基于小波变换的光谱响应归一化遥感数据融合方法研究

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随着新型传感器的不断涌现,利用遥感数据融合技术对同一地区多光谱、多分辨率、多时相的遥感影像进行综合利用,已经成为遥感应用领域的热点。但是,遥感影像融合技术的发展一直滞后于遥感应用的需求。定量遥感要求遥感影像融合技术不能停留在增强影像可视化效果的层面上,而应更注重在融合过程中对影像光谱信息的保护。   本文以改进小波变换融合方法,得到光谱保持性能更优的融合方法为目的。提出改进方法的技术路线为:分析现有融合方法--总结融合方法造成光谱畸变的共性原因--提出解决思路--按照思路对具体的小波变换方法进行改进--多光谱影像融合实验验证--高光谱影像融合实验验证--确定方法适用条件。   通过分析现行方法得出:对影像间光谱响应特征差异的处理不充分,是实现行融合方法在融合结果中引入光谱畸变的主要原因。为解决这一问题,提出了“光谱响应归一化”的解决思路:通过计算归一化系数和构建低分辨率全色波段的形式,对参与融合的高分辨率影像光谱响应特征进行归一化处理,使之接近于多光谱影像的光谱响应特征,即将“空间分辨率不同、光谱响应特征差异较大的影像间的融合”转化为“空间分辨率不同、光谱响应特征接近的影像间的融合”。按照思路对小波变换方法进行改进,从而削弱了对融合影像光谱差异处理不充分造成的融合结果光谱畸变。   通过IKONOS自身、SPOT5与HYPERION高光谱影像间的改进方法融合实验、并与IHS方法、Gram-Schmidt变换方法、小波变换等成熟的融合方法的进行比较,得出本文提出的改进融合方法具有以下性能特点:   (1)对于可见光、近红外光谱范围内遥感影像间的融合,相比较现有成熟的融合方法,本文融合方法在提高影像相同空间分辨率的情况下,具有更高的光谱保持性能。   (2)本文融合方法的光谱保持性能,不依赖于融合影像间的高相关性,对于光谱范围差异较大的遥感影像间的融合,本文方法同样可以较好的保持原影像的光谱信息。利用本文融合方法融合得到10米分辨率的、157个波段的HYPERION高光谱融合影像,其各波段与原波段的相关系数均在0.9左右。   (3)本文方法通过对影像反射率等参数进行归一化处理,来削弱又影像间光谱差异引入的误差,因而本文方法对于可见光、近红外波段影像的融合结果较好,而对于短波红外等地物热辐射相对较强的波段间的融合效果相对较差。  
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