[发明专利]基于光谱形态和Gram-Schmidt变换约束的高光谱影像变分融合方法

摘要

本发明提供了一种基于光谱形态和Gram‑Schmidt变换约束的高光谱影像变分融合方法，包括：基于传统的影像变分融合模型，设计了新的光谱形态约束项和相关性约束项；光谱形态约束项采用邻域像素的光谱形态特征和新的权重分配方法，修正由空间分辨率的变化引起的光谱失真；相关性约束项基于Gram‑Schmidt变换方法的生成影像建立约束，提高融合影像与标准参考影像的相关性。本发明的有益效果是：本发明所提出的技术方案将影像融合问题转化为能量方程的最优化问题用以重建融合影像；与传统的变分融合方法相比，本方法能够有效提高高光谱影像的空间分辨率，并较好的保持影像中原有的光谱信息。

主权项

1.一种基于光谱形态和Gram‑Schmidt变换约束的高光谱影像变分融合方法，其特征在于，包括以下步骤：S101：获取待融合区域的高分辨率影像及对应的高光谱影像；并将所述高光谱影像进行重采样，使其空间分辨率和所述高分辨率影像相同，进而得到重采样后的高光谱影像；并将所述重采样后的高光谱影像作为第一次迭代的融合影像；S102：分别计算融合影像和所述高分辨率影像各波段的梯度；S103：根据计算得到的所述融合影像各波段的梯度和所述高分辨率影像各波段的梯度，建立空间信息保真项E_g，以增强融合影像的空间细节；S104：分别计算所述重采样后的高光谱影像和融合影像的光谱形态特征向量，并分别计算融合影像中各精细像素在所述重采样后的高光谱影像中对应的粗像素邻域内的权重；S105：根据所述重采样后的高光谱影像和融合影像的光谱形态特征向量和融合影像中各精细像素在所述重采样后的高光谱影像中对应的粗像素邻域内的权重，计算得到光谱形态约束项E_s；S106：采用Gram‑Schmidt变换对所述高分辨率影像和所述重采样后的高光谱影像进行合并处理，得到处理结果Z；并将融合影像与处理结果Z相减，得到相关性约束项E_c；S107：根据空间信息保真项E_g、光谱形态约束项E_s和相关性约束项E_c，建立能量方程E；S108：通过梯度下降法计算所述能量方程E的最优解，以重建融合影像，得到重建后的融合影像；S109：计算所述重建后的融合影像和所述重采样后的高光谱影像之间的光谱角R；S110：判断条件R<r或者w>num是否成立？若是，则到步骤S111；否则，将w更新为w+1，并将所述重建后的融合影像作为下一次迭代的融合影像，并返回步骤S102；其中，r为预设的光谱角阈值，w为迭代次数，w的初始值为1；num为预设的最大迭代次数；S111：将当前融合影像作为修正后的最终融合影像，并输出。