[發明專利]整體原則下基于空間頻率的多光譜和全色圖像融合方法

有效

• 申請號: 201810593011.3
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108921809B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 鄧琛凌;朱衛東;龍詩琳;文嘯;欒奎峰
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學;上海市水文總站
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50
• 代理公司: 蘇州科洲知識產權代理事務所(普通合伙) 32435
• 代理人: 周亮

本發明提供了整體原則下基于空間頻率的多光譜和全色圖像融合方法，設A為多光譜圖像，B為全色圖像；首先對A進行IHS變換，得到亮度IA、色度HA、飽和度SA；然后對IA和B分別進行NSCT分解；再對IA和B的NSCT系數進行融合；最后根據確定的低通子帶系數和帶通子帶系數，進行NCST逆變換，重構生成融合新的IA分量，稱之為Inew，將Inew和HA、SA進行IHS逆變換，轉換到RGB空間，得到融合后的新圖像。本發明在整體原則下基于空間頻率將NSCT多光譜和全色圖像相融合，融合圖像的質量好，光譜信息分辨率高，信息量豐富，層次分明，具有更好的視覺效果和統計指標，有利于遙感圖像提取、分類等后續處理。

技術領域

本發明屬于遙感科學技術領域，具體的涉及整體原則下基于空間頻率的多光譜和全色圖像融合方法。

背景技術

遙感是利用任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特征，通過獲取地面目標反射或輻射出來的電磁波來得到目標信息，并對所獲得的信息進行處理，實現目標的定位、識別、定性或定量的描述等。

遙感科學是一門綜合性科學，它以空間信息科學、電子信息科學、光學、計算機科學、生物、化學等學科為基礎，通過對空間對象的觀測，為國民經濟和科學研究等人類活動，提供了豐富的遙感影像數據。

Contourlet變換和NSCT變換(非下采樣Contourlet變換)在遙感圖像處理領域應用的很多，包括去噪、壓縮、編碼、融合等。因為Contourlet和NSCT變換都能有效的捕捉圖像的邊緣特征，而圖像的邊緣部分集中了圖像的大部分信息，且是圖像的重要特征，這在處理圖像的時候就等于抓住了圖像的“重心”。

高光譜圖像超多的波段數目形成了海量的數據，處理高光譜圖像就面臨著維數過多帶來的波段如何選擇、運算效率低等困難。因此在高光譜圖像的處理中，一直存在著壓縮、波段選擇、融合的研究，許多研究成果能起到降低高光譜維數、提高效率的目的。

圖像融合的常規方法非常多，已經很成熟，但是并不代表這些方法都很“優良”。目前，融合領域的熱點集中在基于多尺度幾何分析工具方法上。這是因為NSCT具有平移不變性，分解得到的所有子圖具有與源圖像相同的像素空間，可以充分利用源圖像分割的區域信息指導融合過程；相比小波、拉普拉斯金字塔方法等，非下采樣的NSCT具有對圖像幾何特征更強的表達能力，其中小波變換方法只具有有限的方向性，非下采樣的NSCT具有任意角度的方向性，更能“捕捉”圖像中“沿”邊緣信息。一些學者在基于NCST的圖像融合方面做了大量的工作，主要有針對醫學圖像的融合、紅外圖像和可見光圖像融合、全色圖像、高光譜和多光譜圖像之間的融合、極化SAR圖像的融合、SAR圖像和多光譜圖像的融合等等。其中大量研究工作都集中在醫學圖像融合或紅外圖像和可見光圖像的融合，而其它方面涉及較少。

圖像融合規則可以分為三類：基于像素的融合、基于鄰域窗口的融合和基于區域的融合。基于上述三種基本方法的也有加權的、自適應加權的，也有按照某種標準擇優選取的。基于單個像素的融合是比較常見的一種方法，但是這種方法等于隔裂了整個圖像的背景，往往需要做一致性的檢測。而基于鄰域窗口的融合規則以鄰域窗口為考察對象，利用當前像素為中心的掩模窗口計算鄰域內的統計特性，如方差、灰度梯度、局部灰度能量等。在一個鄰域窗口內，統計特性越明顯，說明圖像灰度級變化越大，細節越豐富。基于區域的融合規則以圖像分割后的區域為研究對象，每個區域對應一個目標或目標的一部分，部分分割區域是融合中富含信息的部分，要求兩幅融合圖像的配準精度必須很高，另外基于區域的融合增加了融合步驟，同時也增加了計算量。

對于低頻信息的融合可以是簡單的使用一些加權方法，或者自適應的加權方法。這些方案都沒有充分考慮圖像的邊緣、紋理等圖像特征，其結果是降低圖像的對比度。

綜上所述，目前的圖像融合方法存在諸多缺陷，在圖像融合質量上還有待進一步提高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何提高圖像融合的質量，使融合圖像具有更好的視覺效果和統計指標。