图像融合处理技术

如题所述

多种遥感数据源获取的遥感数据在时间、空间、光谱、方向及分辨率等方面各不相同,它们反映了同一地区地物波谱的不同方面或不同分辨率的遥感信息。所以,单一遥感数据一般不能提取足够的信息完成某些应用,而多遥感类型数据通过融合可以得到多个遥感数据的互补信息,提高遥感数据的利用率。目前,应用于地学领域较多的是基于像元的融合方法。

1.ISH变换

在色度学中,存在有两种彩色坐标系统:一是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色构成的彩色(RGB)空间;另一是由亮度(I)(或称明度、强度)、色调(H)、饱和度(S)构成的色度(IHS)空间(亦称孟塞尔坐标)。这两个系统的关系可用图4-1表示,此时,IHS的范围呈现为一圆锥体;在垂直于IHS圆锥轴的切面上,二者则呈现为图4-1所示的关系。该图中,过S=0,白光点,沿Ⅰ轴只有亮度明暗(白-黑)差异;圆周代表H的变化,并设定红色为H=0;半径方向代表饱和度,圆心处S=0,为白色(消色),圆周处S=1,彩色最纯。

图4-1 ISH与RGB空间示意图

很明显,这两个坐标之间可以互相转换,这种转换即称为IHS变换,或彩色坐标变换(也称孟塞尔变换)。通常把RGB空间变换到IHS空间称之为正变换,反过来,由IHS变换到RGB称反变换。当不直接采用三原色成分(R、G、B)的数量表示颜色,而是用三原色各自在R、G、B总量中的相对比例r、g、b来表示,即

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

式中:r+g+b=1。此时,如g=b=0,则r=1,为红色;白色(r=g=b)则为W(

)。两个坐标之间的转换关系,可简化为

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

对I进行反差扩展,H及S进行直方图规一化处理后

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

目前在遥感数字图像处理中,IHS变换多用于以下研究。

2.彩色合成图像的饱和度增强

当用以合成的3个原始图像相关性较大时,常规处理往往合成图像的饱和度会不足,色彩不鲜(纯),像质偏灰,且较模糊、细节难辨。通过IHS变换,在IHS空间中增强(拉伸)饱和度S,用反变换求R、G、B进行彩色显示,则可显著改善图像的颜色质量和分辨能力。

3.不同分辨率遥感图像的复合显示

直接把不同分辨率图像输入R、G、B通道作彩色合成复合显示,即使几何配精度很高,也难以获得清晰的图像(低分辨率图像使像质模糊)。采取将最高分辨率图像置作“I”、次高置作“H”、低分辨率者置作“S”,然后反变换,求出R、G、B作复合彩色显示,则基本可使合成图像保持有高分辨率图像的清晰度。对TM(常取其中两个波段)和SPOT(常取全色波段)图像作此种复合,既可获得SPOT的高分辨率,又可充分利用TM丰富的波谱信息。

4.特殊矿化蚀变遥感信息提取

除前述方法外,用下列公式(Kruse,1984)进行RGB到ISH坐标变换:

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

其中:

;R、G、B分别为红波段、绿波段、蓝波段像元。

经对I、S反差扩展,并对S直方图规一化处理,再反变换回到RGB彩色空间,公式如下:

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

式中:Bi=S·sinH;Xi=S·cosH。

郭华东(1995)及张旺生(1999)用上述处理方法提取石英脉,曾取得过很好的效果。

前人及笔者图像处理经验表明,上述常用图像处理方法对于解决一般的遥感信息提取与增强,一般都会得到较好效果,但不同的地区自然地理条件、提取图像信息的目的及所用的数据时相的差别,都是影响图像信息提取效果的重要因素。另外,针对某种特殊目的进行图像信息提取,更需要根据实际情况进行特别算法设计。这也正是遥感图像处理方法能够取得不断创新的主要原因之一。

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