[發(fā)明專利]一種基于替換分量擬合的全色與多光譜圖像融合方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310105565.1 | 申請日： | 2013-03-28 |
| 公開（公告）號： | CN103236047A | 公開（公告）日： | 2013-08-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 徐其志;李波;楊光;高峰 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京航空航天大學(xué) |
| 主分類號： | G06T5/50 | 分類號： | G06T5/50 |
| 代理公司： | 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251 | 代理人： | 楊學(xué)明;李新華 |
| 地址： | 100191*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 替換 分量 擬合 全色 光譜 圖像 融合 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種遙感圖像融合方法，尤其涉及一種基于替換分量擬合的全色與多光譜圖像融合方法，屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著遙感成像技術(shù)的不斷發(fā)展，世界各科技強國發(fā)射了越來越多的多傳感器衛(wèi)星，例如IKONOS、QuickBird、ALOS、WordView-2等衛(wèi)星同時搭載了全色與多光譜等傳感器。為了滿足我國遙感應(yīng)用的需求，在2012年發(fā)射了資源三號光學(xué)衛(wèi)星，首次實現(xiàn)了中國民用衛(wèi)星的多角度、多光譜綜合立體成像，獲取了大量的全色和多光譜遙感圖像。隨著我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)國家重大科技專項的推進，屆時將擁有數(shù)量更多、分辨率更高的多光譜和全色成像衛(wèi)星。
由于傳感器成像原理不同，單一全色圖像或單一多光譜圖像難以全面反映圖像中目標(biāo)的特性，具有一定的應(yīng)用局限制，因此需要對全色與多光譜圖像進行融合操作。全色與多光譜圖像融合是將同一地區(qū)的兩種圖像數(shù)據(jù)進行像素級合成，得到更加適合圖像解譯人員分析或機器處理的復(fù)合圖像。一般而言，全色與多光譜圖像融合必須滿足以下要求：融合圖像的光譜信息必須與多光譜圖像的光譜信息保持一致，即光譜保真；融合圖像的空間細(xì)節(jié)信息必須與全色圖像的空間細(xì)節(jié)信息保持一致，即空間細(xì)節(jié)保真。
迄今為止，研究人員已經(jīng)提出了大量的圖像融合方法，其中研究最為廣泛且應(yīng)用效果最好的方法是分量替換融合方法。它首先利用矩陣變換生成待替換分量和保留分量；然后對全色圖像和待替換分量進行匹配，使全色圖像的整體結(jié)構(gòu)信息與待替換分量的整體結(jié)構(gòu)信息保持一致；最后，利用匹配的全色圖像替換待替換分量，再進行矩陣逆變換得到融合圖像。根據(jù)矩陣變換類型的不同，分量替換融合方法可以分為基于IHS變換、基于PCA變換和基于Gram-Schmidt變換（GS變換）的分量替換融合方法。這些方法的優(yōu)點在于融合圖像的空間細(xì)節(jié)保真度高，但是同時存在著光譜失真的嚴(yán)重不足。因此，解決分量替換融合方法的光譜失真問題已成為當(dāng)前全色與多光譜圖像融合研究的熱點與難點。目前，研究人員側(cè)重于改進矩陣變換方法，以生成更好的待替換分量，即待替換分量的整體結(jié)構(gòu)信息與全色圖像的整體結(jié)構(gòu)信息處處相等。盡管如此，在部分圖像區(qū)域內(nèi)，二者的整體結(jié)構(gòu)信息仍然存在較大的差異，導(dǎo)致融合圖像的光譜出現(xiàn)嚴(yán)重失真。
在此背景下，研究一種可以有效避免融合圖像光譜和空間細(xì)節(jié)失真的高保真融合方法，有效地避免現(xiàn)有分量替換融合方法的光譜失真現(xiàn)象顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于替換分量擬合的全色與多光譜圖像融合方法。該方法通過矩陣變換、圖像做差和圖像平滑濾波操作實現(xiàn)多光譜與全色圖像的高保真融合，適應(yīng)性好。
為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案：
一種基于替換分量擬合的全色與多光譜圖像融合方法，包括如下步驟：
步驟（1）對全色圖像進行亮度線性拉伸，使全色圖像的方差σP與多光譜圖像的方差σMS相等；
步驟（2）將多光譜圖像插值成與全色圖像同樣分辨率的插值圖像MSr；
步驟（3）對多光譜插值圖像MSr進行矩陣變換，得到待替換分量與保留分量；
步驟（4）利用所述線性拉伸后的全色圖像減去所述的待替換分量，得到差值圖像Id，并對差值圖像Id進行高斯濾波，得到差值趨勢圖像Is；
步驟（5）將所述線性拉伸后的全色圖像與差值趨勢圖像Is相減，得到擬合的全色圖像；
步驟（6）利用所述擬合的全色圖像替換所述的待替換分量，并與保留分量一起進行矩陣逆變換，得到全色與多光譜融合圖像。
其中，在所述步驟（1）中，將全色圖像的像素值乘以進行線性亮度拉伸。
所述步驟（1）中，隨機選取一定數(shù)量的像素點來估計多光譜圖像的方差以及全色圖像的方差。
所述步驟（2）中，利用雙線性插值法進行圖像插值放大。
所述步驟（3）中，所述的矩陣變換為IHS變換、PCI變換、GS變換中的一種。
所述步驟（4）中，利用一維高斯濾波器G先對圖像按行進行平滑濾波，再利用所述一維高斯濾波器G的轉(zhuǎn)置GT對圖像按列進行平滑濾波。
所述步驟（4）中，一維高斯濾波器G的長度為13，G的尺度參數(shù)為3.33。
本發(fā)明所提供的基于替換分量擬合的全色與多光譜圖像融合方法具有如下的優(yōu)點：
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于北京航空航天大學(xué)，未經(jīng)北京航空航天大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201310105565.1/2.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
