高分辨率遙感圖像融合的光譜保真問題

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1、第10卷第4期地球信息科學(xué)Vol110,No142008年8月GEO2INFORMATIONSCIENCEAug1,2008高分辨率遙感圖像融合的光譜保真問題1,21李春華,徐涵秋(1福州大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,福州350002;2福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,福州350007)摘要:分析高分辨率遙感圖像融合光譜失真的原因,利用基于濾波原理的Wavelet、SFIM融合算法和基于統(tǒng)計(jì)原理的Gram2schmidt、PCIpansharp模塊提供的融合算法對(duì)高分辨率遙感圖像的代表QuickBird圖像進(jìn)行融合試驗(yàn)。結(jié)果表明:這四種融合算法雖都具有很好的光譜保真性,但從光譜保真度和高頻信息融入度這兩個(gè)方

2、面的定量分析來看,基于統(tǒng)計(jì)原理的融合方法總體上優(yōu)于基于濾波原理的融合方法,更適合于QuickBird高分辨率遙感圖像的融合。關(guān)鍵詞:高分辨率遙感圖像;光譜保真度;QuickBird圖像1引言有效,但對(duì)IKONOS和QuickBird的Pan波段融合多光譜圖像效果欠佳,特別是顏色差異,它直接大部分的地球資源衛(wèi)星,如SPOT,IRS,影響到遙感數(shù)據(jù)的使用效益。Landsat7,IKONOS,QuickBird和OrbView都提供本文以QuickBird提供的高空間分辨率的全色了高空間分辨率的全色波段和較低空間分辨率的波段和多光譜圖像融合為例,通過基于濾波和統(tǒng)多光譜波段。但是在遙感成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3、中,空計(jì)原理的4種針對(duì)光譜失真的改進(jìn)方法:Wavelet,間分辨率和光譜分辨率卻不可兼得,有兩個(gè)原SFIM,Gram2schmidt和PCIpansharp的對(duì)比,以期[1,2]因(1)受到遙感器的輻射度量特性的影響,尋找一種最佳的適合目前新型高分辨率遙感圖像傳感器在感應(yīng)來自目標(biāo)物反射或輻射的電磁波的的光譜保真融合方法。能力是有限的,由于多光譜成像系統(tǒng)的光譜帶寬很窄,必須用較大的瞬時(shí)視場(chǎng)(IFOV)才能收集2高分辨率遙感圖像融合光譜失真足夠多的光量子以維持可接受的信噪比;同樣高的原因空間分辨率系統(tǒng)IFOV很小,則必須加寬光譜通道,總得犧牲其中的一個(gè)。(2)傳感器所能采集211不同遙感數(shù)據(jù)輻射

4、差異的數(shù)據(jù)量的限制,以及從遙感衛(wèi)星向地面站傳輸目前,關(guān)于不同傳感器遙感數(shù)據(jù)融合前的輻數(shù)據(jù)的能力的限制。射水準(zhǔn)歸一化處理很少提及,由于不同傳感器之圖像的融合技術(shù)能將高空間分辨率和多光譜間的各種參數(shù)和時(shí)相的差異是導(dǎo)致融合后光譜失分辨率結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)信息互補(bǔ),增強(qiáng)目標(biāo)特征,真的重要原因,融合前的輻射校正顯得尤其重要。提高分類、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等方面的有效性,在擴(kuò)展遙輻射校正包括系統(tǒng)輻射校正和輻射精校正,感成像系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域方面具有重要意義。以如表1。系統(tǒng)輻射校正是根據(jù)輻射傳輸方程推導(dǎo)出IKONOS和QuickBird為代表的高分辨率遙感衛(wèi)星的遙感圖像輻射誤差校正模型來消除遙感器系統(tǒng)的發(fā)展,使得傳統(tǒng)的遙感圖

5、像融合方法面臨著巨本身的輻射誤差,地面站提供的產(chǎn)品是經(jīng)過系統(tǒng)[3]大的挑戰(zhàn)。如HIS變換法,主成分分析法,輻射校正處理,而不需要用戶進(jìn)行校正。用戶應(yīng)BROVEY變換法,對(duì)于SPOT/IRSPan與其他多光該考慮的是輻射精校正包括大氣的影響引起的輻譜影像如LandsatTM以及SPOTHRVMS等的融合射誤差及太陽高度角、日地距離和地形等光照條收稿日期:2007207205;修回日期:2008204205.基金項(xiàng)目:福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2008J0242);福建師范大學(xué)優(yōu)秀青年骨干教師培養(yǎng)基金2008100207。作者簡(jiǎn)介:李春華(1975-),女,在職博士研究生,講師。主要研究方向?yàn)檫b感

6、與地理信息系統(tǒng)建模。E2mail:lchfzfj@yahoo1com1cn4期李春華等:高分辨率遙感圖像融合的光譜保真問題521[4]件差異引起的輻射誤差。徐涵秋(2007)把其異大。如果強(qiáng)度分量I影像被一個(gè)差異很大的影像稱為遙感數(shù)據(jù)正規(guī)化。目前對(duì)不同傳感器融合前如QuickBirdPan代替,那么利用HIS變換得到的的輻射精校正很少提及,更多的是從融合算法上融合結(jié)果存在著嚴(yán)重的光譜失真是可想而知的。來改善融合效果,而很少從遙感成像的機(jī)理及圖雖然采用了一些調(diào)整的方法試圖改善融合后的效像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性、互補(bǔ)性、缺損性和冗余性果,如將QuickBirdPan波段和IHS變換后得到的等方面入手,

7、真正實(shí)現(xiàn)不同遙感數(shù)據(jù)輻射水準(zhǔn)歸強(qiáng)度分量I影像進(jìn)行光譜匹配,但光譜失真仍然明[5]一化,從根本上解決融合后的光譜失真問題。顯存在。因此,下文就能解決這一問題的一些新的算表1輻射校正的含義法進(jìn)行比較和說明。Tab11Interpretationofradiometriccalibration輻射校正類別含義處理部門3融合光譜失真問題改進(jìn)的解決方系統(tǒng)輻射校正根據(jù)輻射傳輸方程推導(dǎo)出的遙感衛(wèi)星地面站法圖像輻射誤差校正模