QuickBird全色与多光谱影像融合方法比较研究
- 格式:pdf
- 大小:757.07 KB
- 文档页数:6
北京揽宇方圆信息技术有限公司
QuickBird
所属国家:美国
发射时间:2009年
轨道高度:770公里
重访周期:1.1天
拍摄幅宽16.5*16.5km/景成图比例:约1:2000
运行现状:停止服役
QuickBird(快鸟)卫星是美国数字全球公司所拥有的商用高分辨率光学卫星,由Ball 航天技术公司、柯达公司和空间公司联合研制,2001年10月18日由波音公司的德尔他-2火箭在加利福尼亚范登堡空军机地发射升空,于同年12月份开始接收卫星影像。
2000年12月,数字全球公司得到了美国国家大气和海洋管理局的许可,发射和运营0.5m分辨率的遥感卫星系统。
该公司立刻修改了QuickBird卫星的原设计,降低了轨道高度,从而把卫星的全色图像分辨率从1m提高到0.61m,多光谱图像分辨率从4m提高到
2.5m。
QuickBird卫星系统每年能采集7000万平方公里的卫星影像数据,存档数据以史无前例的速度在递增。
在中国境内每天至少有2至3个过境轨道。
QuickBird卫星提供全色、多光谱数据,三波段融合彩色数据、全色及多光谱捆绑数据、四波段融合彩色数据。
全色样图多光谱样图
埃及金字塔
北京揽宇方圆信息技术有限公司。
多光谱和全色影像融合步骤1.引言多光谱影像和全色影像是遥感领域中常用的两种影像数据,它们分别具有不同的光谱特征和空间分辨率。
为了充分利用两种影像数据的优势,我们可以采用多光谱和全色影像融合技术,将它们融合成一幅具有高空间分辨率和丰富光谱信息的影像。
本文将介绍多光谱和全色影像融合的步骤和方法。
2.多光谱和全色影像融合步骤多光谱和全色影像融合的步骤主要包括预处理、融合方法选择和后处理三个环节。
2.1预处理在进行多光谱和全色影像融合之前,我们需要对原始影像进行预处理,以确保融合结果的准确性和可靠性。
预处理包括影像的配准、辐射校正和大气校正等。
2.1.1影像配准影像配准是将多光谱和全色影像进行精确对齐的过程。
常用的配准方法包括特征点匹配、相位相关和控制点配准等。
2.1.2辐射校正辐射校正用于消除影像中的光照差异,使得不同影像之间具有一致的辐射特性。
常用的辐射校正方法包括直方图匹配法、直线拉伸法和大气校正法等。
2.1.3大气校正大气校正用于消除影像中由于大气介质的存在而引起的大气光照效应。
常用的大气校正方法包括大气点扩散函数法和大气透射率法等。
2.2融合方法选择选择适合的融合方法对于多光谱和全色影像融合的成功至关重要。
常用的融合方法包括基于变换的方法和基于分解的方法。
2.2.1基于变换的方法基于变换的方法通过对多光谱和全色影像进行变换,将它们融合到一个新的空间域或频域中。
常用的变换方法包括傅里叶变换、小波变换和主成分分析法等。
2.2.2基于分解的方法基于分解的方法通过对多光谱和全色影像进行分解,提取它们的特征信息,并进行融合。
常用的分解方法包括主成分分析、小波分解和非负矩阵分解等。
2.3后处理融合完成后,我们还需要进行一些后处理操作,进一步改善融合结果的质量和可视效果。
2.3.1锐化增强锐化增强是指对融合结果进行图像增强处理,以提高影像的细节和边缘信息。
常用的锐化增强方法包括拉普拉斯锐化和直方图均衡化等。
卫星全色和多光谱模式介绍QuickBird卫星全色和多光谱模式时间:2009-08-24众所周知,遥感是使用各种传感器远距离探测目标所辐射、反射或散射的电磁波,经加工处理变成能够识别和分析的图像和信号,以获取目标性质和状态信息的综合技术。
遥感根据获取目标的手段不同可分为狭义遥感和广义遥感。
狭义遥感以电磁辐射为感测对象,而广义遥感还包括磁力、重力等地球物理的测量和属于地球物理测量范畴的地震波、声波等弹性波。
我们通常所说的遥感概念则专指以电磁辐射为特征的狭义遥感。
不同的目标物受到太阳或其他辐射源的电磁辐射时,它们所特有的反射、发射、透射、吸收电磁辐射的性质是不同的。
通过获取目标物对电磁辐射的显示特征,可识别目标的属性和状态。
所以传感器谱段的设置与目标物的光谱特性有着密切的关系。
目前世界上用于卫星遥感的传感器有两大类:光学遥感和微波遥感。
光学遥感:光学遥感指利用光学设备探测和记录被测物体辐射、反射和散射的相应谱段电磁波,并分析、研究其特性及变化的技术。
光学遥感覆盖了红外、可见光和紫外三个谱段,常用的有以下三种:可见光遥感:其工作波长为0.4~0.76微米,一般采用感光胶片或光电探测器作为感测元件,属于摄影成像遥感。
它主要使用可见光远摄镜头照相和可变焦距电视摄像等,感测的是目标及背景反射或自身发出的可见光,记录的信息或拍摄的图像是物体反射光或发光强度的空间分布。
可见光遥感是光学遥感中历史最长的一种,是对地观测和军事侦察的主要手段之一。
摄影成像的分辨率(G)很高,可以近似地表示为:G=f×R/H其中f为镜头焦距,R为镜头与底片的综合分辨率,H为高度(或距离)。
红外遥感器:主要包括红外扫描仪、红外辐射仪等。
红外遥感通过探测红外辐射获取目标和背景的辐射温度或热成像。
其探测能力取决于目标、背景与周围环境的温度差。
红外遥感的最大优点是可获取无光照或薄云下目标和背景的图像。
多谱段遥感:使用几个不同的谱段同时对一目标或地区进行感测,从而获得与各谱段相对应的各种信息。
全色影像和多光谱影像融合是指将全色影像(仅包含黑白灰度信息)和多光谱影像(包含多个波段的彩色信息)进行合并,得到具有高空间分辨率和丰富光谱信息的影像。
其原理基于以下步骤:
预处理:对全色影像和多光谱影像进行预处理。
这可能包括去噪、辐射校正、几何校正等。
分辨率匹配:由于全色影像通常具有较高的空间分辨率,而多光谱影像具有较低的空间分辨率,需要将它们的空间分辨率匹配。
可以使用插值等技术对多光谱影像进行上采样,使其与全色影像具有一致的分辨率。
融合算法:融合算法用于将全色影像和多光谱影像合并成一幅高分辨率彩色影像。
常用的融合方法包括:基于变换的方法(如基于小波变换、纹理合成等)、基于统计的方法(如主成分分析、拉普拉斯金字塔变换等)以及基于特征的方法(如IHS变换、HSV变换等)。
增强和调整:对融合后的影像进行增强和调整,以达到更好的视觉效果。
这可能包括对比度调整、色彩平衡、锐化等操作。
通过全色影像和多光谱影像的融合,可以获得既具有高空间分辨率又具有丰富光谱信息的影像,提高了遥感图像的解译能力和应用效果。
常见的应用包括土地利用分类、环境监测、资源调查等。
Quick Bird卫星相关参数及数据获取一、 Quick Bird相关参数二、数据介绍1. 影像类别Quick Bird卫星所提供之卫星影像,可依其光谱特性加以区分为全色态影像、多光谱影像及彩色融合影像三大类。
1) 全色影像全色影像(俗称黑白影像),提供单一波段(B&W)的波谱资料。
原始影像分辨率为0.61~0.70公尺。
2) 多光谱影像多光谱影像(俗称彩色影像),提供四个波段(红、绿、蓝、近红)影像。
原始影像分辨率为2.4公尺。
3) 彩色融合影像将高空间分辨率全色态影像与多色彩信息的多光谱影像进行融合处理后,提供高空间分辨率彩色融合影像。
2. 处理等级美国Digital Globe公司的影像产品,皆提供三种图像处理等级,分别是Basic、Ortho Ready Standard及Standard等级。
使用者可依据其实际应用需求,进行订购。
1) Basic处理等级Basic处理等级之影像为最原始图像处理等级,未经任何地图投影处理,仅经过辐射校正及卫星系统校正处理。
因此保留最多拍摄信息,并且此产品亦包含卫星轨道参数,用户能够使用此产品进行高精度正射纠正、制图及进阶影像分析。
但也因未进行几何处理,最小订购单位需以幅计算。
2) Ortho Ready Standard处理等级将Basic等级影像使用卫星轨道参数及订购范围之平均高程进行地图投影处理后之产品,即为Ortho Ready Standard等级。
用户能依据实际所需范围弹性订购此等级影像。
(但仍须满足最小订购单位)。
亦因使用平均高程进行地图投影,用户购买此等级产品后,仍可使用自有控制点(GCPs)与高程(DEM)进行高精度正射纠正处理。
3) Standard处理等级与Ortho Ready Standard处理等级不同的是,此等级影像采用GTOPO30 DEM 进行地图投影处理,使用者将无法使用自有控制点及高程进行高精度正射纠正处理,适用于无须高空间精度的影像。
本文对高分辨率QuickBird 影像的全色波段和多光谱波段进行了各种融合方法的试验。
结果表明:Gram-schmidt 变换法和Pansharp 变换法在保持光谱信息方面的能力强于Brovey 变换法、IHS 变换法和PCA 变换法。
综合考虑各评价参数,通过视觉效果比较和定量分析可以得出:Gram-schmidt 变换法和Pansharp 变换法能够在提高原始多光谱影像的空间信息的同时尽可能地保持了多光谱影像的光谱信息,尤其以Gramschmidt变换法对高分辨率QuickBird 影像的融合效果最好。
高分辨率遥感影像融合应采用Gramschmidt方法。
本次工作获得的Qu ickb ird 卫星影像数据为预正射产品( O rtho Ready S tandard) , 带有RPC ( Rational Ploynom ial Coeffic ien,t 有理多项式系数)参数。
由于工作区为中低山区峡谷区, 因此必须对Qu ickbird原始影像进行正射校正。
由于获得的Qu ickb ird 数据为预正射产品, 采用有理函数模型( RationalFunction)[ 2 ] 来对Qu ickbird 原始影像进行正射校正, 即在PC IGeomatica遥感图像处理软件中采用Quickbird单景影像+ RPC + DEM + GCP 的模式, 对Quickb ird原始全色影像进行正射校正。
DEM ( D igital E levat ionMode,l 数字高程模型)由数字地形图( DLG) 生成, GCP ( Ground Contro l Po in,t 地面控制点)通过GPS 实测获得。
正射校正后的Qu ickbird影像满足1B1万重点调查的精度要求。
研究去为山区应进行正射校正。
彩色合成波段组合为红色XS3、绿色XS2、蓝色XS1, 这种自然彩色合成方式比较符合人眼的视觉习惯, 有利于地质灾害目视解译, 然后与全色影像配准, 采用自动融合算法),PANSHARP( Automatic ImageFusion)进行融合, 并对融合后的影像进行拉伸增强、对比度和亮度调整, 获得分辨率为0. 61m 的彩色校正图像。
研制国家:美国名称型号:快鸟-2卫星研制单位:"数字全球"公司造价:10亿美元现状:现役一、概述QuickBird快鸟卫星是美国数字全球公司所拥有的商用高分辨率光学卫星,由Ball航天技术公司(Ball Aerospace & Technologies Corp)、柯达公司和空间公司(Fokker Space)联合研制,2001年10月18日由波音公司的德尔他-2火箭在加利福尼亚范登堡空军机地发射升空,于同年12月份开始接收卫星影像。
2000年12月,"数字全球"公司得到了美国国家大气和海洋管理局的许可,发射和运营0.5m分辨率的遥感卫星系统。
该公司立刻修改了快鸟卫星的原设计,降低了轨道高度,从而把卫星的全色图像分辨率从1m提高到61cm,多光谱图像分辨率从4m提高到2.5m。
卫星的设计可以使其在较低的轨道上运行,其携带的燃料足以保证设计寿命不减少。
这使得快鸟-2成为目前世界上分辨率最高的商用卫星。
快鸟-2卫星可以同时拍摄全色和多光谱图像,也可以提供自然彩色和彩色红外合成图像。
每次过顶可以拍摄连续10景图像( 165km长)或者2×2景图像的面积。
年拍摄能力为7000万平方千米。
该卫星的设计可以使其在较低的轨道上运行,其携带的燃料足以保证设计寿命不减少。
这使得快鸟-2成为目前世界上分辨率最高的商用卫星。
二、研发背景自从1994年美国总统克林顿签署总统令,允许商业公司销售高分辨率卫星影像以后,美国成立了一些高分辨率商业卫星公司,如空间成像(Space Imaging)公司,地球观测公司。
地球观测公司早在1997年12月24日就用俄罗斯起始-1(START-1)运载火箭发射了EarlyBird(全色分辨率为3m),但卫星入轨4天后失效。
空间成像公司于1999年9月24日发射了IKONOS-1(源于古希腊文,意是Image,全色分辨率为1m)卫星,亦发射失败。
影像全⾊和多光谱之分
参考:基于传感器光谱特性的全⾊与多光谱图像融合.pdf
它们是在成像光谱范围上不同。
全⾊由⼀个可见光波段组成,光谱范围宽,所以空间分辨率⾼;多光谱⼀般有多个波段数据组成,⼀般有蓝,绿,红,进红外等波段,每个波段扑捉较窄光谱范围的数据,所以空间分辨率较低,但个波段对不同地物敏感,利⽤组合关系突出某类地物,也可以和全⾊波段组合增强空间分辨率。
⼤多数的资源卫星同时提供了⾼分辨率的全⾊影像(Pan)和低分辨率的多光谱影像(MS),
如Landsat7,SPOT,IRS,IKONOS,Quickbird等等。
常见的全⾊传感器如下。