[發明專利]一種改進型多源遙感數據時空融合方法

有效

• 申請號: 201510099032.6
• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN104715467B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 鄔明權;牛錚
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

一種改進型多源遙感數據時空融合方法，屬于數字圖像處理技術領域，特別涉及遙感圖像融合及遙感圖像分類技術。

背景技術

多源遙感數據融合是利用不同空間分辨率、不同時間分辨率和不同光譜分辨率的光學遙感數據，甚至是光學遙感數據與雷達數據所各自具有的不同數據特點，融合出能夠綜合多源數據特征的融合影像的方法。它對提高遙感影像利用效率和提高遙感應用效果都具有重要的意義。

多源遙感數據時空融合是多源遙感數據融合領域的前沿研究內容之一。目前多源遙感數據融合主要是全色高空間分辨率影像與多光譜影像間的融合，融合的目的只要為提高多光譜影像的空間分辨率，融合的方法主要有代數法和基于分量替換的方法等。

代數法是通過對待融合影像進行代數運算來實現融合，如利用乘法運算進行SAR影像和光學影像的融合，利用相關系數加權方法進行全色影像和多光譜影像的融合等。

基于分量替換的融合方法是將影像先進行某種變換，然后利用高空間分辨率影像替換變換空間中的一個分量，在進行逆變換來實現融合。分量替換的融合方法主要包括HIS變換融合和小波變換融合等。

HIS變換融合(參見文獻：趙英時等.遙感應用分析原理與方法.北京：科學出版社，2003)是將圖像彩色空間RGB空間變換到HIS空間，再用全色波段替換HIS空間中的強度分量I分量，再進行HIS逆變換實現影像的融合。其目的主要為提高多光譜影像的空間分辨率。

小波變換融合(參見文獻：趙英時等.遙感應用分析原理與方法.北京：科學出版社，2003)是利用小波變換具有變焦性、信息保持性和小波基選擇的靈活性等優點，將圖像分解為一些具有不同空間分辨率、頻率特性和方向持性的子信號(圖像)，其中它的分頻特征，相當于高、低雙頻濾波器，能夠將一信號分解為低頻信息(圖像)和高頻細節/紋理信息(圖像)，同時又不失原信號所包含的信息，將高空間分辨率影像的小波變換后的高頻部分代替多光譜影像的小波變換高頻部分，再進行小波逆變換來實現融合。小波變換融合可以用于以非線性的對數映射方式融合不同類型的圖像數據，使融合后的圖像既保留原高分辨率迢感影像的結構信息， 又融合多光譜影像豐富的光譜信息，提高影像的解譯能力、分類精度。

基于分量替換的融合方法還包括基于G-S變換的影像融合、基于主成分分析的影像融合和基于高通濾波影像融合等。

發明內容

本發明提供一種改進型多源遙感時間的時空融合方法，用以實現利用時序低空間分辨率影像和高空間分辨率影像，融合生成高時空分辨率影像，解決目前由于遙感衛星數據獲取能力不足和云等天氣條件的影響造成的遙感數據缺乏問題。

本發明技術方案如下：

一種改進型多源遙感數據時空融合方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、豐度矩陣提取。基于高分辨率遙感分類圖，以低空間分辨率像元大小提取每個低空間分辨率像元的豐度矩陣；高分辨率遙感分類圖可以是NLCD和FROM-GLC分類數據，也可以基于第1期高分辨率影像采用監督分類方法提取。

步驟二、自適應窗口和步長選取。基于線性光譜混合模型，輸入時序低空間分辨率像元反射率、中空間分辨率像元反射率和豐度矩陣，采用線性光譜混合模型解算窗口大小和步長移動大小自適應選取方法，確定線性光譜混合模型解算的最佳窗口大小和步長移動大小。

步驟三、地物反射率的時間曲線提取。利用時序低空間分辨率影像和豐度矩陣，采用最小二乘法，根據步驟二確定的線性光譜混合模型解算的最佳窗口大小和步長移動大小，逐窗口、逐步長解算各個窗口的類別時序平均反射率和第1期的高空間分辨率類別平均反射率，將類別時序平均反射率作為地物反射率的時間曲線。

步驟四、傳感器誤差校正和高空間分辨率類別平均反射率計算。根據第1期的線性光譜混合模型解算地物反射率和地物中空間分辨率像元平均反射率，采用線性回歸方法構建線性光譜混合模型解算地物反射率和地物中空間分辨率像元平均反射率的關系模型，以糾正不同傳感器差異造成的反射率差異影響，根據線性光譜混合模型解算地物反射率和地物中空間分辨率像元平均反射率的關系模型，從步驟三解算的各類別的地物反射率時間變化曲線計算出地物中空間分辨率像元平均反射率的時間曲線；

步驟五、融合影像生成。利用地物中空間分辨率像元平均反射率的時間曲線，根據像元反射率和類別平均反射率之間的關系模型，計算出每個像元的時間反射率曲線，融合出時序高空間影像；

步驟六、融合效果精度評價。利用真實中分辨率影像，采用相關系數、方差、平均絕對誤差、RMSE和偏差等參數對融合影像，對融合影像進行精度評價。