[發明專利]基于多尺度分析的高光譜數據空間分辨率增強方法

無效

• 申請號: 201210017585.9
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102609916A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 鄒斌;汪玫村;張鈞萍;張瀟;唐文彥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及一種高光譜數據空間分辨率增強方法。

背景技術

“嫦娥一號”是我國發射的第一個月球軌道探測器，是中國月球探測工程“繞”、“落”、“回”發展戰略的第一步。由嫦娥一號搭載的干涉成像儀所獲取的IIM數據具有高光譜數據的一般特點，即高的光譜分辨率與低的空間分辨率。因此，高光譜數據能夠獲得表征其物理屬性的光譜信息，但是空間分辨率與其他相比明顯不足，所提供的空間結構信息通常不能滿足應用需求。為了更好地進行物質探測及空間信息系統的構建、為二期工程提供更多、更完整、更有價值的月球環境的參考數據，如何在保留光譜信息的前提下增強高光譜數據的空間分辨率具有重要的科研與現實意義。

由于空間分辨率增強的廣義定義為：在現有成像系統的條件下，采取某種軟件方法突破其成像極限，從而獲取更高空間分辨率的圖像技術。近年來，對于高光譜圖像增強的研究主要集中于幾種方法：基于多源信息融合的高光譜分辨率增強方法、基于混合像元的高光譜分辨率增強方法與基于插值的高光譜分辨率增強方法。本發明屬于多源信息融合范疇。

進而，關于多源信息融合的定義多種多樣，概括來說是一個多級、多層面的數據處理過程。針對嫦娥一號高光譜數據而言，由嫦娥一號搭載的CCD立體相機，拍攝所得光學影像清晰。干涉成像光譜儀主要是用來探測月球上的礦物成分和分布狀況，CCD立體相機為重構月球表面立體圖像提供原始的月表二維圖像。如果能將它們聯合應用，對于月表情況的了解將更有價值。由于不同傳感器的成像機理不同，工作波段不同，所以不同傳感器獲得的同一場景的多幅圖像之間具有信息的冗余性和互補性。因此，利用CCD和成像光譜儀取得數據進行聯合處理，獲取圖像空間、光譜等多種信息，對觀測區域有一個更加全面、清晰、準確的理解與認識，對工程后續的進行重要意義。一般多源信息融合方法包括高通濾波融合(保留原始高光譜影像低頻，以輔助光學圖像高頻替換高光譜高頻信息)、IHS變換、小波變換等基本方法。但是，由于高光譜數據想要在保留光譜信息的前提下增強高光譜影像的空間分辨率，所得效果并不盡如人意。Ranchin和Wald設計了一種基于ARSIS概念的高光譜分辨率增強方法，ARSIS來源于法文，意為通過增加結構提高空間分辨率，它為提高多光譜圖像空間分辨率的提供一個開放的框架，為更好地研究基于多尺度分析的分辨率增強方法奠定了基礎。

發明內容

本發明是為了解決現有的高光譜數據空間分辨率低的問題，從而提供一種基于多尺度分析的高光譜數據空間分辨率增強方法。

基于多尺度分析的高光譜數據空間分辨率增強方法，它由以下步驟實現：

步驟一、采用干涉成像光譜儀拍攝一幅IIM圖像，獲得IIM高光譜數據，作為原始高光譜立方體；所述高光譜立方體為低空間分辨率LR圖像；

采用CCD立體相機拍攝一幅CCD圖像，將所述CCD圖像與所獲得的IIM圖像進行配準，得到配準的CCD光學影像，并作為配準的光學輔助圖像；CCD圖像為高空間分辨率HR圖像；

步驟二、通過多尺度模式MSM將步驟一中獲得的IIM高光譜立方體進行分解，并分別給出不同尺度的低頻影像與三個不同方向的高頻影像，所獲得低頻影像用A_LR表示，高頻影像用Z＝H，V，D表示，H、V和D分別代表水平、垂直和對角線分量；所述配準的CCD光學影像的分解級別較配準的IIM高光譜數據的分解級別高一個尺度，得到低頻影像與三個不同方向的高頻影像，獲得低頻影像用A_HR表示，高頻影像用Z＝H，V，D表示，H、V和D分別代表水平、垂直和對角線分量；

分解得到的高低頻小波系數顯示出來就是高低頻影像；

步驟三、將光譜最小化注入模型引入波段間相互構造模式IBSM；具體為：

對高光譜立方體分別在32個波段中進行多尺度分解，在每個波段中的分解過程相同，具體為：將第k波段的高光譜數據與小波分解后的CCD圖像進行以下操作，其中k＝1，2，...，32，