一种hcs结合小波变换的遥感图像融合方法
【专利摘要】本发明公开一种HCS结合小波变换的遥感图像融合方法，对低空间分辨率的多光谱影像和高空间分辨率的全色影像进行影像配准，将多光谱影像重采样至与全色影像相同像元尺寸，裁剪得到相同图幅范围的多光谱影像和全色影像等待融合；对多光谱影像进行HCS变换得到强度分量和若干角度分量；对强度分量和全色影像采用小波基进行多层二维小波分解，得到强度分量信号和全色信号；以权重将强度分量和全色信号在信号级别上加权求和，得到融合信号；采用小波基对融合信号进行多层二维小波重构，得到增强后的强度分量；对增强后的强度分量使用角度分量进行分解得到最终融合影像。本发明在接近完美地保留多光谱数据的光谱信息的同时，增强了融合结果的影像信息质量。
【专利说明】一种HCS结合小波变换的遥感图像融合方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及遥感影像处理数据融合领域，更具体地，涉及一种基于HCS变换，并结 合了小波理论进行增强的遥感影像融合方法。 技术背景
[0002] 随着空间技术和遥感技术的不断发展，各式各样的资源卫星不停地提供着各种类 型的遥感影像数据。而近年来的遥感影像数据大多采用低空间分辨率的多光谱影像配合 高空间分辨率的全色影像的数据生产模式，以达到使产品兼顾多光谱和高空间分辨率的目 的。为此，采用适当的遥感影像融合技术以得到同时具有多光谱和高空间分辨率实验材料 的过程已经基本成为影像预处理的一个环节，这也促使遥感影像融合技术得到了快速发 展。
[0003] 遥感影像融合可分为像素级融合、特征级融合和决策级融合。其中像素级融合方 法发展至今已成为使用最为广泛，理论较为成熟的融合方法，其中典型代表有IHS融合、 PCA融合、小波融合、滤波融合、比值法、乘积法等等。至近年来HCS变换的引入，影像融合领 域开辟了一类新的具有高光谱保持性的融合技术。然而这类融合方法没有考虑影像中的空 间信息，对空间细节的增强能力有限。
【发明内容】
[0004] 为克服现有的基于HCS变换影像融合的不足，本发明提出一种基于HCS变换并且 结合了小波变换的融合方法，该融合方法能够在近乎完美的保留原始数据光谱信息的同 时，尽可能增强融合结果的空间信息质量。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0006] -种HCS结合小波变换的遥感图像融合方法，包括：
[0007] 对低空间分辨率的多光谱影像和高空间分辨率的全色影像进行影像配准，并将低 空间分辨率的多光谱影像重采样至与高空间分辨率的全色影像相同像元尺寸，裁剪得到相 同图幅范围的多光谱影像和全色影像等待融合；
[0008] 对低空间分辨率的多光谱影像进行HCS变换得到强度分量和若干角度分量；
[0009] 对强度分量和高空间分辨率的全色影像采用某一小波基进行多层二维小波分解， 得到强度分量信号和全色信号；
[0010] 以一定权重将强度分量信号和全色信号在信号级别上进行加权求和，得到融合信 号；
[0011] 采用对应的小波基对融合信号进行多层二维小波重构，得到增强后的强度分量；
[0012] 对增强后的强度分量使用之前得到的若干角度分量进行分解得到最终融合影像。
[0013] 优选地，所述的对低空间分辨率的多光谱影像进行HCS变换得到强度分量的方法 为：
[0014] { x N} = { x 1； x 2,, x j,..., x n}
【权利要求】
1. 一种HCS结合小波变换的遥感图像融合方法，其特征在于，包括：
51. 对低空间分辨率的多光谱影像和高空间分辨率的全色影像进行影像配准，并将低 空间分辨率的多光谱影像重采样至与高空间分辨率的全色影像相同像元尺寸，裁剪得到相 同图幅范围的多光谱影像和全色影像等待融合；
52. 对低空间分辨率的多光谱影像进行HCS变换得到强度分量和若干角度分量；
53. 对强度分量和高空间分辨率的全色影像采用一小波基进行多层二维小波分解，得 到强度分量信号和全色信号；
54. 采用权重将强度分量信号和全色信号在信号级别上进行加权求和，得到融合信 号；
55. 采用与所述步骤S3中相同的小波基对融合信号进行多层二维小波重构，得到增强 后的强度分量；
56. 对增强后的强度分量使用若干角度分量进行分解得到最终融合影像。
2. 根据权利要求1所述的HCS结合小波变换的遥感图像融合方法，其特征在于，所述步 骤S2中， 对低空间分辨率的多光谱影像进行HCS变换得到强度分量的方法为： { xN} = { X 1； x2,. . . , X J,. . . , xn}
式中：I表示强度分量，n表示多光谱数据的波段总数；{xN}表示原始多光谱数据单一 波段集，集合内共有n个波段，x ,表示第i个波段的原始多光谱数据； 对低空间分辨率的多光谱影像进行HCS变换得到若干角度分暈的方法为：
式中：(炉N_^表不角度分量的集合，集合内共有n-1个角度分量，表不第k个角度分 量；k取值范围为1、2、3、…、n-1。
3. 根据权利要求1所述的HCS结合小波变换的遥感图像融合方法，其特征在于，所述步 骤S3中，对强度分量和高空间分辨率的全色影像采用一小波基进行多层二维小波分解，得 到强度分量信号和全色信号的步骤为： 1) 采用一小波基对强度分量和高空间分辨率的全色影像进行一层二维小波分解，分别 得到强度分量和高空间分辨率全色影像的高频信号和低频信号； 2) 依次采用相同小波基对强度分量的低频信号和全色影像的低频信号进行下一层二 维小波分解，分别得到强度分量低频信号和全色影像低频信号的高频信号和低频信号； 3) 重复步骤2)，不断对最底层的强度分量的低频信号和全色影像的低频信号进行下 一层二维小波分解，直至分解层数达到指定分解层数要求。
4. 根据权利要求3所述的HCS结合小波变换的遥感图像融合方法，其特征在于，对强度 分量和高空间分辨率的全色影像采用某一小波基进行多层二维小波分解，得到强度分量信 号和全色信号之前还包括：选取用于小波分解的小波基和指定分解层数。
5. 根据权利要求3或4所述的HCS结合小波变换的遥感图像融合方法，其特征在于，所 述步骤S4,采用权重将强度分量信号和全色信号在信号级别上进行加权求和，得到融合信 号之前还包括： 根据强度分量信号与全色信号的信号特性，获取融合所需的权重。
6. 根据权利要求5所述的HCS结合小波变换的遥感图像融合方法，其特征在于，采用与 所述步骤S3中相同的小波基对融合信号进行多层二维小波重构，得到增强后的强度分量 的方式为： 依次采用对应的小波基对融合信号最底层的高频信号和低频信号进行二维小波重构， 得到上一层的低频信号； 重复上述步骤，进行逐层信号的重构，直至得到最顶层的增强后的强度分量。
7. 根据权利要求6所述的HCS结合小波变换的遥感图像融合方法，其特征在于，所述步 骤S6,对增强后的强度分量使用若干角度分量进行分解得到最终融合影像的方法为：
式中表示增强后的强度分量，n表示多光谱数据的波段总数；X丨表示第1个波段 的融合结果，以表示第h个波段的融合结果，匕表示最后一个波段的融合结果；％表示第 h个角度分量，h取值范围表示2、3、4、…、n-1。
【文档编号】G06T5/50GK104346790SQ201410607032
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】刘凯, 刘洋, 柳林 申请人:中山大学