一種多光譜影像和全色衛(wèi)星影像融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及衛(wèi)星遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多光譜影像和全色衛(wèi)星影 像融合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在遙感影像的融合技術(shù)中，多光譜影像MS和高空間分辨率全色影像PAN的 融合是最重要的一類。通過多光譜影像和全色影像融合后，獲得了同時具有高空間分辨率 和光譜質(zhì)量的遙感圖像是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。過去常用的一些遙感影像處理方法，如HIS(亮 度、飽和度、色度）變換和PCA(主成分分析）變換融合方法，其融合后影像，在保持較高空 間分辨率的同時，總是發(fā)生嚴(yán)重的光譜失真現(xiàn)象。如何在提高空間分辨率的同時，能夠保持 融合影像的光譜質(zhì)量，這依舊是當(dāng)前遙感影像融合研究中的難點(diǎn)。
[0003] 國內(nèi)現(xiàn)有的遙感融合技術(shù)主要包括代數(shù)運(yùn)算法、高通濾波法、HIS變換法、主分量 分析法、分量替換法以及較熱門的小波分析融合法等等。影像融合方法從傳統(tǒng)的HIS變換、 PCA變換等方法，經(jīng)過金字塔分解融合、小波變換融合等方法的洗禮，逐步進(jìn)入到新的應(yīng)用 Contourlet變換融合階段。與此同時，在融合算法的改造上，越來越多的傳統(tǒng)算法相結(jié)合 的方式被使用，在一定程度上增進(jìn)了融合效果，提升了融合效率。對于HIS變換融合和PCA 變換融合等方法，他們對于多光譜及全色影像的融合結(jié)果都能有不錯的空間幾何信息保有 度，能保持較高的空間分辨率，但總是會發(fā)生較大的光譜扭曲。小波變換影像融合盡管同傳 統(tǒng)的像素級影像融合方法相比，具有很好的光譜質(zhì)量，但其對空間細(xì)節(jié)信息的保持則顯得 不足，融合影像常常出現(xiàn)模糊甚至"重影"現(xiàn)象。
[0004] 鑒于此，有必要研究一種可以對多光譜影像和全色衛(wèi)星影像進(jìn)行有效融合的方 案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種多光譜影像和全色衛(wèi)星影像融合方法，可以對全色衛(wèi)星 影像和多光譜影像進(jìn)行準(zhǔn)確、有效配準(zhǔn)，并有效獲取融合圖像。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種多光譜影像和全色衛(wèi)星影像融合方法，包括：
[0008] 分別提取多光譜影像與全色衛(wèi)星影像的SIFT特征點(diǎn)，并對提取到的SIFT特征點(diǎn) 做降維處理；
[0009] 采用BBF算法對降維處理后的SIFT特征點(diǎn)進(jìn)行粗匹配，并對粗匹配后的結(jié)果進(jìn)行 誤匹配消除，再采用仿射變換進(jìn)行精確匹配；
[0010] 對精確匹配后的多光譜影像進(jìn)行HIS變換獲得亮度、飽和度與色度分量，將其中 的亮度分量以及精確匹配后的全色衛(wèi)星影像的直方圖分別進(jìn)行小波變換，并將二者的小波 變化結(jié)果依次進(jìn)行高頻替換、小波逆變換得到新的亮度分量；
[0011] 通過預(yù)設(shè)的參數(shù)對所述新的亮度分量進(jìn)行更新，再將更新后的亮度分量與所述飽 和度與色度分量進(jìn)行HIS逆變換，從而實現(xiàn)多光譜影像和全色衛(wèi)星影像的融合。
[0012] 所述分別提取多光譜影像與全色衛(wèi)星影像的SIFT特征點(diǎn)，并對提取到的SIFT特 征點(diǎn)做降維處理包括：
[0013] 分別構(gòu)建光譜影像與全色衛(wèi)星影像的SIFT空間金字塔，利用SIFT空間金字塔求 得極值點(diǎn)，并對極值點(diǎn)進(jìn)行篩選，以去除不穩(wěn)定極值點(diǎn)，再根據(jù)篩選后的極值點(diǎn)進(jìn)行方向和 尺度的計算，從而獲得多光譜影像的SIFT特征點(diǎn)以及全色衛(wèi)星影像的SIFT特征點(diǎn)；
[0014] 采用SIFT特征描述與PCA算法相結(jié)合的方式分別對多光譜影像的SIFT特征點(diǎn)以 及全色衛(wèi)星影像的SIFT特征點(diǎn)做降維處理。
[0015] 所述采用BBF算法對降維處理后的SIFT特征點(diǎn)進(jìn)行粗匹配，并對粗匹配后的結(jié)果 進(jìn)行誤匹配消除后，再采用仿射變換進(jìn)行精確匹配包括：
[0016] 對降維處理后的多光譜影像的SIFT特征點(diǎn)以及全色衛(wèi)星影像的SIFT特征點(diǎn)進(jìn)行 基于堆的優(yōu)先隊列方法搜索匹配；
[0017] 然后，通過RANSAC算法，對匹配結(jié)果進(jìn)行消除誤匹配；
[0018] 再基于仿射變換模型，對誤匹配消除后的多光譜影像的SIFT特征點(diǎn)以及全色衛(wèi) 星影像的SIFT特征點(diǎn)進(jìn)行平移、縮放和旋轉(zhuǎn)處理，從而完成影像的精確匹配。
[0019] 所述對精確匹配后的多光譜影像進(jìn)行HIS變換獲得亮度、飽和度與色度分量，將 其中的亮度分量以及精確匹配后的全色衛(wèi)星影像的直方圖分別進(jìn)行小波變換，并將二者的 小波變化結(jié)果依次進(jìn)行高頻替換、小波逆變換得到新的亮度分量包括：
[0020] 將多光譜影像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換到HIS顏色空間，獲得亮度、飽和度與色度分 量，并對全色衛(wèi)星影像進(jìn)行直方圖匹配；
[0021] 分別對多光譜影像的亮度分量及全色衛(wèi)星影像匹配后的直方圖進(jìn)行小波變換，并 將亮度分量小波變換后的高頻部分移去，用全色衛(wèi)星影像匹配后的直方圖小波變換后的高 頻部分進(jìn)行替換，再對替換結(jié)果進(jìn)行小波逆變換，從而得到新的亮度分量。
[0022] 所述通過預(yù)設(shè)的參數(shù)對所述新的亮度分量進(jìn)行更新，再將更新后的亮度分量與所 述飽和度與色度分量進(jìn)行HIS逆變換，從而實現(xiàn)多光譜影像和全色衛(wèi)星影像的融合包括：
[0023] 利用預(yù)設(shè)的參數(shù)a、b、c與新的亮度分量進(jìn)行下述計算，從而獲得更新后的亮度分 量：
[0024] I " = a · I' +b · IPAN+c · Ims
[0025] 其中，參數(shù)a、b、c均為常數(shù)；I'為所述新的亮度分量，Ipan為全色衛(wèi)星影像的亮度 分量，I ms為多光譜影像通過HIS變換獲得亮度分量，I"為更新后的亮度分量；
[0026] 再將更新后的亮度分量I "與多光譜影像通過HIS變換獲得的飽和度與色度分量 HIS逆變換，變換后獲得的融合圖像即為多光譜影像和全色衛(wèi)星影像的融合圖像。
[0027] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，利用SIFT與PCA-SIFT結(jié)合的方法，找到 全色圖像與多光譜圖像的特征點(diǎn)，基于這些特征點(diǎn)依次使用BBF、RANSAC和仿射空間變換 進(jìn)行精確匹配；然后，根據(jù)HIS變換和小波變換的改進(jìn)方法進(jìn)行融合；再引入預(yù)設(shè)的參數(shù)， 結(jié)合全色圖像的亮度和HIS變換得到的亮度得到新的亮度分量，最后通過HIS逆變換得到 融合圖像；本方案在一定程度上解決了目前融合方法所存在的部分問題，使融合后圖像質(zhì) 量有明顯改進(jìn)。
【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0029] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種多光譜影像和全色衛(wèi)星影像融合方法的流程圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明實施例提供的詳細(xì)的多光譜影像和全色衛(wèi)星影像融合方法的流程 圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明實施例提供的二維圖像f(x，y)分解示意圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明實施例提供的圖像的Mallat小波分解過程示意圖；
[0033] 圖5為本發(fā)明實施例提供的圖像的重構(gòu)過程示意圖；
[0034] 圖6為本發(fā)明實施例提供的對遙感影使用小波變換進(jìn)行融合的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒?發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0036] 圖1為本發(fā)明實施例提供的一種多光譜影像和全色衛(wèi)星影像融合方法的流程圖。 如圖1所示，其主要包括如下步驟：
[0037] 步驟11、分別提取多光譜影像與全色衛(wèi)