ENVI中的融合方法

1、ENVI下的圖像融合方法圖像融合是將低空間分辨率的多光譜影像或高光譜數(shù)據(jù)與高空間分辨率的單波段影像重采樣生 成成一副高分辨率多光譜影像遙感的圖像處理技術(shù)，使得處理后的影像既有較高的空間分辨率，又 具有多光譜特征。圖像融合的關(guān)鍵是融合前兩幅圖像的精確配準(zhǔn)以及處理過程中融合方法的選擇。 只有將兩幅融合圖像進(jìn)行精確配準(zhǔn)，才可能得到滿意的結(jié)果。對于融合方法的選擇，取決于被融合 圖像的特征以及融合目的。ENVI中提供融合方法有：HSV變換Brovey 變換這兩種方法要求數(shù)據(jù)具有地理參考或者具有相同的尺寸大小。RGB輸入波段必須為無符 號(hào)8bit數(shù)據(jù)或者從打開的彩色Display中選擇。這兩種操作方法基本

2、類似，下面介紹Brovey變換操作過程。（1）打開融合的兩個(gè)文件，將低分辨率多光譜圖像顯示在Display中。（2）選擇主菜單- Transform - Image Sharpening-Color Normalized （Brovey），在Select Input RGB對話框中，有兩種選擇方式：從可用波段列表 中和從Display窗口中，前者要求波段必須為無符號(hào)8bit。（3）選擇Display窗口中選擇RGB，單擊OK。（4）Color Normalized （Brovey）輸出面板中，選擇重采樣方式和輸入文件路 徑及文件名，點(diǎn)擊OK輸出結(jié)果。對于多光譜影像，ENVI利用以下融合技術(shù)：G

3、ram-Schmidt主成分（PC）變換color normalized （CN）變換Pan sharpening這四種方法中，Gram-Schmidt法能保持融合前后影像波譜信息的一致性，是一種高 保真的遙感影像融合方法；color normalized （CN）變換要求數(shù)據(jù)具有中心波長和 FWHM，； Pansharpening融合方法需要在ENVI Zoom中啟動(dòng)，比較適合高分辨率影像， 如 QuickBird、IKONOS 等。這四種方式操作基本類似，下面介紹參數(shù)相對較多的Gram-Schmidt操作過程。（1）打開融合的兩個(gè)文件。選擇主菜單- Transform-Image Shar

4、pening-Gram-Schmidt SpectralSharpening 或者選擇主菜單-Spectral-Gram-Schmidt Spectral Sharpening。（3）在 Select Low Spatial Resolution Multi Band Input File對話框中選 擇低分辨率多光譜圖像，在 Select High Spatial Resolution Pan Input Band 對話框中選擇高分辨率單波段圖像。（4）在彈出的Gram-Schmidt Spectral Sharpening輸出對話框中，需要選擇 降低高分辨率全色波段的方法，有四種方法的意義如

5、下：AvAverage of Low Resolution Multispectral File：利用多光譜波段的平均值來模擬低分辨率的 全色波段。Select Input File：從外部文件中選擇一個(gè)單波段并且與多光譜數(shù)據(jù)相同尺寸大小的圖像來模 擬模擬低分辨率的全色波段。Create By Sensor Type:選擇一種傳感器來模擬低分辨率的全色波段。可選傳感器包括： IKONOS, IRS1, KOMPSAT-2, Landsat7, QuickBird,和 SPOT 5,選擇這個(gè)方法，融合圖像是經(jīng)過輻 射定標(biāo)的數(shù)據(jù)。User Defined Filter Function :選擇一個(gè)

6、濾波函數(shù)來模擬低分辨率的全色波段。融合圖像是經(jīng) 過輻射定標(biāo)的數(shù)據(jù)。選擇 Average of Low Resolution Multispectral File 方法。（5）選擇重采樣方法和輸入路徑及文件名，單擊OK輸出。圖 Gram-Schmidt Spectral Sharpening 輸出對話框下表為各個(gè)融合方法的適用范圍。融合方法適用范圍IHS變換紋理改善，空間保持較好。光譜信息損失較大大，受波段限制。Brovey變換光譜信息保持較好，受波段限制。乘積運(yùn)算（CN）對大的地貌類型效果好，同時(shí)可用于多光譜與高光譜的融合。PCA變換無波段限制，光譜保持好。第一主成分信息高度集中，色調(diào)發(fā) 生較

7、大變化，Gram-schmidt（GS）改進(jìn)了 PCA中信息過分集中的問題，不受波段限制，較好的保 持空間紋理信息，尤其能高保真保持光譜特征。Pansharpening專為最新高空間分辨率影像設(shè)計(jì)，能較好保持影像的紋理和光 譜信息。卜面對上述幾種融合方法做一個(gè)簡單的介紹。HSV變換首先對RGB圖像變換HSV顏色空間，用高分辨率的圖像代替顏色亮度值波段，自動(dòng) 用最近鄰或雙線性或三次卷積技術(shù)將色度和飽和度重采樣到高分辨率像元尺寸，然后再 將圖像變換回RGB顏色空間。Brovey 變換對RGB圖像和高分辨率數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)合成，從而使圖像融合，即RGB圖像中的每一個(gè) 波段都乘以高分辨率數(shù)據(jù)與RGB圖像波

8、段總和的比值。然后自動(dòng)地用最近鄰、雙線性或 三次卷積技術(shù)將3個(gè)RGB波段重采樣到高分辨率像元尺寸。Gram-Schmidt第一步，從低分辨率的波段中復(fù)制出一個(gè)全色波段。第二步，對復(fù)制出的全色波段 和多波段進(jìn)行Gram-Schmidt變換，其中全色波段被作為第一個(gè)波段。第三步，用高空 間分辨率的全色波段替換Gram-Schmidt變換后的第一個(gè)波段。最后，應(yīng)用Gram-Schmidt 反變換得到融合圖像。主成分（PC）變換第一步，先對多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分變換。第二步，用高分辨率波段替換第一主成分波 段，在此之前，高分辨率波段已被匹配到第一主成分波段，從而避免波譜信息失真。第 三步，進(jìn)行主成分反變

9、換得到融合圖像。color normalized (CN)變換也被稱為能量分離變換（Energy Subdivision Transform），它使用來自融合圖像 的高空間分辨率（低波譜分辨率）波段對輸入圖像的低空間分辨率（高波譜分辨率）波 段進(jìn)行增強(qiáng)。該方法僅對包含在融合圖像波段的波譜范圍內(nèi)對應(yīng)的輸入波段進(jìn)行融合， 其他輸入波段被直接輸出而不進(jìn)行融合處理。融合圖像波段的波譜范圍由波段中心波長 和FWHM（full width-half maximum）值限定，這兩個(gè)參數(shù)都可以在融合圖像的ENVI 頭文件中獲得。根據(jù)銳化圖像波段的波譜范圍，可以將輸入圖像的波段劃分為各個(gè)波譜單元。系統(tǒng) 按照如下方法對相應(yīng)的波段單元同時(shí)進(jìn)行處理。每個(gè)輸入波段乘以融合波段，然后再除以波段單位中的輸入波段總數(shù)，從而完成歸CNSharp e i ied_Ha nd =該融合方法需要輸入圖像與融合圖像的單位相同（即都為反射率、輻射率、DN值等）。如果融 合圖像與輸入圖像的單位相同不同，在融合輸出面板中的Sharpening Image Multiplicative Scale Factor 文本框中為銳化圖像鍵入一個(gè)比例系數(shù)，使之與輸入圖像相