多光譜圖像處理

1、多光譜圖像處理當(dāng)前遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 來(lái)源于不同傳感器，具有不同的特點(diǎn)。 數(shù)據(jù)量很大。 數(shù)據(jù)之間存著互補(bǔ)性和冗余性。多光譜圖像處理纓帽變換（Tasseled Cap）1. MSS圖像2. TM圖像指數(shù)計(jì)算（Indices）色彩變換（RGBIHS)色彩逆變換（HISRGB）光譜增強(qiáng)纓帽變換MSS圖像纓帽變換1.1. R R1 1特征量：稱為特征量：稱為“亮度亮度”，在數(shù)，在數(shù)值上等于值上等于MSSMSS四個(gè)波段的加權(quán)和，四個(gè)波段的加權(quán)和，反映了地物總的電磁波輻射水反映了地物總的電磁波輻射水平。平。2.2. R R2 2特征量：稱為特征量：稱為“綠色物綠色物”，在，在數(shù)值上等于數(shù)值上等于MSS6MSS

2、6與與MSS7MSS7的加權(quán)的加權(quán)和再減去和再減去MSS4MSS4與與MSS5MSS5的加權(quán)和，的加權(quán)和，反映了植物的生長(zhǎng)狀況。反映了植物的生長(zhǎng)狀況。3.3. R R3 3特征量：稱為特征量：稱為“黃色物黃色物”，是，是MSS5MSS5與與MSS7MSS7的加權(quán)和減去的加權(quán)和減去MSS4MSS4與與MSS6MSS6的加權(quán)和。的加權(quán)和。4.4. R R4 4特征量：稱為特征量：稱為“其它其它”。TM圖像纓帽變換1.1.R R1 1特征量：稱為特征量：稱為“亮亮度度”，在數(shù)值上等于，在數(shù)值上等于TMTM圖像六個(gè)波段的加權(quán)和，圖像六個(gè)波段的加權(quán)和，代表總的電磁波輻射水代表總的電磁波輻射水平。平。2.

3、2.R R2 2特征量：稱為特征量：稱為“綠綠度度”，反映了可見(jiàn)光與，反映了可見(jiàn)光與近紅外波段之間的差異。近紅外波段之間的差異。3.3.R R3 3特征量：稱為特征量：稱為“濕濕度度”，反映的是，反映的是TM1,TM2,TM3,TM4TM1,TM2,TM3,TM4波段與波段與TM5,TM7TM5,TM7波段之間的對(duì)比。波段之間的對(duì)比。光譜增強(qiáng)指數(shù)計(jì)算（Indices）指數(shù)計(jì)算礦物提取光譜增強(qiáng)色彩變換（RGBIHS)IHS圖像光譜增強(qiáng)色彩逆變換（HISRGB）多光譜圖 像 融 合技術(shù)一對(duì)矛盾？空間分辨率與光譜分辨率不可得兼高空間分辨率圖像具有低的光譜分辨率，相應(yīng)的波段數(shù)較少（例如SPOT全色波段

4、分辨率是10米）。多光譜圖像往往具有低的空間分辨率（例如Landsat TM分辨率為30米）。如何解決矛盾？ 研究的內(nèi)容 充分利用各種類型的圖像資源，獲得同時(shí)具有較高光譜信息和空間分辨率的對(duì)象信息。 定義 是以圖像為研究對(duì)象的數(shù)據(jù)融合，是指在同一時(shí)間，將同一景物的不同波段或來(lái)自不同傳感器的兩個(gè)或兩個(gè)以上的圖像進(jìn)行處理，形成一幅合成圖像，以獲取更多的關(guān)于目標(biāo)信息的圖像處理過(guò)程。SPOT、TM圖像各波段對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)TMSPOT融合處理SPOT-5 10米米多光譜圖像SPOT-5 5m 全色圖像多光譜與5m PAN 融合圖像融合的過(guò)程多源圖像精確配準(zhǔn)根據(jù)圖像的特征及整合的目的選擇合適的融合方法輸出融合

5、圖像目前在遙感圖像融合中常用的像素級(jí)融合方法目前在遙感圖像融合中常用的像素級(jí)融合方法 基于彩色空間變換法（基于彩色空間變換法（HISHIS變換法）變換法） 基于主成分分析法（基于主成分分析法（PCAPCA法）法） 代數(shù)法代數(shù)法 Brovey變換變換 基于高通濾波影像融合法基于高通濾波影像融合法 基于小波變換影像融合法基于小波變換影像融合法1.1. 將多光譜圖像的將多光譜圖像的RGBRGB彩色空間變換到彩色空間變換到IHSIHS空間，空間，即圖像由即圖像由R R（紅）（紅）G G（綠）（綠）B B（藍(lán)）表示變換成（藍(lán)）表示變換成I I（亮度）（亮度）H H（色調(diào)）（色調(diào)）S S（飽和度）表示。（

6、飽和度）表示。2.2. 將全色圖像和多光譜圖像的將全色圖像和多光譜圖像的I I進(jìn)行直方圖匹配，進(jìn)行直方圖匹配，用全色圖像用全色圖像II代替多光譜圖像的代替多光譜圖像的I I，即，即IHSIHSIHSIHS，多光譜圖像的其它兩項(xiàng)不變。，多光譜圖像的其它兩項(xiàng)不變。3.3. 多光譜多光譜IHSIHS反變換到反變換到RGBRGB，即得到融合圖像。，即得到融合圖像。基于彩色空間變換的影像融合法 HIS變換法基于HIS變換的遙感影像融合多光譜圖像XS1色調(diào)分量HHIS正變換高分辨率多光譜圖像1全色波段圖像PA重采樣多光譜圖像XS2多光譜圖像XS3重采樣重采樣飽合度分量S亮度分量IHIS逆變換高分辨率多光譜

7、圖像2高分辨率多光譜圖像30.50.59 m，20米0.610.68 m，20米0.780.89 m，20米0.510.73 m，10米IHS融合處高分辨率圖像多光譜圖像基于基于PCA變換的影像融合法變換的影像融合法1. 對(duì)多光譜圖像進(jìn)行主成分分析，得到第一主分量，它包含原圖像的大量空間信息，而原圖像的多光譜信息主要保留在其它的分量中。2. 將高分辨率圖像拉伸，使其與第一主分量具有相同的均值和方差。3. 用拉伸后的高分辨率圖像代替第一主分量，與其余分量做逆PCA變換即可得到融合的圖像?；诨赑CA變換的影像融合法流程圖變換的影像融合法流程圖多光譜圖像多光譜圖像XS1XS1多光譜圖像多光譜圖像

8、XS2XS2多光譜圖像多光譜圖像XS3XS3重采樣重采樣重采樣重采樣重采樣重采樣 PCA PCA正變換正變換第二主分量第二主分量第三主分量第三主分量第一主分量第一主分量PCA PCA 逆變換逆變換全色波段圖像全色波段圖像PAPA高分辨率多光高分辨率多光譜圖像譜圖像1 1高分辨率多光高分辨率多光譜圖像譜圖像2 2高分辨率多光高分辨率多光譜圖像譜圖像3 3基于主成分分析法融合（Principal Component） 算法 計(jì)算主成分，將高分辨率的圖像按照PC-1進(jìn)行拉伸，并用之替換PC-1，最后進(jìn)行主成分逆變換。 優(yōu)點(diǎn) 這種方式使變換后的輸出圖像能夠較好的保持原始多光譜圖像的這種方式使變換后的輸

9、出圖像能夠較好的保持原始多光譜圖像的景物輻射特性。景物輻射特性。 這種融合模式多用于不同類型傳感器融合或同一傳感器多時(shí)相數(shù)這種融合模式多用于不同類型傳感器融合或同一傳感器多時(shí)相數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)分析，也可用于特征影像與地面調(diào)查數(shù)據(jù)的融合。據(jù)的動(dòng)態(tài)分析，也可用于特征影像與地面調(diào)查數(shù)據(jù)的融合。 缺點(diǎn) 保持輻射特性的準(zhǔn)確性，是以高的計(jì)算量為代價(jià)的，占用較多的保持輻射特性的準(zhǔn)確性，是以高的計(jì)算量為代價(jià)的，占用較多的系統(tǒng)資源，因而它是最三種方法當(dāng)中的較慢的一種。系統(tǒng)資源，因而它是最三種方法當(dāng)中的較慢的一種。代數(shù)法（Multiplicative）算法算法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)該方法可以增強(qiáng)影像的細(xì)節(jié)反差，能夠較好的突出城市地物

10、該方法可以增強(qiáng)影像的細(xì)節(jié)反差，能夠較好的突出城市地物。采用的是簡(jiǎn)單的乘積運(yùn)算，因而運(yùn)算最快并且占用系統(tǒng)資源最少，采用的是簡(jiǎn)單的乘積運(yùn)算，因而運(yùn)算最快并且占用系統(tǒng)資源最少，也是三種方法中的最簡(jiǎn)單的一種。也是三種方法中的最簡(jiǎn)單的一種。缺點(diǎn)缺點(diǎn)然而融合后的圖像沒(méi)有保持原始多光譜圖像輻射特性，相反，能夠增強(qiáng)亮度成分，對(duì)增強(qiáng)城市信息方法這種方法較好?；贐rovey 變換的融合方法（Brovey Transform） 算法DNB1 / DNB1 + DNB2 + DNBn x DNhigh res. image = NB1_newDNB2 / DNB1 + DNB2 + DNBn x DNhigh res. image = NB2_new 優(yōu)點(diǎn) 該方法可以增強(qiáng)圖像直方圖中的兩端區(qū)域的對(duì)比度，即影像低輻射該方法可以增強(qiáng)圖像直方圖中的兩端區(qū)域的對(duì)比度，即影像低輻射區(qū)和高輻射區(qū)的細(xì)節(jié)反差區(qū)和高輻射區(qū)的細(xì)節(jié)反差，（，（比如陰影部分，水和高輻射區(qū)的城市城市地物）。 在合成在合成RGB圖像中，低輻射區(qū)和高輻射區(qū)有較高的對(duì)比度。圖像中，低輻射區(qū)和高輻射區(qū)有較高的對(duì)比度。 缺點(diǎn) 不能保持原始圖像的輻射特性。如果在分析的時(shí)候，原始圖像的輻射特性比較重要的話，這種方法不適用?？臻g增強(qiáng)分辨率融合處理 由于高空間