[發明專利]一種衛星遙感影像融合方法

有效

• 申請號: 201310667191.2
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN103942769B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發明（設計）人: 余順超;盧敬德;劉超群;余文波
• 申請（專利權）人: 珠江水利委員會珠江水利科學研究院
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T5/00;G06T7/40
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明涉及衛星遙感圖像處理研究領域，特別涉及一種衛星遙感影像融合方法。

背景技術

廣義的遙感影像增強包括圖像的輻射糾正、波段組合、波段運算、濾波、去噪、色彩變換、直方圖調節等圖像處理技術。狹義的圖像增強特指對經過輻射糾正、波段組合的圖像進行直方圖調節的過程。傳統的影像增強方法有分段線性拉伸、調節亮度/對比度調節、色彩平衡、色階和曲線調節等。在影像增強處理過程中應遵循一定的原則，主要包括以下幾點：（1）差異性原則：圖像增強處理以突出不同地物間的差異為基本原則。（2）清晰性原則：根據影像的分辨率，制作的相應比例尺的遙感圖不發虛。（3）適中性原則：在改善高亮地物和黯淡地物反差的基礎上，盡可能多的保留原有色彩、紋理、對比度，尤其是高亮地物的細節和黯淡地物的層次差異，在色彩、亮度、對比度之間尋求整體平衡。

遙感影像融合是傳統影像增強技術的最新發展，是遙感圖像處理技術的一個專門技術領域，目前已經發展了一系列方法。從融合原理來看大致可以分成以下三個基本類別：

1.基于信號分析原理的融合方法：將高通濾波、主成份分析（PCA）、傅立葉變換（FFT）、小波（Wavelet）變換、Gram-Schimdt變換、Curvelet變換等信號處理技術應用到數據融合中來，形成相應的融合技術和方法。

2.基于色彩空間理論的融合方法：將主要的色彩模型RGB、CMYK、Lab、IHS（HSB）、HSV等應用于圖像融合，目前在遙感界常用的方法是IHS（HSB）變換融合。

3.基于數理統計分析、四則運算的融合方法：基于數理統計分析的融合方法主要有回歸分析融合。基于四則運算的方法，主要包括比值法、差值法、加權疊加、倍數放大和四則混合運算辦法。這類方法中，經典的方法是Brovey融合方法和CN融合方法。

從融合技術應用研究的數據對象而言，大致包括以下幾種類型：高分辨率全色圖像和多光譜圖像融合、光學圖像和SAR圖像融合、高光譜或多光譜圖像融合、多時相圖像融合。

對于多光譜數據而言，傳統增強方法側重于影像增強的外在效果，多采用人機交互方式實現，其成果一般不適于光譜定量分析應用。融合增強方法一般具有明確的算法，適于計算機自動處理，增強成果也有利于后續的光譜定量分析應用。

自然色（真彩色）影像數據具有波段間相關性強、藍色波段受水汽干擾影響光譜響應偏強、植被光譜響應相對較弱等固有缺陷，造成自然色（真彩色）組合圖像表現出層次感不強、亮度和清晰度不高，其一些主要地物自然色不自然、真彩色不真實等外在缺點，很長一段時間它幾乎成為被忽略的應用模式。

隨著衛星遙感技術的發展，高分辨率衛星影像數據日益豐富。影像分辨率的提高在一定程度上彌補了自然色（真彩色）影像的上述缺點，同時高分辨率影像波段較少，彩色合成影像的波段組合方式有限，自然色（真彩色）影像逐漸成為高分辨率彩色合成影像應用的主流模式。

盡管如此，自然色（真彩色）影像的固有缺陷、外在缺點依然如故，嚴重影響了其應用效果。直接采用傳統直方圖調節等一般增強技術可以在一定程度上克服其外在缺點，但難度大，效率低，且與操作人員的經驗和認知有很大關系；而要用來克服其固有缺陷則幾乎不可能。因此，如何獲取色彩協調、層次分明、細節豐富的自然色（真彩色）影像增強結果成為后續圖像處理的一個關鍵步驟。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種衛星遙感影像融合方法，該方法改變了衛星遙感領域影像各波段之間的相關性，有效提高了該組合的信息豐富程度，且改善了影像的數據結構，降低了其后處理的難度，增強后的影像可同時滿足目視分析和光譜定量分析應用，具有極高的推廣價值。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：一種衛星遙感影像融合方法，該方法是：對于一幅具有近紅外波段（NIR波段）、紅光波段（R波段）、綠光波段（G波段）、藍光波段（B波段）的多光譜遙感影像，分別計算自然色波段組合強度I、近紅外波段強度與自然色波段組合強度I的比值R、歸一化植被指數NDVI，然后根據比值R建立一個基本增強算子k₁，根據NDVI建立一個特征選擇算子k₂和一個特征平滑算子k₃，k₁、k₂和k₃的乘積構成光譜綜合補償系數S，然后將影像中各波段值均乘以（1+S），則得到的結果即為各波段融合后的結果；