基于IHS变换和小波变换的遥感影像融合

戴洪宝，许继影，夏青森，陈 力

(1.宿州学院 环境与测绘工程学院，安徽 宿州 234000；2.宿州学院 资源与土木工程学院，安徽 宿州 234000)



基于IHS变换和小波变换的遥感影像融合

戴洪宝1，许继影2，夏青森2，陈 力1

(1.宿州学院 环境与测绘工程学院，安徽 宿州 234000；2.宿州学院 资源与土木工程学院，安徽 宿州 234000)

随着融合技术的发展，融合技术越来越成熟，融合方法越来越多，本文从中选取常见的几种方法进行研究应用，通过对两幅不同分辨率的遥感影像分别用IHS融合方法和小波融合方法做融合实验对比，做出相应的质量评价，对相关工作有一定指导意义。

遥感影像；IHS变换；小波变换；融合评价

0 前言

图像融合是把大于等于两个以上传感器在相同时刻和不同时刻得到某地的影像进行分析处理以便产生新的关于此地的描述的过程。对遥感影像融合展开了较为系统的总结,主要有下面几点：多源遥感影像融合对象主要有遥感影像，电子地图、地理数据、GPS导航数据等；多源遥感影像融合是把融合方法和工具分开的一种结构体系；重点指出生产的信息必须是优越的,明确指出融合后的信息必须比原来的数据能更好地为人民服务；再次强调融合的目的必须比原来任何单个的图像利用率高[1]。

1 遥感影像的融合方法

遥感影像融合一般可以划分三个方面：像素级的融合、特征级的融合和决策级影像融合。像素级融合在最基本的数据上进行融合，它是结合图像中的目标或是背景进行融合处理，这也是像素级融合所要完成的任务。特征级融合是将影像中的特征提取出来，根据这些特征进行融合。决策级的融合是数据信息融合的最高层次，其成果可以拿来作为决定的辅助工具。对源图像做怎样的处理，在哪个层面上进行融合都取决于融合层次。融合层次不仅牵扯到融合方式，还对影像融合框架组成有所波及,也在遥感影像融合探讨的主要热点之中[2-4]。下文将主要介绍IHS融合和小波变换法两种融合方法。

1.1 IHS融合

IHS融合是基于IHS变换的融合。IHS融合通过把影像由惯用的RGB空间色彩切换至IHS空间，从而可以使影像的亮度，色调和饱和度分离开来。

基于IHS变换的融合采用全色影像代替多光谱影像的I分量，且与它的H分量和S分量组合开始IHS的逆变换得到融合图像[5-6]。IHS融合的基本流程如图1。

图1 IHS融合流程图

1.2 小波变换

小波融合是基于多分辨率分析的频域信号分析工具。小波变换是对影像多分辨分析的方法,是信号分析处理的一种强大的实用工具。小波变换的多分辨分析的方法已经被广泛采纳至多光谱图像的融合改善中,并获得了不错的成果[7-8]。

2 宿州学院影响融合过程及成果分析

本文选择的是宿州市宿州学院东区的两幅影像，第一张是spot单波段全色影像，分辨率为10m，尺寸是563*559。第二张是spot四波段影像，分辨率是 20m，尺寸是79*153。

2.1 IHS融合

打开ERDAS IMAGINE9.2创建两个视图窗口，分别打开两幅图，在待配准的视图窗口菜单栏中单击Raster/Geometric Correction,弹出对话框，单击多项式几何纠正模型(Polynimial),点击ok，弹出Geo Correction Tools对话框和Polynimial Model Properties对话框。设置多项式阶数为2，然后单击Apply 或Close按钮，在弹出的GCP tool reference Setup对话框选择Existing View，单击ok，在系统提示下选择单波段视图窗口，继续选择确认，同时打开GCP Tool控制点采集工具。分别在两幅影像对应的位置采集控制点，控制点采集如表1。

表1 控制点采集表

图2 IHS融合图

图3 小波融合

控制点采集结束单击Geo Correction Tools 上的重采样图标，打开重采样对话框设置输出文件名，选择重采样方式单击ok输出纠正后图像。当图像配准结束，打开配准后的图像和单波段图像，在ERDAS菜单栏上单击Main/Image Interpreter/Spatial Enhancement/Mod IHS Resolution Merge 弹出Mod IHS Resolution Merge对话框。分别输入要融合的高分辨率图像即单波段图像和配准后的图像，并设置传感器参数以及配准图像的重采样方法，然后设置Layer Selection选项卡，设置波段组合方法和计算方法，最后设置融合影像的输出路径和名称，设置完毕单击ok确定。IHS融合后影像如图2。

2.2 小波融合

在ERDAS IMAGINE菜单栏上单击Main/Image Interpreter/Spatial Enhancement/Wavelet resolution merge,弹出小波融合对话框，在弹出的窗口中录入高分辨率影像与配准影像，设置导出文件的名字和保存位置，以及配准图像的重采样方法。融合后的图像如图3。

2.3 融合方法的评价

影像融合后的评价是融合步骤中的不能缺少的一步，是对融合后的影像做的分析比较总结，通过分析总结改善融合过程中的不足，进一步优化融合方法使获得更高性能的更好利用的影像。

本文采用IHS和小波融合对实验数据进行融合研究，通过肉眼观察两种融合方法的效果，发现两种方法融合后的图像在空间信息上都有所提高，而且在一定程度上保持原有的光谱信息。但是两种融合方法也存在微小的差距。IHS融合后的影像中建筑物相比原始单波段影像中更容易识别，操场颜色的对比十分明显，各个地物更容易快速的识别辨认，相比原始的四波段影像分辨率有了极大的提高，各地物的特征比较突出，地物边缘清晰可见，极大的改善了影像可读性。融合后的影像可以看出影像有朦胧感，但是不妨碍正常阅读。本文IHS融合的质量尺度好，可以评为四分。从小波融合的影像可以清晰的辨认出学校各处的建筑以及各种校园设施，影像中珍珠湖和柳溪的颜色是黑色，与其他地物的颜色鲜明对比极易识别，校园操场绿色的跑道也十分醒目，充分地结合了单波段的高分辨率和四波段的多波段的特征，使融合后的影像更方便阅读利用，具有更高的利用价值，融合后的影像空间细节得到增强，整体亮度得到提高，色彩反差明显，无朦胧感和斑块出现，且影像无明显的影像质量损坏，阅读便捷，融合质量尺度非常好，可以评为五分。从视觉感官角度比较，本文的小波融合方法明显比IHS融合得到的影像更清晰，无明显的质量损坏，因此本文认为小波融合方法优于IHS融合方法。

3 结论

影像融合技术广泛运用于各个行业,其理论概念和算法较复杂。需要融合的数据繁多。而且目前缺乏完整的理论体系以及合理的数学融合模型。目前的融合多数是对某一既定的领域所需而研究的。这些研究只局限在特定的应用方面，且较多的融合算法量化数据信息的融合程度。由于缺乏完整的理论体系，在对图像融合发展和应用方面受到一定的影响。未来的研究工作重点主要有以下两个方面:

(1)着重研究遥感图像数据特征，完善融合方法以及评价体系。在进行融合时，要参考多种因素，如图像来源，分辨率等。避免用错融合方法，以自己的意愿去选择融合方法，导致融合精度不准确。

(2)加强图片中各种分辨率的融合方法的选择，这样就可以加快与提高我们在进行地表变化检测时的服务。融合方法的目的是在自身特点的基础上实现分辨率的提高，但是人们只是考虑到这种程度，而没有想到对结果进行组合，从而需要进一步利用融合。因此，以后的研究方向可以是研究新的融合策略实现对数据的深层次的利用。

[1]孟淑英, 张峰. 基于多重网格的遥感影像融合方法研究[J]. 遥感信息, 2007(05):31-34.

[2] 邓磊, 陈云浩, 李京,等. 可调节自适应遥感影像融合方法研究[J]. 光学学报, 2005, 25(05):593-597.

[3] 唐国良, 普杰信, 黄心汉. 一种基于IHS和小波变换的彩色图像融合算法[J]. 计算机应用研究, 2006, 23(10):174-176.

[4] 伍娟, 卢凌, 董静. 基于IHS变换与直方图匹配法的遥感影像融合[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2004, 28(01):55-58.

[5] 曹闻, 张勇. 基于小波包变换与IHS变换的遥感图像融合[J]. 测绘科学技术学报, 2004, 21(02):114-117.

[6] 肖李, 卢凌, 黄红星. 基于改进IHS变换的图像融合方法[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2003, 27(01):41-42.

[7] 李弼程, 魏俊, 彭天强. 基于IHS变换与小波变换的遥感图像融合[J]. 数据采集与处理, 2003, 18(03):268-272.

[8] 魏俊, 李弼程. 基于IHS变换、小波变换与高通滤波的遥感影像融合[J]. 信息工程大学学报, 2003, 4(2):46-50.

[责任编辑：江雪]

Remote Sensing Image Based On IHS Transform And Wavelet Transform Fusion

DAI Hong-bao1, XU Ji-ying2,XIA Qing-sen2,CHEN Li1

(1 School of Environment and Surveying Engineering, Suzhou University, Suzhou 234000,China;2. School of Resources and Civil Engineering, Suzhou University, Suzhou 234000,China)

With the development of fusion technology, fusion technology becomes more mature, more and more fusion method, this article select from several common methods of research applications, For two different resolution remote sensing image fusion respectively and wavelet fusion method to experiment compared with fusion with IHS. After the integration of remote sensing images to make a quality assessment. This study has some significance for practical production.

remote sensing image; IHS transform; wavelet transform; fusion evaluation

2016-05-20

宿州区域发展协同创新中心开放课题(2015SZXTZXKF03)；宿州学院校级科研项目(2014YKF03)；国家大学生创新创业训练项目(20151039019)

戴洪宝(1984-)，男，安徽宿州人，主要从事大地测量学与测量工程研究。

TP751

A

1671-5330(2016)05-0092-04