一种基于最大信噪比投影的遥感图像融合方法技术

本发明专利技术公开了一种基于最大信噪比投影的遥感图像融合方法，属于遥感图像处理领域。该方法将多光谱数据和全色数据按照最大信噪比方向进行投影，将最低信噪比的图像分量去除之后，通过其逆变换计算得到融合数据，能够保留图像融合过程中最大信息量，降低融合造成的信息损失。本发明专利技术方法不需要参数设置，易于实现，计算复杂度较低。计算复杂度较低。计算复杂度较低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于最大信噪比投影的遥感图像融合方法


[0001]本专利技术属于遥感图像处理
，具体涉及一种基于最大信噪比投影的遥感图像融合方法。

技术介绍

[0002]光学遥感器是目前空间对地观测最常用的传感器类型，其中多光谱遥感图像和全色遥感图像是最典型的两种图像。通常，多光谱图像的光谱分辨率较高，但空间分辨率比较低；全色图像则刚好相反。图像融合采用一定的算法，综合来自相同或不同类型传感器的两个或多个具有互补性的图像信息，以获得具有更高可信度和清晰度、更好的可理解性及更为全面的新融合图像。它可以从多幅图像中抽取出比任何单一图像更为准确和可靠的信息，降低了单一图像描述的不确定性和模糊度，提供了仅依靠单一传感器而无法获得的全面信息。融合后的图像更适合人的视觉感知或计算机的处理。因此，将多光谱图像和全色图像进行融合，使融合后的多光谱图像既具有较高的空间细节表现能力又能保留多光谱图像的光谱特性。
[0003]图像融合方法有了较多的研究，其关键问题是如何尽可能多的保留全色和多光谱图像的信息，降低融合过程中的信息损失。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于最大信噪比投影的遥感图像融合方法，该方法将多光谱数据和全色数据按照最大信噪比方向进行投影，将最低信噪比的图像分量去除之后，通过其逆变换计算得到融合数据，能够保留图像融合过程中最大信息量，降低融合造成的信息损失。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种基于最大信噪比投影的遥感图像融合方法，该方法用于将全色图像和多光谱图像进行融合，包括以下步骤：
[0007]步骤1，针对待融合的多光谱图像的4个波段，使用双线性插值方法将各个波段的多光谱图像的行、列各扩大为原始尺寸的4倍；
[0008]步骤2，将待融合的全色图像与步骤1中扩大后的4个波段的多光谱图像进行波段拼接，形成一个具有5个波段的合并图像I，其第一个波段为全色图像，其余4个波段为步骤1得到的扩大后的4个波段的多光谱图像；
[0009]步骤3，估计合并图像I的噪声图像S；
[0010]步骤4，计算合并图像I以及噪声图像S的协方差矩阵K和F；
[0011]步骤5，根据K和F的最大信噪比方向对合并图像I进行投影，获取投影图像L；
[0012]步骤6，将投影图像L的第五个波段去除，得到包含4个波段的图像M，计算其协方差矩阵Q；
[0013]步骤7，计算协方差矩阵Q的逆矩阵的特征向量，作为新的投影向量U；
[0014]步骤8，将步骤6中的图像M按照U进行投影，得到的图像即为融合后图像。
[0015]进一步的，步骤3的具体方式为：
[0016]步骤3a，将合并图像I的第i个波段的图像记为其中，w,h分别为图像的宽和高；
[0017]步骤3b，对第i个波段的图像估计其噪声图像S
i
：
[0018][0019]其中，和分别为将沿水平方向和竖直方向平移一个像素后的图像；
[0020]步骤3c，重复步骤3b，直至获得5个波段的噪声图像S1,S2,
…
,S5。
[0021]进一步的，步骤5的具体方式为：
[0022]步骤5a，令R＝KF
‑1，则最大信噪比方向P为矩阵R的特征向量，其中P＝[p1ꢀ…ꢀ
p5]，
[0023]步骤5b，投影图像L包含5个波段L1,L2,
…
,L5，第i个波段的图像L
i
的计算方式如下：
[0024][0025]本专利技术具有如下优点：
[0026](1)本专利技术提出基于最大信噪比方向进行投影的图像融合方法，在投影过程中能够保持信噪比的最大化，因此造成的信息损失较低。
[0027](2)本专利技术方法不需要参数设置，易于实现，计算复杂度较低。
附图说明
[0028]图1为本专利技术方法的流程图。
[0029]图2为本专利技术方法的试验结果对比。
具体实施方式
[0030]下面结合附图及具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0031]如图1所示，一种基于最大信噪比投影的遥感图像融合方法，该方法将全色图像和多光谱图像进行最大信噪比投影，然后去除信噪比最低的分量，再逆向投影，获取融合图像。该方法具体包括以下步骤：
[0032]步骤1，对待融合多光谱图像的4个波段，使用双线性插值方法将各个波段图像的行、列各扩大为原始尺寸的4倍；
[0033]步骤2，将待融合全色图像与步骤1得到的4个光谱图像进行波段拼接，形成一个具有5个波段的合并图像I，其第一个波段为全色图像，其余4个波段为步骤1得到的多光谱图像；
[0034]步骤3，估计合并图像的噪声图像S；
[0035]步骤4，计算合并图像I以及噪声图像S的协方差矩阵K和F；
[0036]步骤5，根据K和F的最大信噪比方向对合并图像进行投影，获取投影图像L；
[0037]步骤6，将投影图像L的第五个波段去除，得到包含4个波段的图像M，计算其协方差矩阵Q；
[0038]步骤7，计算协方差矩阵Q的逆矩阵的特征向量，作为新的投影向量U；
[0039]步骤8，将步骤6中的图像M按照U进行投影，得到的图像即为融合后图像。
[0040]其中，步骤3所述的噪声图像的估计方法如下：
[0041]步骤3a，将第i个波段的图像记为其中，w,h分别为图像的宽和高；
[0042]步骤3b，对第i个波段的图像估计其噪声图像S
i
：
[0043][0044]其中，和分别为将沿水平方向和竖直方向平移一个像素后的图像；
[0045]步骤3c，重复步骤3b，直至获得5个波段的噪声图像S1,S2,
…
,S5；
[0046]步骤4的计算方法如下：
[0047]步骤4a，按照下式计算合并图像I的协方差矩阵K：
[0048][0049]其中，k
ij
为合并图像I中第i波段图像和第j波段图像的内积。
[0050]步骤4b，按照下式计算噪声图像S的协方差矩阵F：
[0051][0052]其中，f
ij
为噪声图像S中第i波段图像S
i
和第j波段图像S
j
的内积。
[0053]步骤5所述投影图像L计算方法如下：
[0054]步骤5a，令R＝KF
‑1，则最大信噪比方向P为矩阵R的特征向量，其中P＝[p1ꢀ…ꢀ
p5]，对任意p
i
，满足Rp
i
＝c
i
p
i
，c
i
为一个标量；
[0055]步骤5b，投影图像L包含5个波段，L1,L2,
…
,L5，第i个波段L
i
图像的计算方式如下：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最大信噪比投影的遥感图像融合方法，其特征在于，用于将全色图像和多光谱图像进行融合，包括以下步骤：步骤1，针对待融合的多光谱图像的4个波段，使用双线性插值方法将各个波段的多光谱图像的行、列各扩大为原始尺寸的4倍；步骤2，将待融合的全色图像与步骤1中扩大后的4个波段的多光谱图像进行波段拼接，形成一个具有5个波段的合并图像I，其第一个波段为全色图像，其余4个波段为步骤1得到的扩大后的4个波段的多光谱图像；步骤3，估计合并图像I的噪声图像S；步骤4，计算合并图像I以及噪声图像S的协方差矩阵K和F；步骤5，根据K和F的最大信噪比方向对合并图像I进行投影，获取投影图像L；步骤6，将投影图像L的第五个波段去除，得到包含4个波段的图像M，计算其协方差矩阵Q；步骤7，计算协方差矩阵Q的逆矩阵的特征向量，作为新的投影向量U；步骤8，将步骤6中的图像M按照U进行投影，得到的图像即为融合后...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙康，李方方，陈金勇，王敏，帅通，王士成，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：