一种融合中分辨率多光谱与高分辨率全色图像的方法.pdf

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1、第28卷第4期地理与地理信息科学Vo1．28No．42012年7月GeographyandGeo-InformationScienceJuly2012一种融合中分辨率多光谱与高分辨率全色图像的方法王忠武，刘顺喜(中国土地勘测规划院，北京100035)摘要：针对中分辨率多光谱与高分辨率全色图像空间分辨率差异大，导致融合结果难以较好平衡光谱信息保持和空间信息保持能力的问题，该文分析了7种常用融合方法用于中分辨率多光谱与高分辨率全色图像融合的优缺点及其融合质量的影响因素，提出了一种组合融合方法。该方法在保留Gram-Schmidt方法的细节注入方式的基础上，综合利用高通滤波法和Gra

2、m-Schmidt方法的优势构造低分辨率全色图像，确保在提高融合图像空间分辨率的同时有效降低其光谱变形。通过CBERS-02多光谱和IRS-P5全色图像的实验，证明了新融合方法的有效性。关键词：融合；中分辨率多光谱图像；高分辨率全色图像中图分类号：TP751文献标识码：A文章编号：1672—05O4(2O12)O4一o042～O4中空间分辨率(简称“中分辨率”)、大幅宽多光对原始多光谱图像重采样至全色图像尺度的低分辨谱图像(如CBERS-02、02B卫星多光谱图像分辨率率多光谱图像；w为空间细节注入方式；为空间细19．5m、幅宽113km；北京一号小卫星多光谱图像节信息，=HR

3、P—LRP，HRP为高分辨率(原始)分辨率321TI、幅宽600km等)在快速提供大区域全全色图像，LRP为低分辨率全色图像。覆盖遥感数据、服务资源环境宏观监测方面具有显由融合理论框架可知，影响融合质量的实际因著优势[1]。为提高多光谱图像的地物解译潜力，资素为W和LRP。LRP既可以通过HRP滤波得到，源环境遥感调查监测中常用高分辨率(优于5m)全又可以通过LMS各波段变换或加权得到。色图像对中分辨率多光谱图像进行Pan-Sharpen融1．1高通滤波(HighPassFilter。HPF)方法合，以获得既具有多波段光谱又具有较高分辨率的HPF方法以多光谱和全色图像的分辨率之

4、比融合图像。然而，业务应用中，由于多光谱和全色图作为参数，自适应构造高通滤波器对HRP进行多像分辨率倍率、传感器波谱范围差异显著等原因，常级高通滤波，获取高频信息注入LMS(注入比例由用融合方法往往受到高分辨率全色图像的噪声和中高频信息与LMS的标准方差确定)，获得初步融合分辨率多光谱的虚假信息的影响，难以较好平衡保图像，将初步融合图像与LMS进行基于均值一标准持光谱信息和保持空间信息能力，融合效果不佳[2]。差的直方图匹配，获得最终融合图像HMS[3]。采用为此，ERDAS9．2版提出多级高通滤波方法，采用直方图匹配方法调整初次融合图像的亮度，等价于两次高通滤波逐级提取细节信

5、息并逐级滤除噪声，对、分别进行线性变换。在不考虑该过程的影但是难以解决几何配准误差引起的光谱漂移现象，响时，HPF方法可表示为：而且融合过程耗时长。本文从常用融合方法的原理一1，一HRPh，HRPh为HRP的高频信息⋯出发，分析各方法的优缺点及其融合质量的影响因或=l，一RP一彻，瑚为HRP的低频信息素，提出了一种组合高通滤波方法和Gram-SchmidtHPF方法的本质是由HRP高通滤波构造方法的融合方法，确保在提高融合图像空间分辨率LRP，当全色与多光谱图像的分辨率较高且相差不的同时有效降低光谱变形，以提高中分辨率多光谱大时，此方法能获得较好效果。然而，中分辨率多光和高分辨

6、率全色图像的融合效果。谱和高分辨率全色图像的融合质量受到多个因素的影响【4]：1)受分辨率差别较大的影响，过大的分辨率1常用方法的融合质量影响因素分析差距将导致重采样多光谱图像时，产生较多虚假信Pan-Sharpen融合理论框架如下：息，使融合结果出现光谱不连续、浮雕等效果；2)受HMS=LMS+W*艿(1)全色图像噪声的影响，噪声会随高频信息一起注入其中：HMS为融合后高分辨率多光谱图像；LMS为LMS；3)受配准精度的影响，配准误差过大会导致细收稿日期：2012—O2—14；修订日期：2O12—O3—09基金项目：国土资源高分应用示范系统先期攻关项目(E02O2／1112)

7、作者简介：王忠武(1983一)，男，博士眉0研究员，主要从事土地遥感、遥感图像处理等研究。E—ma．1：wangzhongwu@mail．clspi．org．cn第4期王忠武等：一种融合中分辨率多光谱与高分辨率全色图像的方法第43页节信息注入位置不当，使融合结果不稳定。法将细节信息等量注人LMS，Brovey变换法根据1．2Gram-Schmidt方法LMS各波段间的灰度比例关系注入细节信息。3种Gram-Schmidtc5]方法首先采用某种方式(HRP融合方法分别表示为式(4)、式(5)、