[發明專利]基于分區域擬合的全色與多光譜遙感圖像融合方法

有效

• 申請號: 201911084096.3
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN111383203B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 李毅颯;王越;李波;袁茂洵;韋星星
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06V10/762;G06K9/62
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發明提供的基于分區域擬合的全色與多光譜遙感圖像融合方法，包括以下步驟：將多光譜圖像上采樣至全色圖像的尺寸，并使用k?means方法根據光譜角距離對上采樣后的多光譜圖像進行分類；然后使用最小二乘法分區域求解各類別區域的多光譜圖像加權系數；利用乘法對上采樣后的多光譜圖像各個類別區域進行紋理補償，生成各類別區域的融合圖像，并將各類別區域的融合圖像進行組合，得到最終融合圖像。本發明多光譜波段的加權系數擬合結果更貼近原始全色圖像，減小融合過程中的色彩失真，并且使用乘法操作而非主流融合算法中的加法操作進行紋理細節補償，對高亮度區域有更好的紋理補償效果，減小了融合過程的細節失真。

技術領域

本發明屬于數字圖像處理技術領域，涉及一種遙感圖像融合方法，特別 涉及一種基于分區域擬合的全色與多光譜遙感圖像融合方法。

背景技術

光學遙感衛星是對地觀測的重要手段，為了更高效地對地觀測，大部分 光學衛星均同時采集全色圖像與多光譜圖像，如SPOT、Landsat 7、IKONOS、 QuickBird、WorldView-2、ZiYuan-3、GaoFen-1等。通常，對于同時相的全色 與多光譜圖像，全色圖像具有較高的空間分辨率和較低的光譜分辨率，多光 譜圖像具有較低的空間分辨率和較高的光譜分辨率，其原因在于：全色感應 器(detector)接收入射光的光譜范圍遠比多光譜感應器寬，若要接收相同能 量的入射光，多光譜感應器的物理尺寸需要大于全色感應器；此外，受衛星 鏈路傳輸帶寬的限制，直接提高多光譜圖像的采集分辨率，將大大增加星上 數據的下傳壓力。在實際應用中，人們需要更高分辨率的多光譜圖像，例如 在遙感圖像判讀中需要高視覺質量的融合圖像。具有高空間分辨率的全色圖 像的好處是可以準確地檢測道路、車輛等小或窄的目標。多光譜圖像的優點 允許檢測諸如植被應力，邊界線等的輕微光譜變化等等。許多遙感應用研究 人員需要一個高空間和高光譜分辨率的圖像來有效檢測特征、分類等。因此， 能將全色圖像的高空間分辨率與多光譜圖像的高光譜分辨率結合起來，生成 高空間分辨率的多光譜圖像的融合算法至關重要，是許多遙感應用的預處理 步驟。

目前主流的遙感圖像融合算法都可以描述為式(1)的形式。其中Fus為融 合圖像，為上采樣至全色圖像尺寸的原始多光譜圖像，Pan為原始全色圖像，為由通過一定的線性轉換得到低分辨率全色圖像，不同的融合方法生成的方式各不相同，一般的方法是為各波段的加權求和，如式(2)所 示。式(1)中的可以理解為色彩信息，可以理解為紋理細節 信息，于是主流的融合模型都可以理解為將多光譜圖像的光譜信息與從全色 圖像中提取出的紋理細節信息相結合，得到最終的融合圖像。

Fus＝Mul+α(Pan-Pan) (1)

在實際情況中，與各波段之間并不是線性組合的關系，因此生成 的與原始全色圖像Pan之間會存在局部的顏色差異，這些顏色差異會導致 提取出的紋理細節信息中包含一些本不該包含的色彩信息，這些額外色彩信 息會導致融合圖像的色彩失真。究其原因，是因為不同地物類型的光譜響應 不同，使用線性模型不能完美的擬合所有的地物類型。

因此，為了提高包含多種地物類型的遙感圖像的融合質量，需要根據不 同地物的光譜響應差異，研究一種全色與多光譜遙感圖像的融合方法是本領 域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明針對上述研究現狀和存在的問題，提供了一種針對圖像內容復雜 的基于分區域擬合的全色與多光譜遙感圖像融合方法。使用k-means方法，利 用像素光譜角對原始多光譜圖像進行聚類，對不同類別區域分別進行融合， 有效提高了融合圖像的質量。

為了實現上述的發明目的，本發明一種基于分區域擬合的全色與多光譜 遙感圖像融合方法，包括如下步驟：

S1、將原始多光譜圖像上采樣至全色圖像的尺寸；

S2、使用k-means方法利用光譜角距離對上采樣后的多光譜圖像進行k 分類，得到多個類別區域；