实习五、高分辨率遥感影像融合
一、实习目的
1. 学习 ERDAS IMAGINE软件中 Interpreter 模块的功能;
2. 掌握 ERDAS 软件中实现 IHS 融合的流程。
二、实习要求
1. 理解基于 IHS 变换的图像融合的原理;
2. 掌握 ERDAS 软件中色彩变换、色彩逆变换、基于直方图匹配的辐射增强以及多波段数据组合的操作方法;
3. 独立完成实习内容。
三、实习内容
将不同类型的遥感数据进行融合, 可以更好地发挥不同数据源的优势, 增强数据信息的质量, 更有利于综合分析。如在本实习中, 全色波段影像具有较高的空间分辨率, 而多光谱影像的光谱信息较为丰富; 为了充分利用这两种影像各自的优势,可以通过图像融合(将覆盖同一地区的全色影像和多光谱影像进行融合 , 使多光谱图像的空间分辨率得到提高, 同时又保留其较为丰富的光谱信息。运用 ERDAS 软件进行全色波段影像和多光谱影像的融合的基本操作包括:
1. 组合多光谱影像的 R 、 G 、 B 波段数据(Layer Stack
2. 色彩变换(RGB to IHS
3. 辐射校正(Radiometric Enhancement
4. 多波段数据组合(Layer Stack
5. 色彩逆变换(IHS to RGB
四、数据说明
本实习采用的数据为:西南交通大学犀浦校区 QuickBird 全色波段影像
xipu_QuickBird_pan.img,及多光谱影像 xipu_QuickBird_RGBNIR.img(于 2006年 11月获取。其中,全色波段分辨率为 0.6m , 4个多波段(B, G, R, NIR分辨率为 2.4m 。本实习中仅使用全色波段与 R 、 G 、 B 波段数据。
五、实习步骤
1. 将多光谱影像 xipu_QuickBird_RGBNIR.img的红、绿、蓝波段提取,进行多波段数据重组(假设生成文件为 rgb321.img ;
2. 对重组后的多光谱影像进行色彩变换,将多光谱影像(rgbnir321.img 从 RGB 彩色空间转换到 IHS 彩色空间(假设生成文件为 ihs.img ;
3. 以 ihs.img 的亮度分量(Intensity 为参量,对全色波段影像(pan.img 进行基于直方图匹配的辐射校正(假设生成文件 pan_cal.img ;
4. 用校正后的全色影像(pan_cal.img代替 ihs.img 的亮度分量(Intensity , 实现多波段数据的组合;
5. 对多波段数据组合后生成的文件进行色彩逆变换。
具体说明如下:
(1组合多光谱影像的 R 、 G 、 B 波段数据
由于本实习中仅使用多光谱影像的 R 、 G 、 B 波段数据,故对这三个波段进行多光谱数据重组。
执行操作时, 在 ERDAS 控制面板工具条中单击“Interpreter” 图标, 在弹出的对话框中单击“Utilities” 选项, 弹出对话框, 再单击“Layer Stack” 选项, 打开“Layer Selection and Stacking” 对话框,如下图所示:
生成图像显示如下:
(2色彩变换(RGB to IHS
将遥感影像从红 (R、绿 (G、蓝 (B彩色坐标系统,转换到明度(Intensity 、色调(Hue、饱和度 (Saturation彩色坐标系统,是由于 RGB 系统中 R 、 G 、 B 为非线性关系,不易进行色调调整的定量操作;而 IHS 系统对色彩的调整较为方便,可将图像的明度、色调、饱和度分开,图像融合时只在亮度通道上进行,而色调和饱和度可以保持不变。
执行操作时, 在 ERDAS 控制面板工具条中单击“Interpreter” 图标, 在弹出的对话框中单击“Spectral Enhancement” 选项,弹出对话框,再单击“RGB to IHS” 选项,打开“RGB to IHS” 对话框,如下图所示:
(3全色波段的辐射校正
辐射校正, 是为了消除图像数据中依附在辐射亮度里的各种噪声; 基于直方图匹配的辐射校正,是通过非线性变换,使全色波段影像的直方图与 ihs.img 影像的直方图类似(以 ihs.img 的 I 分量为参量。
执行操作时, 在 ERDAS 控制面板工具条中单击“Interpreter” 图标, 在弹出的对话框中单击“Radiometric Enhancement” 选项,弹出对话框,再单击“Histogram Match” 选项,打开“Histogram Matching” 对话框,如下图所示:
(4多波段数据重组
用辐射增强后的全色波段影像(pan_cal.img代替 ihs.img 的 I 分量,同时保持ihs.img 的 H 、 S 分量不变,实现多波段数据重组。
执行操作时, 在 ERDAS 控制面板工具条中单击“Interpreter” 图标, 在弹出的对话框中单击“Utilities” 选项, 弹出对话框, 再单击“Layer Stack” 选项, 打开“Layer Selection and Stacking” 对话框,如下图所示:
(5色彩逆变换(IHS to RGB
将 ihs_rec.img从 IHS 彩色空间转换到 RGB 彩色空间, 便于显示器显示影像 (多数显示器采用 RGB 颜色标准,通过电子枪打在屏幕的红、绿、蓝三色发光极上来产生色彩。
执行操作时, 在 ERDAS 控制面板工具条中单击“Interpreter” 图标, 在弹出的对话框中单击“Spectral Enhancement” 选项,弹出对话框,再单击“IHS to RGB” 选项,打开“IHS to RGB” 对话框,如下图所示:
（6）结果显示 a 全色波段影像 b 多光谱影像
c IHS 融合后生成的影像
1 绪论 1.1研究目的及意义 20世纪90年代中后期以后，搭载许多新型传感器的卫星相继升空，使得同一地区的遥感数据影像数目不断增多。如何有效地利用这些不同时相、不同传感器、不同分辨率的遥感数据便成为了遥感工作者研究的瓶颈问题，然而解决这一问题的关键技术就是遥感影像数据融合。 遥感数据融合就是对多个遥感器的图像数据和其他信息的处理过程，它着重于把那些在空间或时间上冗余或互补的多源数据，按一定法则（算法）进行处理，获得比单一数据更精确、更丰富的信息，生成一幅具有新的空间、波谱和时间特征的合成图像。 遥感是不同空间、时间、波谱、辐射分辨率提供电磁波谱不同谱段的数据。由于成像原理不同和技术条件的限制，任何一个单一遥感器的遥感数据都不能全面的反映目标对象的特征，也就是有一定的应用范围和局限性。各类非遥感数据也有它自身的特点和局限性。影像数据融合技术能够实现数据之间的优势互补，也能实现遥感数据与地理数据的有机结合。数据融合技术是一门新兴的技术，具有十分广阔的应用前景。所以，研究遥感影像数据融合方法是非常必要的。 1.2研究现状及发展的趋势 1.2.1研究现状 20世纪美国学者提出“多传感器信息融合”的概念认为在多源遥感影像数据中能够提取出比单一遥感影像更丰富、更有效、更可靠的信息。之后由于军事方面的要求，使得遥感影像数据融合技术得到了很大的发展，美、英，德等国家已经研制出了实用的遥感数据融合处理的系统和软件，同时进行了商业应用。 1）、融合结构 融合的结构可分为两类：集中式和分布式。集中式融合结构：各传感器的观测数据直接被送到中心，进行融合处理，用于关联、跟踪、识别等。分布式融合结构：每个传感器独立完成关联、识别、跟踪，然后由融合中心完成配准、多源关联的融合。 2）、融合的层次 图像融合可分为：像元级融合、特征级融合和决策级融合。 像元级融合是最低级的信息融合，可以在像素或分辨单位上进行，又叫做数据级融合。它是对空间配准的遥感影像数据直接融合，然后对融合的数据进行特征提取和属性说明。 特征级融合是由各个数据源中提取特征信息进行综合分析和处理的过程，是中间层次的融合。特征级融合分为目标状态信息融合和目标特征融合。 决策级融合是在信息表示的最高层次上进行融合处理。首先将不同传感器观测同一目标获得的数据进行预处理、特征提取、识别，以建立对所观测目标的初步理论，然后通过相关处理、决策级融合判别，最终获得联合推断结果，从而为决策提供依据。
多聚焦图像融合方法综述 摘要：本文概括了多聚焦图像融合的一些基本概念和相关知识。然后从空域和频域两方面将多聚焦图像融合方法分为两大块，并对这两块所包含的方法进行了简单介绍并对其中小波变换化法进行了详细地阐述。最后提出了一些图像融合方法的评价方法。 关键词：多聚焦图像融合；空域；频域；小波变换法；评价方法 1、引言 按数据融合的处理体系，数据融合可分为：信号级融合、像素级融合、特征级融合和符号级融合。图像融合是数据融合的一个重要分支，是20世纪70年代后期提出的概念。该技术综合了传感器、图像处理、信号处理、计算机和人工智能等现代高新技术。它在遥感图像处理、目标识别、医学、现代航天航空、机器人视觉等方面具有广阔的应用前景。 Pohl和Genderen将图像融合定义为：“图像融合是通过一种特定的方法将两幅或多幅图像合成一幅新图像”，其主要思想是采用一定的方法，把工作于不同波长范围、具有不同成像机理的各种成像传感器对同一场景成像的多幅图像信息合成一幅新的图像。 作为图像融合研究重要内容之一的多聚焦图像融合，是指把用同一个成像设备对某一场景通过改变焦距而得到的两幅或多幅图像中清晰的部分组合成一幅新的图像，便于人们观察或计算机处理。图像融合的方法大体可以分为像素级、特征级、决策级3中，其中，像素级的图像融合精度较高，能够提供其他融合方法所不具备的细节信息，多聚焦融合采用了像素级融合方法，它主要分为空域和频域两大块，即： （1）在空域中，主要是基于图像清晰部分的提取，有梯度差分法，分块法等，其优点是速度快、方法简单，不过融合精确度相对较低，边缘吃力粗糙； （2）在频域中，具有代表性的是分辨方法，其中有拉普拉斯金字塔算法、小波变换法等，多分辨率融合精度比较高，对位置信息的把握较好，不过算法比较复杂，处理速度比较慢。 2、空域中的图像融合 把图像f(x,y)看成一个二维函数，对其进行处理，它包含的算法有逻辑滤波器法、加权平均法、数学形态法、图像代数法、模拟退火法等。 2.1 逻辑滤波器法 最直观的融合方法是两个像素的值进行逻辑运算,如:两个像素的值均大于特定的门限值,
包头师范学院 本科学年论文 论文题目：高分辨率遥融图像融合方法比较院系：资源与环境学院 专业：地理信息系统 学号：0912430022 姓名：郭殿繁 指导教师：同丽嘎 撰写学年：2010 至2011 学年 二零一零年十二月
摘要：目前，遥感中高分辨率全色遥感影像和低空间分辨率的多光谱遥感影像融合是影像融合技术应用的主流。本文通过对遥感影像四种融合方法的研究，并且用呼和浩特市快鸟影像图像融合举例，加深对四种融合方法的理解和理论应用，最后通过截取呼和浩特市快鸟影像的原始多波段彩色影像和原始高分辨率全色波段影像的一部分进行四种融合方法来进行精度的比较，以ENVI4.7软件作为平台，最终得出，Gram-Schmidt变换效果最好，HSV变换融合效果最差。 关键词：图像融合；PCA变换；Gram-Schmidt变换；Brovey变换；HSV变换；精度比较 Abstract: At present, the remote sensing high resolution full-color remote sensing image and low spatial resolution multi-spectral remote sensing image fusion is image fusion technology application of mainstream. This article through to four kinds of remote sensing image fusion method with the principle and analysis, and in Hohhot, fast image image fusion for example, the bird to deepen the understanding of four fusion method and theory, and finally by intercepting the original image Hohhot fast bird multichannel color image and primitive high-resolution full-color band image on the part of four fusion method for precision compared to ENVI4.7 software as a platform to finally arrive, the best effect, Schmidt transform - the worst. Fusion result transformation HSV. Key words: image fusion, PCA transform; Schmidt transform; the - Brovey transform; HSV transform; Precision；
图像融合的研究背景和研究意义 1概述 2 图像融合的研究背景和研究意义 3图像融合的层次 像素级图像融合 特征级图像融合 决策级图像融合 4 彩色图像融合的意义 1概述 随着现代信息技术的发展，图像的获取己从最初单一可见光传感器发展到现在的雷达、高光谱、多光谱红外等多种不同传感器，相应获取的图像数据量也急剧增加。由于成像原理不同和技术条件的限制，任何一个单一图像数据都不能全面反应目标对象的特性，具有一定的应用范围和局限性。而图像融合技术是将多种不同特性的图像数据结合起来，相互取长补短便可以发挥各自的优势，弥补各自的不足，有可能更全面的反映目标特性，提供更强的信息解译能力和可靠的分析结果。图像融合不仅扩大了各图像数据源的应用范围，而且提高了分析精度、应用效果和使用价值，成为信息领域的一个重要的方向。图像配准是图像融合的重要前提和基础，其误差的大小直接影响图像融合结果的有效性。 作为数据融合技术的一个重要分支，图像融合所具有的改善图像质量、提高几何配准精度、生成三维立体效果、实现实时或准实时动态监测、克服目标提取与识别中图像数据的不完整性等优点，使得图像融合在遥感观测、智能控制、无损检测、智能机器人、医学影像(2D和3D)、制造业等领域得到广泛的应用，成为当前重要的信息处理技术，迅速发展的军事、医学、自然资源勘探、环境和土地、海洋资源利用管理、地形地貌分析、生物学等领域的应用需求更有力地刺激了图像融合技术的发展。 2 图像融合的研究背景和研究意义 Pohl和Genderen对图像融合做了如下定义：图像融合就是通过一种特定算法将两幅或多幅图像合成为一幅新图像。它的主要思想是采用一定的算法，把
遥感影像融合处理方法 摘要：本文介绍了遥感影像数据融合技术，并给出了融合的一些基本理论、融合处理一般步骤以及常用融合处理方法，最后简要描述了融合评价的方式方法等。 关键词：遥感影像融合融合评价 1、前言 将高分辨率的全色遥感影像和低分辨率的多光谱遥感影像进行融合，获得色彩信息丰富且分辨率高的遥感融合影像的过程，成为遥感影像融合。全色影像一般具有较高空间分辨率，多光谱影像光谱信息较丰富，为提高多光谱影像的空间分辨率，可以将全色影像融合进多光谱影像。通过影像融合既可以提高多光谱影像空间分辨率，又能保留其多光谱特性。 2、遥感影像融合一般步骤 遥感影像信息融合一般流程主要分为两个阶段：图像预处理，图像融合变换。 图像预处理主要包括：几何校正及影像配准。几何校正主要在于去除透视收缩、阴影等地形因素以及卫星扰动、天气变化、大气散射等随机因素对成像结果一致性的影响；影像配准的目的在于消除由不同传感器得到的影像在拍摄角度、时相及分辨率等方面的差异。 3 常用融合方式 3.1 IHS融合 IHS（亮度I、色度H、饱和度S）变换就是将影像从RGB彩色空间变换到IHS空间来实现影像融合的一种方法。由光学、热红外和雷达(微波)等方式得到的不同波段遥感数据，合成的RGB颜色空间是一个对物体颜色属性描述系统，而IHS色度空间提取出物体的亮度、色度、饱和度，它们分别对应每个波段的平均辐射强度、数据向量和的方向及其等量数据的大小。RGB颜色空间和IHS 色度空间有着精确的转换关系。IHS变换法只能用三个波段的多光谱影像融合和全色影像融合。 3.2 小波融合 小波变换，基于遥感影像的频域分析进行的，由于同一地区不同类型的影像，低频部分差别不大，而高频部分相差很大，通过小波变换对变换区实现分频，在分频基础上进行遥感影像的融合，常用于雷达影像SAR与TM影像的融合。
遥感图像处理实习报告 实验内容：影像融合与增强 班级：测绘1102班 学号：13 姓名： 指导老师：陈晓宁、黄远程、竞霞、史晓亮 西安科技大学 测绘科学与技术学院 二零一三年一月 实习三影像融合与增强
一、实习内容： 1.掌握ENVI中各种影像融合方法，并比较各方法的优缺点； 2.熟悉ENVI图像增强操作； 3.本实习的数据源为上节已经过校正的资源三号多光谱和全色影像。 二、实习目的： 1.了解和认识各种图像融合方法的原理、内容及要点； 2.熟悉、熟练操作ENVI软件中各种图像融合的方法、步骤并学会加以比较； 3.学习利用ENVI软件进行各种图像增强处理操作； 4.学会定性、定量分析比较图像融合的差异。 三、实习步骤： 1.图像融合： 三波段融合： HSV和Color Normalized (Brovey)变换： 1）从ENVI主菜单中，选择File → Open Image File，分别加载校正后的资源三号多光谱与全色影像到可用波段列表Available Bands List中； 2）选择多光谱3,2,1波段（可以根据需要选择）对应R，G，B，点击Load RGB将多光谱影像加载到显示窗口display#1； 3）在ENVI的主菜单选择Transform → Image Sharpening → HSV； 4）在Select Input RGB Input Bands对话框中，选择Display #1，然后点击OK。 5）从High Resolution Input File对话框中选择全色影像，点击OK。 6）从HSV Sharpening Parameters对话框中，选择重采样方法，并输入输出路径和文件名，点击OK。即可完成HSV变换融合；
ENVI下的图像融合方法 图像融合是将低空间分辨率的多光谱影像或高光谱数据与高空间分辨率的单波段影像重采样生成成一副高分辨率多光谱影像遥感的图像处理技术，使得处理后的影像既有较高的空间分辨率，又具有多光谱特征。图像融合的关键是融合前两幅图像的精确配准以及处理过程中融合方法的选择。只有将两幅融合图像进行精确配准，才可能得到满意的结果。对于融合方法的选择，取决于被融合图像的特征以及融合目的。 ENVI中提供融合方法有： ?HSV变换 ?Brovey变换 这两种方法要求数据具有地理参考或者具有相同的尺寸大小。RGB输入波段必须为无符号8bit数据或者从打开的彩色Display中选择。 这两种操作方法基本类似，下面介绍Brovey变换操作过程。 （1）打开融合的两个文件，将低分辨率多光谱图像显示在Display中。 （2）选择主菜单-> Transform -> Image Sharpening->Color Normalized (Brovey)，在Select Input RGB对话框中，有两种选择方式：从可用波段列表中和从Display窗口中，前者要求波段必须为无符号8bit。 （3）选择Display窗口中选择RGB，单击OK。 （4） Color Normalized (Brovey)输出面板中，选择重采样方式和输入文件路径及文件名，点击OK输出结果。 对于多光谱影像，ENVI利用以下融合技术： ?Gram-Schmidt ?主成分（PC）变换 ?color normalized (CN)变换 ?Pan sharpening 这四种方法中，Gram-Schmidt法能保持融合前后影像波谱信息的一致性，是一种高保真的遥感影像融合方法；color normalized (CN)变换要求数据具有中心波长和FWHM，；Pansharpening融合方法需要在ENVI Zoom中启动，比较适合高分辨率影像，如QuickBird、IKONOS等。 这四种方式操作基本类似，下面介绍参数相对较多的Gram-Schmidt操作过程。 （1）打开融合的两个文件。
遥感图像融合质量评价方法 武坚李崇伟王积武李相全 (68011部队甘肃兰州 730020) 摘要：图像融合可为摄影测量与遥感提供高质量的遥感融合图像。遥感融合图像质量如何是图像使用者关心的一个重要问题。本文运用主观评价、客观评价、几何质量等三种评价方法对融合后的遥感图像的质量展开讨论。实践表明这些评价方法能够保证融合后图像高质量地应用于摄影测量与遥感生产。 关键词：主观评价客观评价几何质量质量评价 1．前言 摄影测量与遥感[1]是以数字影像为基础，来确定被摄物体的形状、大小、空间位置及其性质。遥感图像是摄影测量与遥感最原始、最基本的资料。高质量的遥感图像是完成摄影测量与遥感的基础。遥感影像融合[2]是将多传感器、多时相、多光谱和多分辨率影像的各自局部优势信息整合处理，以提供高分辨率、多光谱的单一图像，解决遥感影像解译过程中信息不足的问题。由此看出，图像融合可以为摄影测量与遥感提供高质量的遥感影像。 2．图像融合的评价方法 当前对融合后图像的质量评价主要是主观目视与统计相关信息参数相结合的办法，即：利用目视效果和信息熵、清晰度、平均梯度、偏差指数、均方根误差等参数统计分析，而对融合后图像的几何量测性则关注较少。对于摄影测量与遥感应用，几何精度是一个很重要的因素。本文结合摄影测量与遥感应用角度，来对分析融合后图像的质量做出评价。 站在通用图像处理角度，目前大多数对影像质量评价分为主观评价和客观评价，并结合起来使用。主观评价是通过目视观察进行分析，客观评价是利用图像的统计参数进行判定。严格意义上讲，融合图像的主客观评价应该是一致的，即图像的统计参数特征应该符合人眼的目视感觉。但由于遥感图像融合具有特殊性，它不仅仅要求提高融合图像的空间分辨率，而且要尽可能制约[2]。因此，对遥感融合图像的质量评价，应综合考虑空间细节的增强和光谱保持原始图像的光谱特征。此外，这两个要求在很大程度上是不太相容，相互信息的保持两个方面，利用图像的统计参数结合目视观察来分析与评价。 对于摄影测量与遥感而言，影像的几何质量（影像的可量测性）是很重要的一个因素，它将决定融合图像能否达到数字地形图生产的精度限差[4]。因此，从主观、客观、几何质量等三个方面对做出质量评价可以保证融合后图像高质量地应用于摄影测量与遥感生产。
实验五遥感图像的融合 一、实验目的和要求 1.理解遥感图像的融合处理方法和原理； 2.掌握遥感图像的融合处理，即分辨率融合处理。 二、设备与数据 设备：影像处理系统软件 数据：TM SPOT 数据 三、实验内容 多光谱数据与高分辨率全色数据的融合。 分辨率融合是遥感信息复合的一个主要方法，它使得融合后的遥感图象既具有较好的空间分辨率，又具有多光谱特征，从而达到增强图象质量的目的。 注意：在调出了分辨率融合对话框后，关键是选择融合方法，定义重采样的方法。 四、方法与步骤 融合方法有很多，典型的有HSV、Brovey、PC、CN、SFIM、Gram-Schmidt 等。ENVI 里除了SFIM 以外，上面列举的都有。 HSV 可进行RGB 图像到HSV 色度空间的变换，用高分辨率的图像代替颜色亮度值波段，自动用最近邻、双线性或三次卷积技术将色度和饱和度重采样到高分辨率像元尺寸，然后再将图像变换回RGB 色度空间。输出的RGB 图像的像元将与高分辨率数据的像元大小相同。 打开ENVI,在主菜单中打开数据文件LC81200362016120LGN00_MTL 选择File>data manage，任意选择3个波段组合，查看效果
打开分辨率为30和15的图像
下图分别是分辨率为30、15的，可以看到图像清晰度明显发生改变，分辨率越高，图像越清晰
下面进行融合 点击工具栏中的Image Sharpening>Gram-Schmidt Pan Sharpening，在对话框中点击Spectral Subset…改变其波段 选择如下图所示的三个波段
摘要：介绍了遥感影像三种常用的图像融合方式。进行实验，对一幅具有高分辨率的SPOT全色黑白图像与一幅具有多光谱信息的SPOT图像进行融合处理，生成一幅既有高分辨率又有多光谱信息的图像，简要分析比较三种图像融合方式的各自特点，择出本次实验的最佳融合方式。 关键字：遥感影像；图像融合；主成分变换；乘积变换；比值变换；ERDAS IMAGINE 1. 引言 由于技术条件的限制和工作原理的不同，任何来自单一传感器的信息都只能反映目标的某一个或几个方面的特征，而不能反应出全部特征。因此，与单源遥感影像数据相比，多源遥感影像数据既具有重要的互补性，也存在冗余性。为了能更准确地识别目标，必须把各具特色的多源遥感数据相互结合起来，利用融合技术，针对性地去除无用信息，消除冗余，大幅度减少数据处理量，提高数据处理效率；同时，必须将海量多源数据中的有用信息集中起来，融合在一起，从多源数据中提取比单源数据更丰富、更可靠、更有用的信息，进行各种信息特征的互补，发挥各自的优势，充分发挥遥感技术的作用。[1] 在多源遥感图像融合中，针对同一对象不同的融合方法可以得到不同的融合结果，即可以得到不同的融合图像。高空间分辨率遥感影像和高光谱遥感影像的融合旨在生成具有高空间分辨率和高光谱分辨率特性的遥感影像，融合方法的选择取决于融合影像的应用，但迄今还没有普适的融合算法能够满足所有的应用目的，这也意味着融合影像质量评价应该与具体应用相联系。[2] 此次融合操作实验是用三种不同的融合方式（主成分变换融合，乘积变换融合，比值变换融合），对一幅具有高分辨率的SPOT全色黑白图像与一幅具有多
光谱信息的SPOT图像进行融合处理，生成一幅既有高分辨率又有多光谱信息的图像。 2. 源文件 1 、 imagerycolor.tif ，SPOT图像，分辨率10米，有红、绿、两个红外共四个波段。 2 、imagery-5m.tif ，SPOT图像，分辨率5米。 3. 软件选择 在常用的四种遥感图像处理软件中，PCI适合用于影像制图，ENVI在针对像元处理的信息提取中功能最强大，ER Mapper对于处理高分辨率影像效果较好，而ERDAS IMAGINE的数据融合效果最好。[3] ERDAS IMAGINE是美国Leica公司开发的遥感图像处理系统。它以其先进的图像处理技术，友好、灵活的用户界面和操作方式，面向广阔应用领域的产品模块，服务于不同层次用户的模型开发工具以及高度的RS/GIS（遥感图像处理和地理信息系统）集成功能，为遥感及相关应用领域的用户提供了内容丰富而功能强大的图像处理工具。 2012年5月1日，鹰图发布最新版本的ERDAS IMAGINE，所有ERDAS 2011软件用户都可以从官方网站上下载最新版本 ERDAS IMAGINE 11.0.5. 新版本包括之前2011服务包的一些改变。相比之前的版本，新版本增加了更多ERDAS IMAGINE和GeoMedia之间的在线联接、提供了更为丰富的图像和GIS产品。用户使用一个单一的产品，就可以轻易地把两个产品结合起来构建一个更大、更清
北京化工大学 学士学位论文 遥感图像的假彩色合成 姓名：刘晓璐 班级：信息与计算科学0304班 学号：200362102
遥感图像的假彩色合成 摘要：遥感，作为采集地球数据及其变化信息的重要技术手段，在世界范围内及其我国的许多政府部门，科研单位和公司得到了广泛的应用。在遥感数据源向着更高光谱分辨率和更高空间分辨率发展的同时，处理技术也更加成熟；在应用上，结合了地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS），向着更系统化，更定量化方向发展，使遥感数据的应用更加广泛和深入。 假彩色增强是将一幅彩色图像映射为另一幅彩色图像，从而达到增强彩色对比，使某些图像达到更加醒目的目的。 本文的主要目的就是大遥感的多光谱图像用自然彩色显示。在遥感的多光谱图像中，有些是不可见光波段的图像，如近红外，红外，甚至是远红外波段。因为这些波段不仅具有夜视能力，而且通过与其他波段的配合，易于区分地物。 用假彩色技术处理多光谱图像，目的不在于使景物恢复自然的彩色，而是从中获得更多的信息。为了实现这样的目的，本文采用了MATLAB数学软件编程的方法以及运用Envi4.2 软件直接编辑图像这两种方法，并对其进行对比，得出最优的合成图像。 关键词：图像融合，假彩色合成，彩色增强，灰度级，RGB图像，
False color mapping for image fusion Abstract: A pixel-based color-mapping algorithm is presented that produces a fused false color rendering of two gray-level images representing different sensor modalities. The resulting images have a higher information content than each of the original images and retain sensor specific image information. The unique component of each image modality is enhanced in the resulting fused color image representation. First, the component of two original input images is determined. Second, the common component of each image. Third, the unique component of each image modality is subtracted from the image of the other modality. This step serves to enhance the representation of sensor-specific details in the final fused result. Finally, a fused color image is produced by displaying the images resulting from the last step through, respectively, the red and green channels of a color display. The method is applied to fuse thermal and visual images. The results show that the color mapping enhances the visibility of certain details and preserves the specificity of the sensor information. The fused images also have a fairly natural appearance. The fusion scheme involves only operations on corresponding pixels. The resolution of the input images. Before fusing, the contrast of the images can be enhanced and their noise can be reduced by standard image processing techniques. The color mapping algorithm is computationally simple. This implies that the investigated approaches can eventually be applied in real time and that the hardware needed is not too complicated or too voluminous(an important consideration when it has to fit in an airplane, for instance). Key words: image fusion, false color mapping, color enhances, gray-level, RGB images
遥感图像融合技术的发展现状及趋势 1 引言 多源图像融合属于多传感器信息融合的范畴, 是指将不同传感器获得的同一景物的图像或同一传感器在不同时刻获得的同一景物的图像, 经过相应处理后, 再运用某种融合技术得到一幅合成图像的过程。多幅图像融合可克服单一传感器图像在几何、光谱和空间分辨率等方面存在的局限性和差异性, 提高图像的质量, 从而有利于对物理现象和事件进行定位、识别和解释。与单源遥感图像相比, 多源遥感图像所提供的信息具有冗余性、互补性和合作性。因此,将多源遥感图像各自的优势结合应用, 获得对环境正确的解译是极为重要的。多源遥感图像融合则是富集这些多种传感器遥感信息的最有效途径之一,是现代多源数据处理和分析中非常重要的一步。本文基于遥感图像融合的研究现状、分析了图像融合研究的困境和不足, 最后提出了未来的发展趋势和热点, 以期达到抛砖引玉的作用。 2 遥感图像融合研究现状 随着信息科学技术的发展, 在20 世纪七八十年代诞生了一个称为数据融合的全新概念。这一概念不断扩展, 处理的对象由一般的数据发展到数字图像。1979 年, Daliy 等人首先将雷达图像和LandsatMSS 图像的复合图像应用于地质解译, 被认为是最早的图像
融合。20 世纪80 年代, 图像融合技术逐渐应用到遥感图像的分析和处理中。90年代以后, 图像融合技术成为研究的热点, 并成为很多遥感图像应用的一个重要预处理环节。目前, 遥感图像融合已经发展为像素级、特征级和决策级3个层次, 如表1。需要指出的是, 融合层次并没有划分融合算法严格的界限, 因为本质上各个融合层次都是信息融合的范畴。像素级图像融合技术已被广泛研究和应用, 并取得了一定的成果。特征级融合是一种中等层次的信息融合, 利用从各个传感器图像的原始信息中提取的特征信息,进行综合分析及融合处理, 不仅增加从图像中提取特征信息的可能性, 还可能获取一些有用的复合特征, 尤其是边缘、角、纹理、相似亮度区域、相似景深区等。在特征级融合中, 对图像配准的要求不如像素级图像融合对配准要求那么严格。决策级图像融合是一种更高层次的信息融合, 其结果将为各种控制或决策提供依据。在进行融合处理前, 先对图像进行预处理、特征提取、识别或判决, 建立对同一目标的初步判决和结论, 然后对各个图像的决策进行相关处理, 最后进行决策级的融合。从特点来看,不同层次的融合各有优缺点, 难以在信息量和算法效率方面都同时满足需求。 表一:遥感图像融合三个层次的对比 融合层次融合算法特点
图像融合算法概述 摘要：详细介绍了像素级图像融合的原理,着重分析总结了目前常用的像素级图像融合的方法和质量评价标准,指出了像素级图像融合技术的最新进展,探讨了像素级图像融合技术的发展趋势。 关键词：图像融合; 多尺度变换; 评价标准 Abstract:This paper introduced the principles based on image fusion at pixel level in detail, analysed synthetically and summed up the present routine algorithm of image fusion at pixel level and evaluation criteria of its quality. It pointed out the recent development of image fusion at pixel level, and discussed the development tendency of technique of image fusion at pixel level. Key words:image fusion; multi-scale transform; evaluation criteria 1.引言： 图像融合是通过一个数学模型把来自不同传感器的多幅图像综合成一幅满足特定应用需求的图像的过程, 从而可以有效地把不同图像传感器的优点结合起来, 提高对图像信息分析和提取的能力[ 1] 。近年来, 图像融合技术广泛地应用于自动目标识别、计算机视觉、遥感、机器人、医学图像处理以及军事应用等领域。图像融合的主要目的是通过对多幅图像间冗余数据的处理来提高图像的可靠性; 通过对多幅图像间互补信息的处理来提高图像的清晰度。根据融合处理所处的阶段不同,图像融合通常可以划分为像素级、特征级和决策级。融合的层次不同, 所采用的算法、适用的范围也不相同。在融合的三个级别中, 像素级作为各级图像融合的基础, 尽可能多地保留了场景的原始信息, 提供其他融合层次所不能提供的丰富、精确、可靠的信息, 有利于图像的进一步分析、处理与理解, 进而提供最优的决策和识别性能. 2.图像融合算法概述 2.1 图像融合算法基本理论
像素级和特征级遥感图像融合方法研究与应用传感器技术的发展丰富了人类获取信息的手段,而遥感在今天已成为人类获取地面信息的最重要的方式之一。卫星遥感系统为对地观测和地球科学相关领域研究提供的遥感图像数据,类型多样同时包含了丰富的信息。 如何利用图像融合技术,对不同来源不同类型的遥感图像数据进行综合利用,准确而高效地提取图像中包含的有用信息,已成为遥感技术应用中的一个关键性问题。针对这一问题,本文展开了对遥感图像融合方法和相关理论的研究。 本文的研究工作主要包含以下三个方面的内容：1、提出一种用于实现多光谱遥感图像分辨率增强的全色锐化图像融合方法。像素级的图像融合方法以提升图像数据质量为目标,而空间分辨率则是遥感图像质量的一个重要指标。 传感器捕获辐射能量有限以及观测受到噪声信号干扰的客观条件限制,使得遥感图像的空间分辨率和光谱分辨率成为一对天然的矛盾。利用全色锐化图像融合技术,对具有高空间分辨率的全色图像和具有高光谱分辨率的多光谱图像进行融合,则可以得到同时具有高空间分辨率和高光谱分辨率的合成图像。 为得到高质量的全色锐化融合结果,本文对多光谱图像数据和全色图像数据进行线性回归,并基于标准正交变换设计一种颜色空间变换,在此基础上将成分替换与多分辨率分析的思想相结合,完成对融合方法的构造。研究中通过对比实验,验证了该融合方法性能上的优越性。 2、提出一种用于实现热红外遥感图像分辨率增强的热红外锐化图像融合方法。热红外图像提供的地表温度信息,在遥感量化分析的应用中十分关键。 热红外锐化主要通过热红外图像和可见光近红外图像间的像素级融合实现,由于热红外图像与可见光近红外图像具有不同的成像性质,使得一般的像素级图
摘要：图像拼接技术一直是计算机视觉、图像处理和计算机图形学的热点研究方向。图像融合算法是图像拼接过程中非常重要的一个步骤，本文介绍了几种常用图像融合算法，并且结合实验对它们的进行了分析和比较。 关键词：图像融合；图像拼接 一、引言图像拼接(image stitching)技术是由于摄像设备的视角限制，不可能一次拍出很大图片而产生的。图像拼接技术可以解决由于相机等成像仪器的视角和大小的局限，不可能一次拍出很大图片而产生的问题。它利用计算机进行自动匹配，合成一幅宽角度图片，因而在实际使用中具有很广泛的用途，同时对它的研究也推动了图像处理有关的算法研究。图1 图像拼接流程图图像拼接技术的基本流程如图1-1所示，首先获取待拼接的图像，然后是图像配准和图像融合，最终得到拼接图。图像拼接技术主要包括两个关键环节，即图像配准和图像融合。图像配准主要指对参考图像和待拼接图像中的匹配信息进行提取，在提取出的信息后寻找图像间的变换模型，然后由待拼接图像经变换模型向参考图像进行对齐，变换后图像的坐标将不再是整数，这就涉及到重采样与插值的技术。图像拼接的成功与否主要是图像的配准。待拼接的图像之间，可能存在平移、旋转、缩放等多种变换或者大面积的同色区域等很难匹配的情况，一个好的图像配准算法应该能够在各种情况下准确找到图像间的对应信息，将图像进行匹配。图像融合的任务就是把配准后的两幅图像根据对准的位置合并为一幅图像。由于两幅相邻图像之间存在重叠区域，因此，采用配准算法可以实现图像的对齐。然而图像拼接的目的是要得到一幅无缝的拼接图像[1]。所谓无缝，就是说在图像拼接结果中，不应该看到两幅图像在拼接过程中留下的痕迹，即不能出现图像拼接缝隙。由于进行拼接的两幅图像并不是在同一时刻采集的，因此，它们不可避免地会受到各种不定因素的影响。由于这些无法控制的因素的存在，如果在图像整合过程结束之后，只是根据该过程中所得到的两幅相邻图像之间的重叠区域信息，将两幅图像简单的叠加起来，那么，在它们的结合部位必然会产生清晰的拼接缝隙，这也就达不到图像拼接所要求的无缝的要求。如何处理图像整合过程中无法解决的拼接缝隙问题，实现真正意义上的无缝拼接，正是图像融合过程中所要解决的问题。对于重叠部分，如果只是简单的取第一幅图像或第二幅图像的数据进行叠加，会造成图像的模糊和拼接的痕迹，这是不能容忍的。图像融合就是要消除图像光强或色彩的不连续性。它的主要思想是让图像在拼接处的光强平滑过渡以消除光强的突变。二、常见的图像融合算法 1、平均值法令，，分别表示第一幅图像、第二幅图像和融合图像在点处的像素值，则融合图像中各点的像素值按式(4-1)确定。 (1) 式(4-1)中，表示第一幅图像中未与第二幅图像重叠的图像区域，表示第一幅图像与第二幅图像重叠的图像区域，表示第二幅图像中未与第一幅图像重叠的图像区域。取两幅图像的平均值的算法速度很快，但效果一般不能令人满意，在融合部分有明显的带状感觉，用眼睛能够观察出区别。本文以左图像所在的坐标系为参考坐标空间，将右图像经过变换矩阵向参考图坐标进行映射，由于双线性插值法在计算效率和精度方面可以达到一个很好的平衡，因此在变换过程中本文采用双线性插值。然后采用平均值法对图像重叠区进行融合，得到图2(a)和图2(b)。从图中可以看出由于采用本文的配准方法拼接出来的图像在拼接点处结合得很好，但是由于重叠区域采用了简单的平均值法来进行融合，有明显的拼缝。 (a) 校园广场图片（b）足球场图片图2 采用平均值法来对图像进行融合 2、重叠区线性过渡为了消除重叠区的拼缝问题，目前采用较多的是重叠区线性过渡的方法. 实现的具体方法是假设重叠区域宽度为l。取过渡因子是（）。两幅图像重叠区的x轴和y轴最大和最小值分别为、和、，则过渡因子，重叠区的像
基于Gram-Schmidt的图像融合方法概述 摘要遥感图像融合的目的是综合来自不同空间分辨率和光谱分辨率的遥感信息，生成一幅具有新空间特征和波谱特征的合成图像。它具有重要的意义和广泛的应用前景。而由于采用的算法或变换方法的不同，融合方法有多种。在众多的融合方法相互比较的过程中，我们发现Gram-Schmidt具有较高的图像保真效果，是一种高效的图像融合方法。由于该算法在遥感图像融合中的应用尚处于起步阶段，对于Gram-Schmidt光谱锐化高保真的影像融合算法的了解尚不全面。对此，对Gram-Schmidt的原理、方法、优势等做了较为详尽的介绍。 关键词遥感融合保真Gram-Schmidt 概述 1 引言 对于光学系统的遥感影像，其空间分辨率和光谱分辨率一直存在着不可避免矛盾。在一定的信噪比的情况下，光谱分辨率的提高必然导致牺牲空间分辨率为代价。然而，通过将较低空间分辨率的多光谱影像和较高空间分辨率的影像的全色波段影像的融合，可以产生多光谱和高空间分辨率的影像。因此，各种基于不同算法的融合方法得到了迅速地发展和广泛地应用。 随着遥感技术的发展，由于对图像解译和反演目标参数的需要，一些简单的融合方法在很大程度上已经无法满足对于光谱信息保持，空间纹理信息增加的迫切需求。例如，对于检测植被活力和生长状态，反演陆地生产力，进行环境评价和矿产勘测等，如果融合后的图像信息的保真度无法满足要求，将会导致错误结果的产生。 通常采用的遥感图像融合方法有IHS变换、Brovey变换、主成分变换、小波变换等。虽然，这些融合方法都能够增加多光谱影像的空间纹理信息特征。但IHS、Brovey、主成分变换等方法易使融合后的影像失真；小波变换光谱信息虽保真相对较好，但小波基选择困难，且计算相对复杂（李存军等，2004）。 基于Gram-schmidt算法的图像融合方法既能使融合影像保真度较好，计算又较为简单。本文将对该影像融合算法的原理、方法以及所具备的优势做较为详尽的介绍。 2 算法简介
多尺度遥感影像融合技术及其算法研究进展 培东①,②,曾永年①,②,历华①,② (①中南大学信息物理工程学院,长沙410083;②辽宁工程技术大学地理空间信息技术与应用实验室,阜新123000) 摘要:随着传感器光谱分辨率和空间分辨率的提高,现代遥感技术提供了金字塔状的可利用遥感数据。与此同时,也给遥感技术应用提出了挑战———如何充分、有效地利用多源、多尺度的遥感影像数据。影像融合技术为充分利用多源、多尺度的遥感影像数据提供了有效的途径。本文对目前多尺度影像融合技术及其算法的发展进行了系统分析,在此基础上,对影像融合技术的发展进行了简要的分析。 关键词:多尺度影像;影像融合;融合算法;进展 中图分类号:P237.9 文献标识码:A 文章编号:1000-3177(2006)88-0067-05 收稿日期:2006-04-11 修订日期:2006-06-12 基金项目:辽宁工程技术大学地理空间信息技术与应用实验室基金资助(编号2005012)作者简介: 培东(1977～),男(汉),内蒙古集宁市人,硕士生,研究方向为遥感影像处理及其应用研究。 E 2m ail :yunpeidong @https://www.doczj.com/doc/8414939405.html, 1 引 言 随着遥感技术的发展,多源、多尺度的遥感影像已广泛应用于对地观测及其信息的获取。为了有效地利用多源、多尺度遥感数据,最大限度地获取感兴趣目标的信息,影像融合技术得到了应有的重视,并成为目前遥感影像处理领域的一个重要的研究课题。影像融合是指把来自不同传感器或同一传感器不同尺度的同一场景的两幅或多幅影像,采用一定的算法生成一组新的信息或合成影像,以提高影像的清晰度和可识别性,获得单一影像所不能提供的特征信息[1]。 影像融合不仅仅是多源、多尺度的遥感影像的简单复合,而是采用一定的算法来强调信息的优化、突出专题信息、提高影像所表达信息量、抑制或消除冗余信息,从而增加影像解译可靠性,减少模糊性、多义性、不确定性和误差。通过综合利用多种数据资料的不同优势,达到优势互补的效果。 目前影像融合的方法很多,不同的融合算法适合于不同的应用目的,有多波段影像融合、多时相影像融合、不同传感器影像融合、不同分辨率影像之间的融合[2～6]。方法虽然不同,但最终目都是要提高影像空间分辨率、改善影像的几何精度、增强特征显示能力、改善分类精度、提高变化检测能力、替代或修补影像数据的缺陷 [7～10] 。 本文针对不同尺度影像融合技术的发展,对其算法研究进展进行了较系统分析与总结,并对影像融合的评价方法进行了归纳。在此基础上,对影像融合技术今后的发展进行了简要的分析。 2 影像融合技术的发展 多尺度影像融合一般是指多光谱影像与高分辨率全色波段影像之间的融合,它既保留了多光谱影像的光谱特性,又可提高多光谱影像的空间信息。在融合后的新影像上,地 物纹理清晰、颜色区别明显,地类的边界清晰,有利于影像的解译和分类精度的提高[11]。目前影像融合的方法很多,从信息表征层次上可分为三个层次:像元级融合,特征级融合,决策级融合[12]。 像元级融合是低层次的融合技术,是直接在采集的原始数据层或其变换数据层上进行的融合,是为了补充、丰富和强化融合影像中的有用信息,使融合影像更符合人或机器的视觉性,更有利于对影像的进一步分析与处理。融合算法可分为以光谱域为主的融合和以空间域为主的两类。目前光谱域主要的融合算法有代数运算法[13～15]、Brovey 变换[16]、 IHS 变换法[17～21]、主成分变换法[13];空间域主要的算法有 高通滤波[18～21]、基于平滑滤波的融合[22]、Gram-Schimdt 变换法[23]、合成变量系数法[15]以及现在热门的小波分析法[24～26]等。 特征级的融合是较高层次的融合,这类融合技术首先对各种数据源进行目标识别的特征提取、分类等,然后对这些特征进行综合分析和融合处理。融合结果能体现大部分信息,同时使计算过程中的数据量大大减少,缺点是由于不是基于原始影像的数据,在特征提取过程中难免出现部分信息的丢失,并难以提供细微信息。主要有Bayesian 统计决策理论[27-28] 、Dempster 2Shafer 证据理论[29～30]、模糊推理[31～32] 和人工神经网络[33～34],基于统计特征[35]、基于空间自适应融合等[36]。 决策级的融合是最高层次的融合技术,是基于影像的理解和识别的基础上的融合。首先是对原始影像进行特征提取以及一些辅助信息的参与,再对有价值的数据运用判别准则、决策规则加以判断、识别、分类,然后再将这些有用的信息进行融合。所以融合后的影像能很好的为决策分析提供信息。主要有马尔可夫随机场模型加入多源决策分类[37～39]、贝叶斯法则的分类理论与方法[40]、基于统计融合