Question

图像融合处理技术

Answer 1

多种遥感数据源获取的遥感数据在时间、空间、光谱、方向及分辨率等方面各不相同，它们反映了同一地区地物波谱的不同方面或不同分辨率的遥感信息。所以，单一遥感数据一般不能提取足够的信息完成某些应用，而多遥感类型数据通过融合可以得到多个遥感数据的互补信息，提高遥感数据的利用率。目前，应用于地学领域较多的是基于像元的融合方法。

1.ISH变换

在色度学中，存在有两种彩色坐标系统：一是由红（R）、绿（G）、蓝（B）三原色构成的彩色（RGB）空间；另一是由亮度（I）（或称明度、强度）、色调（H）、饱和度（S）构成的色度（IHS）空间（亦称孟塞尔坐标）。这两个系统的关系可用图4-1表示，此时，IHS的范围呈现为一圆锥体；在垂直于IHS圆锥轴的切面上，二者则呈现为图4-1所示的关系。该图中，过S=0，白光点，沿Ⅰ轴只有亮度明暗（白－黑）差异；圆周代表H的变化，并设定红色为H=0；半径方向代表饱和度，圆心处S=0，为白色（消色），圆周处S=1，彩色最纯。

图4-1　ISH与RGB空间示意图

很明显，这两个坐标之间可以互相转换，这种转换即称为IHS变换，或彩色坐标变换（也称孟塞尔变换）。通常把RGB空间变换到IHS空间称之为正变换，反过来蚂斗咐，由IHS变换到RGB称反变换。当不闷纯直接采用三原色成分（R、G、B）的数量表示颜色，而是用三原色各自在R、G、B总量中的相对比例r、g、b来表示，即

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

式中：r+g+b=1。此时，如g=b=0，则r=1，为红色；白色（r=g=b）则为W（

，

）。两个坐标之间的转换关系，可简化为

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

对I进行反差扩展，H及S进行直方图规一化处理后

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

目前在遥感数字图像处理中，IHS变换多用于以下研究。

2.彩色合成图像的饱和度增强

当用以合成的3个原始图像相关性较大时，常规处理往往合成图像的饱和度会不足，色彩不鲜（纯），像质偏灰，且较模糊、细节难辨。通过IHS变换，在IHS空间中增强（拉伸）饱和度S，用反变换求R、G、B进行彩色显示，则可显著改善图像的颜色质量和分辨能力。

3.不同分辨率遥感图像的复合显示

直接把不同分辨率图像输入R、G、B通道作彩色合成复合显示，即使几何配精度很高，也难以获得清晰的图像（低分辨率图像使像质模糊）。采取将最高分辨率图像置作“I”、次高置作“H”、低分辨率者置作“S”，然后反变换，求出R、G、B作复合彩色显示，则基本可使合成图像保持有高分辨率图像的清晰度。对TM（常取其中两个波段）和SPOT（常取全色波段）图像作此种复合销宴，既可获得SPOT的高分辨率，又可充分利用TM丰富的波谱信息。

4.特殊矿化蚀变遥感信息提取

除前述方法外，用下列公式（Kruse,1984）进行RGB到ISH坐标变换：

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

其中：

；R、G、B分别为红波段、绿波段、蓝波段像元。

经对I、S反差扩展，并对S直方图规一化处理，再反变换回到RGB彩色空间，公式如下：

西天山吐拉苏盆地与火山岩有关的金矿遥感找矿研究

式中：B_i=S·sinH;X_i=S·cosH。

郭华东（1995）及张旺生（1999）用上述处理方法提取石英脉，曾取得过很好的效果。

前人及笔者图像处理经验表明，上述常用图像处理方法对于解决一般的遥感信息提取与增强，一般都会得到较好效果，但不同的地区自然地理条件、提取图像信息的目的及所用的数据时相的差别，都是影响图像信息提取效果的重要因素。另外，针对某种特殊目的进行图像信息提取，更需要根据实际情况进行特别算法设计。这也正是遥感图像处理方法能够取得不断创新的主要原因之一。