遙感影像融合評(píng)價(jià)方法

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1、遙感影像融合評(píng)價(jià)方法1.融合數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)采用了北京1號(hào)32米多光譜數(shù)據(jù)（綠波段：523nm-605nm；紅波段：630nm-690nm；近紅外波段：774nm-900nm）和CBERS全色2.36米數(shù)據(jù)（波段范圍：500-800nm）。2.配準(zhǔn)方法本次實(shí)驗(yàn)采用二次多項(xiàng)式法進(jìn)行配準(zhǔn)，選擇20個(gè)控制點(diǎn)，配準(zhǔn)精度達(dá)到0.266像素3.融合方法原理目前遙感領(lǐng)域常用的影像融合方法有：比值變換（Brovey）融合、乘積變換（Multiplicative）融合、主分量變換（PrincipalComponent）融合

2、、小波變換（Wavelet）融合等多種方法。主分量變換融合是將多光譜影像各波段的相同信息變換為第一主分量，各波段的獨(dú)有信息被分配到其他波段，然后將高分辨率圖像拉伸至與主分量有相近的均值和方差，最后將高分辨率圖像替換主成分第一分量進(jìn)行主分量逆變換完成圖像融合。乘積變換融合也是一種比較簡單的融合方法，其方法即將兩幅影像（多光譜和高分辨率影像）的對(duì)應(yīng)像素相乘，得到最終的融合影像。公式為：公式中變量含義與上個(gè)公式相同。該變換得到的結(jié)果使融合后圖像的亮度值顯著提高，但不受波段個(gè)數(shù)的限制。Brovey融合是較

3、為簡單實(shí)用的一種融合方法，其原理是將原有多光譜波段進(jìn)行歸一化處理之后與全色波段相乘得到新的融合波段，公式如下：其中Bn(n=1,2,3…)為多光譜波段，D為高分辨率波段，Bn_new為融合后波段。對(duì)RGB影像來說，比值變換融合只能用三個(gè)波段多光譜影像與高分辨率影像進(jìn)行融合，因此受一定限制。小波變換融合是將多光譜影像的各波段和高分辨率影像均進(jìn)行小波分解，得到LL（低頻部分），HL（水平方向的小波系數(shù)），LH（垂直方向的小波系數(shù)）和HH（對(duì)角方向的小波系數(shù)），然后根據(jù)具體需要和保持多光譜色調(diào)的程度，將

4、分解后的兩影像LL、HL、LH、HH部分分別融合，最后將融合后的LL，HL，LH和HH反變換重建影像，達(dá)到影像融合的目的。在遙感圖像的Gram_Schmidt變換融合中,首先需模擬GS變換正交向量的第一分量,將高分辨率全色波段通過低通濾波或局域均值化處理,使其具有與多光譜圖像相似的分辨率,然后取子集,并將其縮小到與多光譜圖像相同大小。然后依次計(jì)算高光譜圖像的正交向量。第一分量模擬圖像質(zhì)量對(duì)融合后圖像質(zhì)量影響較大,也是GS變換融合方法的關(guān)鍵所在。高通濾波（HPF）法融合原理是對(duì)多個(gè)波段的多光譜圖像實(shí)

5、施FFT正變換，并用高分辨率的全色波段圖像替換FFT變換后多光譜圖像的高頻部份，之后進(jìn)行FFT逆變換可得到高分辨率的多光譜融合圖像。同樣，在替換之前要進(jìn)行直方圖匹配。4.融合精度評(píng)價(jià)1)平均值均值（u）的計(jì)算公式為：其中，M、N為圖像長寬像素個(gè)數(shù)，f(i,j)為i行j列圖像灰度值。2)標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差（）的計(jì)算公式為：3)影像梯度平均梯度（G）的計(jì)算見公式：其中：，分別為像素(i,j)在x，y方向上的一階差分值；G越大則圖像層次越多，圖像越清晰。4)信息熵圖像信息熵（H）的定義為圖像的平均信息量，其表

6、達(dá)式為:其中P(i)為灰度值為i的像素在圖像中出現(xiàn)的頻率，N是像元灰級(jí)數(shù)。5)空間相關(guān)系數(shù)空間相關(guān)系數(shù)通過計(jì)算原全色波段圖像圖像與融合后的多光譜圖像之間的相關(guān)系數(shù)確定，相關(guān)程度越高，表明越多的高分辨率全色波段的紋理信息被融合入相應(yīng)波段中。該指標(biāo)主要評(píng)價(jià)了高分辨率信息的融合情況，即圖像空間細(xì)節(jié)信息的增強(qiáng)情況。1)光譜相關(guān)系數(shù)光譜相關(guān)系數(shù)通過計(jì)算融合圖像和原多光譜圖像間的相關(guān)系數(shù)來確定。2)光譜扭曲度其中N為整個(gè)圖像像元總數(shù)，r、l分別為行列位置，和分別為多光譜波段融合前后對(duì)應(yīng)像元的灰度值，Di表示融

7、合前后光譜的差異，因此該值越小越好。光譜相關(guān)系數(shù)和光譜扭曲度兩個(gè)指標(biāo)主要評(píng)價(jià)多光譜信息的保持程度。3)影像清晰度清晰度是圖像細(xì)節(jié)邊緣變化的敏銳程度。在圖像細(xì)節(jié)的邊緣處，光學(xué)密度或亮度隨位置的變化越敏銳(變化快)、越劇烈(反差大)，則細(xì)節(jié)的邊緣就越清晰，可辨程度越高。其計(jì)算公式可采用改進(jìn)后的點(diǎn)銳度法來表示：式中：M、N分別為圖像的行數(shù)和列數(shù)，df為灰度變化幅值，dx為像元間的距離增量，a表示像素i周圍的像素?cái)?shù)。4)ERGAS指數(shù)：式中h為高分辨率圖像的分辨率，l為低分辨率圖像的分辨率，N為波段數(shù)，B

8、i為多光譜圖像，Mi為多光譜圖像的輻射率值的平均值。一般說來，ERGAS主要評(píng)價(jià)在光譜范圍內(nèi)的所有融合波段的光譜質(zhì)量，考慮光譜變化的整體情況。它的值越小，表明在光譜范圍內(nèi)，融合圖像的光譜質(zhì)量越好。5)空間ERGAS指標(biāo)（ERGASs）該指標(biāo)與空間相關(guān)系數(shù)相似，也是衡量融合圖像空間質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)。具體實(shí)現(xiàn)先對(duì)圖像進(jìn)行濾波，濾波算子同樣為Laplacian濾波算子，再對(duì)濾波的圖像計(jì)算ERGAS指標(biāo)，因此稱空間ERGAS指標(biāo)。ERGASs值越小，表明融合圖像中加入的全色圖像信息越多，空間