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(diǎn)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(jìn)步,航測遙感技術(shù)從不同傳感器搜集而來的數(shù)據(jù),在時(shí)空、光譜分辨率和極化方式等方面,有各自不同的特點(diǎn),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(yīng)實(shí)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(diǎn)、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(jì)70年代，而進(jìn)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(shí)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(bǔ)，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(shù)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(shù)的一種，通過高級影像處理技術(shù)，對多源影像進(jìn)行復(fù)合，產(chǎn)生新的形象，以此達(dá)到消除冗余數(shù)據(jù)，彌補(bǔ)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(fù)合模型結(jié)構(gòu)，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(qiáng)影像信息的清晰度、可靠性進(jìn)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(jìn)行融合。遙感影像數(shù)據(jù)融合是指用數(shù)學(xué)方法，經(jīng)過嚴(yán)密準(zhǔn)確的計(jì)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(diǎn)的處理過程。要進(jìn)行這種技術(shù)融合，必須先將搜集到的原始影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)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(jìn)行處理，其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)便是對融合的影像進(jìn)行空間配準(zhǔn)。

2 航測內(nèi)業(yè)遙感影像融合的要點(diǎn)

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(gè)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(gè)中等級的融合，首先要將遙感數(shù)據(jù)根據(jù)特征進(jìn)行提取，然后對多源數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(gè)波段多光譜影像與高分辨率影像的乘積的比例運(yùn)算影像融合方法，被稱為色彩標(biāo)準(zhǔn)化融合，被廣泛運(yùn)用于不同傳感器的影像數(shù)據(jù)融合。其特點(diǎn)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?yàn)橹荒軐Χ喙庾V三個(gè)波段的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，此外它的融合影像容易被噪點(diǎn)影響，對高分辨率的零星細(xì)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(gè)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(gè)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(shù)演化而來的，經(jīng)檢驗(yàn)表明，對有一定亮度的影像進(jìn)行變換處理時(shí)，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(jì)特征的基礎(chǔ)上進(jìn)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(gòu)成，其變換是色度空間的變換，被認(rèn)定為圖像融合方法成熟的標(biāo)志。在色度學(xué)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(jì)算工作，得出一個(gè)分層后再將分離出來的影像明度用計(jì)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(qiáng)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(qiáng)地質(zhì)特征為構(gòu)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(xué)分析法，介于頻率域表達(dá)和函數(shù)空間域表達(dá)。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(dāng)于劃分高低頻濾波器，能將信號分解成高低頻細(xì)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(diǎn)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(jié)語

現(xiàn)在，多源遙感圖像的融合已經(jīng)成為一個(gè)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(diǎn)同時(shí)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(xì)節(jié)的功能，增強(qiáng)了多光譜成像結(jié)果，但是由于降低了頻譜導(dǎo)致圖像失真，不能顯示不同物體的細(xì)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(jié)合具體的情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，選取有代表性的試驗(yàn)方法，進(jìn)行遙感影像融合研究。

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