Question

实验十六 多波段遥感图像融合处理

Answer 1

一、实验目的

了解多波段低空间分辨率遥感影像数据与高空间分辨率单波段遥感影像数据融合处理的目的和技术实现条件，直观感受融合处理影像具有的“扬长避短”增强效果，掌握Transform功能的四种主要融合处理操作，加深对融合增强处理原理和作用的理解。

二、实验内容

（1）用ENVI的Transform功能对甘肃省白银市IKONOS高分辨率遥感影像分别作：①HSV变换融合；②Brovey融合；③PCA融合；④Gram-Schmidt融合处理。

（2）对四种不同的融合图像比较分析。

三、实验要求

①根据实验课时容许情况选择融合处理方案数量，但HSV 变换融合必须完成；②如果进行了两种以上融合，要求对不同融合方法结果进行比较分析；③如果只进行了一种融合，要求将融合图像与RGB合成图像进行比较分析。

四、技术条件

①微型计算机；②甘肃省白银市IKONOS影像；③ENV I软件；④Photoshop软件（ver.6.0以上）和ACDSee软件（ver.4.0以上）。

五、实验步骤

遥感影像融合是指将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系中生成新的图像的过程。图像通过融合既可以提高多光谱图像空间分辨率，又保留其多光谱特性。本次实验选择的四种融合算法为：HSV变换、Brovey彩色变换、PCA融合、Gram -Schmidt变换。具体操作步骤如下：

在ENVI主菜单栏中选择“File>Open Image File”，出现文件目录窗口，将甘肃省白银市IKONOS的4个多光谱波段和Pan波段数据调入“Available Bands List”窗口。

（1）HSV融合。

1）在ENVI主菜单栏中选择“Transform >Image Shraepning>HSV”，如图16-1所示出现“Select Input RGB”对话框，ENVI提供两种波段选择方法：从一幅打开的彩色图像或者从可用波段列表中选择3个波段进行变换，任选一种方法后点击【OK】按钮。

2）出现“High Resolution Input File”对话框时（图16-2），选择高空间分辨率全色输入波段，点击【OK】按钮到下一步。

3）当出现“HSV Sharpening Parameters”对话框时（图16-3），从“Resampling”下拉菜单选择重采样方法。选择输出到“File”或“Memory”，点击【OK】按钮开始处理，结果将出现在可用波段列表中。

图16-1 选择输入RGB对话框

图16-2 高分辨率输入文件对话框

（2） Brovey融合（色彩标准化融合）。

1）在 ENVI主菜单栏中选择“Transform > Image Sharpening > Color Normalized（Brovey）”，如图16-1所示，出现“Select Input RGB”对话框，ENVI提供两种波段选择方法：从一幅打开的彩色图像或者从可用波段列表中选择3个波段进行变换。任选一种方法后点击【OK】按钮。

2）出现“High Resolution Input File”对话框时（图16-2），选择高空间分辨率全色输入波段，点击【OK】按钮到下一步。

3）当出现“Color Normalized Sharpening Parameters”对话框时（图16-4），从“Resmaplnig”下拉菜单选择重采样方法。选择输出到“File”或“Memory”，点击【OK】按钮开始处理，结果将出现在可用波段列表中。

（3） PCA融合。

1）在ENV 主菜单栏中选择“Transform>Image Sharpening>PC Spectral Sharpening”。如图16-5所示，出现“Select Low Spatial Resolution Multi Band Input File”对话框时，从“Select Input File”中选择低分辨率的多光谱输入文件，如需要，可用选择任意空间子集，选择完毕后点击【OK】按钮。

图16-3 HSV融合参数对话框

图16-4“Color Normalized Sharpeni Parameters”融合参数对话框

图16-5 选择低空间分辨率多光谱输入文件对话框

2）出现“High Resolution Input File”对话框时，选择高空间分辨率全色输入波段，并可用标准ENVI文件选择方法建立空间子集，点击【OK】按钮到下一步。

3）当出现“PC Spectral Sharpening Parameters”对话框时，从“Resampling”下拉菜单选择低分辨率多光谱影像的重采样方法。如图16 -6 所示，选择输出到“File”或“Memory”，点击【OK】按钮开始处理，结果将出现在可用波段列表中。

图16-6 PC光谱融合参数对话框

（4） Gram-Schmidt变换融合。

1）在ENVI主菜单栏中选择“Transform>Image Sharpening>Gram -Schmidt Spectral Sharpening”。如图16-5所示，出现“Select Low Spatial Resolution Multi BandInput File”对话框时，从“Select Input File”中选择低分辨率的多光谱输入文件，如需要，可用选择任意空间子集，选择完毕后点击【OK】按钮。

2）出现“High Resolution Input File”对话框时，选择高空间分辨率全色输入波段，并可用标准ENVI文件选择方法建立空间子集，点击【OK】按钮到下一步。

3）当出现“Gram - Schmidt Spectral Sharpening Parameters”对话框时（图16-7），从“Select Method for Low Resolution Pan”选项中选择一种构造低分辨率全色波段影像的方法，构造低分辨率全色波段影像的方法有：①在步骤2）操作中选择的低分辨率多光谱输入文件的基础上，以平均值构造出低分辨率全色波段影像；②另外输入一个低分辨率多光谱的全色波段影像；③通过传感器类型，创造一个新的低分辨率多光谱全色波段影像，选择这个方法，融合图像是经过辐射定标的数据；④使用用户自定义的滤波函数。

从“Resampling”下拉菜单选择低分辨率多光谱影像重采样方法。如图16-7 所示，选择输出到“File”或“Memory”，点击【OK】按钮，结果将出现在可用波段列表中。

图16-7 Gram-Schmidt光谱融合参数对话框

（5）用上述四种方法对甘肃省白银市IKONOS卫星遥感数据进行图像融合处理，保存每种融合方法的处理结果，用JPEG图像格式保存每种融合方法的处理结果，存入自己的工作文件夹。

六、实验报告

（1）简述实验过程。

（2）回答问题：①全色波段数据和多波段数据各在图像融合处理中分别起何作用？②用框图给出HSV融合的操作步骤。③用Photoshop软件平铺显示HSV变换融合、Brovey融合、PCA融合和Gram-Schmidt融合四种融合图像，分析其图像增强特征及效果。

实验报告格式见附录一。