定權(quán)重將強度分量信號和全色信號在信號級別上進行加權(quán)求和，得到融合信 號；
[0011] 采用對應(yīng)的小波基對融合信號進行多層二維小波重構(gòu)，得到增強后的強度分量；
[0012] 對增強后的強度分量使用之前得到的若干角度分量進行分解得到最終融合影像。
[0013] 優(yōu)選地，所述的對低空間分辨率的多光譜影像進行HCS變換得到強度分量的方法 為：
[0014] { x N} = { x 1； x 2,, x j,..., x n}

【權(quán)利要求】
1. 一種HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法，其特征在于，包括：
51. 對低空間分辨率的多光譜影像和高空間分辨率的全色影像進行影像配準，并將低 空間分辨率的多光譜影像重采樣至與高空間分辨率的全色影像相同像元尺寸，裁剪得到相 同圖幅范圍的多光譜影像和全色影像等待融合；
52. 對低空間分辨率的多光譜影像進行HCS變換得到強度分量和若干角度分量；
53. 對強度分量和高空間分辨率的全色影像采用一小波基進行多層二維小波分解，得 到強度分量信號和全色信號；
54. 采用權(quán)重將強度分量信號和全色信號在信號級別上進行加權(quán)求和，得到融合信 號；
55. 采用與所述步驟S3中相同的小波基對融合信號進行多層二維小波重構(gòu)，得到增強 后的強度分量；
56. 對增強后的強度分量使用若干角度分量進行分解得到最終融合影像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法，其特征在于，所述步 驟S2中， 對低空間分辨率的多光譜影像進行HCS變換得到強度分量的方法為： { xN} = { X 1； x2,. . . , X J,. . . , xn}
式中：I表示強度分量，n表示多光譜數(shù)據(jù)的波段總數(shù)；{xN}表示原始多光譜數(shù)據(jù)單一 波段集，集合內(nèi)共有n個波段，x ,表示第i個波段的原始多光譜數(shù)據(jù)； 對低空間分辨率的多光譜影像進行HCS變換得到若干角度分暈的方法為：
式中：(爐N_^表不角度分量的集合，集合內(nèi)共有n-1個角度分量，表不第k個角度分 量；k取值范圍為1、2、3、…、n-1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法，其特征在于，所述步 驟S3中，對強度分量和高空間分辨率的全色影像采用一小波基進行多層二維小波分解，得 到強度分量信號和全色信號的步驟為： 1) 采用一小波基對強度分量和高空間分辨率的全色影像進行一層二維小波分解，分別 得到強度分量和高空間分辨率全色影像的高頻信號和低頻信號； 2) 依次采用相同小波基對強度分量的低頻信號和全色影像的低頻信號進行下一層二 維小波分解，分別得到強度分量低頻信號和全色影像低頻信號的高頻信號和低頻信號； 3) 重復(fù)步驟2)，不斷對最底層的強度分量的低頻信號和全色影像的低頻信號進行下 一層二維小波分解，直至分解層數(shù)達到指定分解層數(shù)要求。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法，其特征在于，對強度 分量和高空間分辨率的全色影像采用某一小波基進行多層二維小波分解，得到強度分量信 號和全色信號之前還包括：選取用于小波分解的小波基和指定分解層數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法，其特征在于，所 述步驟S4,采用權(quán)重將強度分量信號和全色信號在信號級別上進行加權(quán)求和，得到融合信 號之前還包括： 根據(jù)強度分量信號與全色信號的信號特性，獲取融合所需的權(quán)重。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法，其特征在于，采用與 所述步驟S3中相同的小波基對融合信號進行多層二維小波重構(gòu)，得到增強后的強度分量 的方式為： 依次采用對應(yīng)的小波基對融合信號最底層的高頻信號和低頻信號進行二維小波重構(gòu)， 得到上一層的低頻信號； 重復(fù)上述步驟，進行逐層信號的重構(gòu)，直至得到最頂層的增強后的強度分量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的HCS結(jié)合小波變換的遙感圖像融合方法，其特征在于，所述步 驟S6,對增強后的強度分量使用若干角度分量進行分解得到最終融合影像的方法為：
式中表示增強后的強度分量，n表示多光譜數(shù)據(jù)的波段總數(shù)；X丨表示第1個波段 的融合結(jié)果，以表示第h個波段的融合結(jié)果，匕表示最后一個波段的融合結(jié)果；％表示第 h個角度分量，h取值范圍表示2、3、4、…、n-1。
【文檔編號】G06T5/50GK104346790SQ201410607032
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】劉凱, 劉洋, 柳林 申請人:中山大學(xué)