[发明专利]一种利用结构保持滤波的遥感图像融合方法

说明书

本发明提供了一种利用结构保持滤波的遥感图像融合方法，首先上采样多光谱图像并进行超球彩色变换，得到强度分量和角度分量；将强度分量与全色图像做直方图匹配得到匹配图像；使用结构保持滤波器对强度分量进行滤波，对匹配图像进行两级滤波；计算强度分量与匹配图像对应的细节图像，并注入到匹配图像，得到新的强度分量，对新强度分量与角度分量作超球彩色反变换，得到各个波段的融合结果。本发明的融合结果不仅提高了空间分辨率，同时具有较好的光谱保持能力，是一种行之有效的遥感图像融合方法。

技术领域

本发明涉及遥感图像的可视化增强处理技术，尤其是针对星载多光谱图像和全色图像的图像融合方法。

背景技术

遥感卫星可以提供包含多个波段的多光谱(Multispectral,MS)图像与单波段的全色(Panchromatic,PAN)图像。多光谱图像的特点是光谱信息丰富，然而空间细节特征不明显；相反，全色图像的空间分辨率较高，图像细节清晰，但其光谱信息丰富度明显低于多光谱图像。多光谱图像与全色图像的融合主要是综合利用多波段多光谱图像的光谱信息和单波段全色图像的空间信息来产生新的融合图像，提升融合结果的识别精度，提高图像数据的应用效果和实用价值。由于卫星传感器的硬件条件限制，现如今的遥感卫星提供的多光谱图像在空间分辨率上还无法与全色图像保持一致，因此获取具有高空间分辨率的多光谱图像在遥感图像应用领域显得尤为重要。

近些年计算机视觉领域针对滤波器的研究与发展十分迅速，利用新型滤波器包括联合双边滤波器、归一化非局部均匀滤波器、导向滤波器等设计全色-多光谱图像融合模型也成为基于图像滤波融合方法发展的一种趋势(参见文献2014 IEEE InternationalGeoscience and Remote Sensing Symposium(IGARSS 2014),2522–2525,2014；IEEETransactions on Geoscience and Remote Sensing,53(10):5734–5745,2015；Journalof Applied Remote Sensing,9(1):096025,2015)。其中，导向滤波与超球彩色变换的方法(参见文献IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium(IGARSS2016):7272-7275,Jul.2016)可以不受波段数量限制地融合多光谱图像，然而由于遥感图像中蕴含了大量多尺度的结构信息，并且全色图像与多光谱图像之间存在空间分辨率的差异，诸如导向滤波器之类的保边平滑滤波器很难准确地分离图像中的结构与细节，融合结果容易出现光谱与空间信息失真的现象。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于结构保持滤波的遥感图像融合方法，不同于边缘保持型滤波器，结构保持滤波器具有良好的结构感知特性，可以准确地分离遥感图像中的结构与细节信息。本发明通过结构保持滤波将全色和多光谱图像中的空间信息准确地提取出来，再使用超球彩色变换(Hyperspherical Color Transform,HCT)将空间信息注入到多光谱图像中，最后经超球彩色反变换得到多光谱图像各波段的融合结果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，对于包含N个波段MS₁，MS₂，…，MS_N的原始多光谱图像，通过双三次插值将N个波段图像上采样到和全色图像PAN尺寸相同的图像LRM₁，LRM₂，…，LRM_N；

第二步，将图像LRM₁，LRM₂，…，LRM_N进行超球彩色变换，得到变换后的一个强度分量I和N-1个角度分量θ₁，θ₂，…，θ_N-1，