[發明專利]一種全色波段灰度值自適應反轉的主成分變換遙感圖像融合方法

有效

• 申請號: 201810208130.2
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108491869B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 朱文泉;詹培;林曉龍;謝志英
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/00;G06T5/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種全色波段灰度值自適應反轉的主成分變換遙感圖像融合方法。利用遙感低空間分辨率的多光譜彩色圖像和高空間分辨率的全色灰度圖像，通過圖像重采樣、主成分正變換、相關系數計算、灰度值自適應反轉、直方圖匹配、波段替換以及主成分逆變換，生成色調與多光譜圖像基本一致的高空間分辨率的彩色圖像。其特點是高空間分辨率全色灰度圖像灰度值的自適應反轉與調整，從而使生成的融合圖像光譜保真度高、色彩無畸變，并可廣泛適用于不同地區、不同地物類型、不同數據源的遙感圖像融合。該方法生成的融合圖像可應用于地圖導航、規劃設計、資源(如土地、農業、林業)監測、自然災害監測、地質找礦、水文勘測以及軍事識別等領域。

技術領域

本發明涉及遙感圖像重采樣、主成分變換、相關系數計算、灰度變換、直方圖匹配和波段替換，屬于遙感圖像處理及制作領域。

背景技術

圖像融合是指將多源信道所采集到的關于同一場景的圖像數據經過圖像處理，最大限度地提取各自信道中的有利信息，最終綜合成高質量的圖像。圖像融合簡而言之就是取長補短，它著重于把光譜、時間或空間中存在互補的多源圖像數據按照一定法則進行運算，從而獲得比任何單一圖像數據都更為精確、信息更為豐富的融合圖像。遙感圖像融合主要是通過結合遙感低空間分辨率的多光譜彩色圖像，以及高空間分辨率的全色灰度圖像，融合成一幅高空間分辨率的多光譜彩色圖像，主要包括兩大類方法：第一類是空間域代數運算法，第二類是變換域替代法。

主成分變換圖像融合法屬于變換域替代法的一種。現有主成分變換圖像融合法的基本思路是先對低空間分辨率的多光譜圖像進行主成分正變換，然后采用直方圖匹配法對高空間分辨率全色灰度圖像進行灰度變換，并將灰度變換后的高空間分辨率全色灰度圖像替換低空間分辨率多光譜彩色圖像的第一主成分，最后對波段替換后的數據進行主成分逆變換，從而得到高空間分辨率的多光譜彩色圖像。現有主成分變換圖像融合法的最大缺陷在于，當高空間分辨率全色灰度圖像與多光譜彩色圖像第一主成分的灰度值空間分布格局一致時可以取得較好的效果；但當二者的灰度值空間分布格局不一致甚至相反時，則會使融合圖像的色調與原始多光譜彩色圖像差異較大，從而產生嚴重的色彩畸變。

針對現有主成分變換圖像融合法的上述缺陷，本發明公開了一種全色波段灰度值自適應反轉的主成分變換遙感圖像融合方法，該方法先計算高空間分辨率全色灰度圖像與多光譜圖像第一主成分之間的相關系數，然后根據相關系數取值的正負自動決定是否需對高空間分辨率全色灰度圖像的灰度值進行反轉處理，從而避免使融合后的圖像發生色彩畸變。

發明內容

本發明正是針對現有主成分變換圖像融合方法的不足，提供了一種全色波段灰度值自適應反轉的主成分變換遙感圖像融合方法。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種全色波段灰度值自適應反轉的主成分變換遙感圖像融合方法，包括以下步驟：

A、低空間分辨率多光譜彩色圖像重采樣

對低空間分辨率的多光譜彩色圖像進行重采樣，重采樣后的圖像與同一場景的高空間分辨率全色灰度圖像具有相同的行列數。

B、低空間分辨率多光譜彩色圖像主成分正變換

對重采樣后的多光譜彩色圖像進行主成分正變換。

C、相關系數計算

計算高空間分辨率全色灰度圖像與重采樣后的多光譜彩色圖像第一主成分的相關系數。

D、高空間分辨率全色灰度圖像的灰度值自適應反轉

當高空間分辨率全色灰度圖像與重采樣后的多光譜彩色圖像第一主成分的相關系數為負數時，則對高空間分辨率全色灰度圖像的灰度值進行反轉變換；當二者的相關系數為正值時，則保持高空間分辨率全色灰度圖像的灰度值不變。

其中，圖像灰度值反轉變換的公式如下：