Quickbird影像3种常用融合方法和评价

利用Quickbird多光谱影像和全色波段影像,借助ENVI遥感图像处理软件,从主观角度和定量的方法分析该影像3种融合方法的优缺点。结果表明:HSV和Brovey变化的视觉效果优于PCA变换;HSV与Brovey变换结果光谱保持能力类似,PCA融合的图像灰度级分布离散性优于HSV融合优于Brovey变换。     

高分二号全色-多光谱影像融合方法对比研究

基于高分二号卫星影像,选取GS变换、自适应GS变换、主成分分析、NND融合算法、UNB融合算法、SRM算法6种主流的融合方法进行融合试验,采用目视判读和定量评价的方法对融合结果进行直接评价,通过分类精度对融合结果进行间接评价,探究适用于高分二号卫星影像的融合方法。结果表明:研究区覆盖的地物类型不同,各融合方法的效果也不同。对于水体和绿色植被区域,GSA、GS和PCA方法的光谱保真性和细节增强能力较好,这3种方法适用于目视解译;从地物分类的角度来说,SRM方法的分类精度最高,适合用于地物分类方面的应用;UNB融合方法效果适中,可用作高分二号卫星影像融合的替补方法;而NND方法会出现轻微光谱失真现象,且其分类精度偏低,在实际应用中则不建议采用。     

基于高光谱的喀斯特地区典型农田土壤有机质含量反演

【目的】利用高光谱数据定量反演喀斯特地区土壤有机质含量,为喀斯特地区快速、大范围、实时地监测土壤有机质含量提供更多的技术手段。【方法】利用机载高光谱成像系统和便携式地物光谱仪分别获取土壤光谱数据,基于原始光谱反射率和不同光谱变换数据,分析其与土壤有机质含量的相关性,以偏最小二乘法建立模型预测土壤有机质含量。【结果】2种数据源都可以用于土壤有机质含量预测,其中,基于ASD光谱一阶微分变换建立的模型预测精度较高,验证集决定系数(Rv~2)为0.910,相对分析误差(RPD)为2.68;基于GS光谱二阶微分变换建立的模型预测效果较好,验证集Rv~2为0.772,RPD为1.49。【结论】ASD光谱与GS光谱建模预测精度相差较大,ASD光谱客观条件影响较小、光谱波段更宽、光谱分辨率更高,具有更好的预测能力;低空无人机获取的GS光谱也具有一定的预测能力。     

QuickBird影像在建立1:2000空间数据库中的应用研究

运用主成分变换(PCA)方法对QuickBird多光谱和全色遥感影像进行融合，运用目视方法评定其融合效果，利用融合后的QuickBird遥感影像进行了1：2000空间数据库建库研究。研究结果表明，主成分变换方法得到的融合影像能基本满足建立1：2000空间数据库的需要；应用融合后的影像，并参考有关辅助资料制订相应的地物判读分析依据，采用目视解译方法提取遥感影像地物信息，容差格网矢量化技术进行屏幕矢量化，建立了现代农业示范园区1：2000比例尺空间数据库。     

面向林地分类的GF-2影像融合算法评价

针对林业部门目前常用的遥感影像融合算法,探究适合于林地信息提取的GF-2影像融合算法。以GF-2卫星1 m全色/4 m多光谱分辨率平面影像为数据源,采用HSV变换(hue-saturation-value,颜色空间变换),Brovey变换(彩色标准化变换),PC变换(principle components,主成分变换),HPF变换(high-pass fusion,高通滤波变换),GS变换(gram-schmidt,正交化变换),Pansharp变换(超分辨率贝叶斯变换)等6种常用融合算法,通过目视和定量特征分析对融合效果进行评价,并结合面向对象分类方法对融合后影像进行地类信息提取和分析,探讨6种融合算法对GF-2影像在林区地类提取的适宜性。研究结果表明:基于Brovey和HSV算法的融合结果目视效果良好,清晰度与纹理增强明显;这2种融合算法影像在不同地类信息的提取上各有优势,HSV算法融合结果在不同地类的提取上效果最好,分类总精度可达85.14%,Brovey算法融合结果则在森林类型的提取上具有最高的分类总精度,为75.72%;其余4种融合算法在图像质量及其他地类提取中各有优势,具体融合算法的选取需根据应用目的和影区应用区域的实际情况而定。该研究可为林业部门提高GF-2卫星的适用性及大规模应用提供参考。     

一种基于曲波变换的遥感图像融合新算法

作为一种新的多尺度分析方法,曲波（Curvelet）比小波更适合提取图像中的细节信息,能够更好的表达边缘信息。提出了一种基于曲波变换的遥感图像融合新算法。首先对原图像进行曲波变换,然后在高频和低频域分别采用不同的融合规则融合曲波系数,最后通过重构得到融合图像。从信息熵、空间频率及光谱扭曲程度方面对融合效果进行了客观评价,并与基于Brovey变换、PCA变换与小波变换的融合结果进行了比较。结果表明,该算法在保留原始图像光谱信息能力方面优于其他变换算法。     

基于LBV变换的ETM+图像融合方法

以陕西省神木县的Landsat ETM+图像作为基础数据源,对比测试3种图像融合方法的使用效果。对ETM+多光谱图像进行预处理后,分别采用PCA变换、HIS变换和本文方法与同源全色波段图像进行像素级融合处理;通过目视判读从多光谱信息保持性能、高空间分辨率信息融入度两方面对比分析3种融合方法的使用效果。分析结果表明,采用本文方法能够使ETM+多光谱图像在融合后增强地物图斑的形状特征和纹理结构特征,提高空间细节表达能力;并且相较于HIS变换和PCA变换的融合图像,能够更为完整的保持6种植被和3种非植被地类的色调,图像目视解译效果显著提高。     

卫星遥感融合技术在植烟生态研究中的应用

 烟草种植的生态研究在烟草种植规划与管理中发挥重要作用。利用遥感融合技术辅助开展烟草种植的生态研究极少。以云南省丽江市为例,尝试利用不同的融合算法对研究区的WorldView 2影像进行融合试验,并对结果进行定性与定量分析评价。结果表明：（1）GS变换的融合效果最好,光谱信息丰富,图像保真度高,Pansharp变换次之,Brovey和IHS变换效果最差,存在光谱信息损失和光谱扭曲。（2）利用GS变换和Pansharp变换融合的图像色调变化小,地物细节表现较好,有利于WorldView 2影像信息（植被、水体等）提取工作的开展,进一步辅助烟草种植的生态研究。     

不同融合算法对ETM+遥感影像融合效果对比研究——以陕西安塞县和永寿县为例

为了对比不同融合算法在提取试验地地类信息的效果,采用Brovey、HSV、PC、Gram-Schmit、和Wavelet融合算法对安塞县和永寿地区的2幅ETM+遥感影像进行融合,并采用信息熵、标准差、偏差指数和相关系数进行了融合效果评价。结果表明:就空间信息量而言,经过HSV变换的图像具有最大的空间信息,而经过Brovey变换的图像,其空间信息最低,其他融合算法则在空间信息量上差别不大;就原光谱信息的保真能力而言,经过HSV变化的图像,其光谱保真能力最差,其他算法之间的光谱保真能力相差不大。     

SPOT-5全色与多光谱遥感影像融合方法比较

随着遥感技术的发展,SPOT-5卫星数据以其优越的性价比,得到了较多的应用.在阐述遥感图像融合原理的基础上,以SPOT-5全色与多光谱影像为数据源,应用IHS变换、PCA融合、Brovey变换、乘积变换和HPF融合等5种比较常用的融合方法,从提高空间分辨率和保持原始图像光谱信息的角度进行了分析评价,探讨最适合于SPOT-5图像的融合方法.结果表明：在各种融合方法中,HPF与IHS融合的效果最好.     

Registration of multispectral 3D points for plant inspection

Machine vision technologies have shown advantages for efficient and accurate plant inspection in precision agriculture. Regarding the balance between accuracy of inspection and compactness for infield applications, multispectral imaging systems would be more suitable than RGB colour cameras or hyperspectral imaging systems. Multispectral image registration (MIR) is a key issue for multispectral imaging systems, however, this task is challenging. First of all, in many cases, two images needing registration do not have a one-to-one linear mapping in 2D space and therefore they cannot be aligned in 2D images. Furthermore, the general MIR algorithms are limited to images with uniform intensity and are incapable of registering images with rich features. This study developed a machine vision system (MVS) and a MIR method which replaces 2D-2D image registration by 3D-3D point cloud registration. The system can register 3D point clouds of ultraviolet (UV), blue, green, red and near-infrared (NIR) spectra in 3D space. It was found that the point clouds of general plants created by images of different spectral bands have a complementary property, and therefore a combined point cloud, called multispectral 3D point cloud, is denser than any cloud created by a single spectral band. Intensity information of each spectral band is available in a multispectral 3D point cloud and therefore image fusion and 3D morphological analysis can be conducted in the cloud. The MVS could be used as a sensor of a robotic system to fulfil on-the-go infield plant inspection tasks.     

基于地表覆盖分类的IKONOS影像融合算法分析与评价

不同的遥感影像融合算法有不同的优点和局限性,因此难以单纯评价某种算法的优劣,融合算法的选择与研究对象和应用目的有着密切的关系。在概略介绍IHS变换、Brovey变换、PCA变换、SFIM变换及Gram-Schmidt变换5种图像融合算法原理的基础上,对IKONOS全色和多光谱数据进行像元级融合,并对融合效果进行了定性和定量评价。在此基础上,对融合影像进行最大似然法分类,利用混淆矩阵对分类结果进行精度分析,以期找出适合于地表覆盖分类的IKONOS影像融合算法。结果表明,在图像空间信息提高和光谱信息保真方面,以SFIM变换和Gram-Schmidt变换相对较好,其中Gram-Schmidt变换对图像微小细节反差的表达能力优于SFIM变换。在上述5种变换中,SFIM及Gram-Schmidt变换后融合影像地表覆盖分类精度较高,总体精度均超过98%,Gram-Schmidt变换的分类精度略高于SFIM变换,IHS变换后融合影像的分类精度最低,其总体精度和Kappa系数分别为83.14%和0.76。因此,利用Gram-Schmidt变换和SFIM变换得到的IKONOS融合影像更有利于提高地表覆盖分类精度。     

陕北黄土丘陵沟壑区ALOS遥感影像融合方法研究

【目的】通过几种遥感影像融合方法的比较,筛选适合于陕北黄土丘陵沟壑区遥感影像处理的融合方法。【方法】利用ALOS全色波段与多光谱影像,通过主成分变换、乘法变换和Brovey变换等3种融合方法,对陕北黄土丘陵沟壑区遥感影像进行融合,并对融合后的影像进行效果评价。【结果】所有融合处理图像的标准差和信息熵多大于原始影像,融合后图像的信息量大大增加,其中Brovey变换法在提高目视效果和识别精度方面优于其他2种融合方法。【结论】3种变换融合方法中,Brovey变换更适合于陕北黄土丘陵沟壑区ALOS遥感影像的融合,同时也为提高该区遥感影像的解译精度奠定了基础。     

Analysis of Spectral Characteristics Based on Optical Remote Sensing and SAR Image Fusion

Because of cloudy and rainy weather in south China, optical remote sens-ing images often can＇t be obtained easily. With the regional trial results in Baoying, Jiangsu province, this paper explored the fusion model and effect of ENVISAT/SAR and HJ-1A satel ite multispectral remote sensing images. Based on the ARSIS strat-egy, using the wavelet transform and the Interaction between the Band Structure Model （IBSM）, the research progressed the ENVISAT satel ite SAR and the HJ-1A satel ite CCD images wavelet decomposition, and low/high frequency coefficient re-construction, and obtained the fusion images through the inverse wavelet transform. In the light of low and high-frequency images have different characteristics in differ-ent areas, different fusion rules which can enhance the integration process of self-adaptive were taken, with comparisons with the PCA transformation, IHS transfor-mation and other traditional methods by subjective and the corresponding quantita-tive evaluation. Furthermore, the research extracted the bands and NDVI values around the fusion with GPS samples, analyzed and explained the fusion effect. The results showed that the spectral distortion of wavelet fusion, IHS transform, PCA transform images was 0.101 6, 0.326 1 and 1.277 2, respectively and entropy was 14.701 5, 11.899 3 and 13.229 3, respectively, the wavelet fusion is the highest. The method of wavelet maintained good spectral capability, and visual effects while improved the spatial resolution, the information interpretation effect was much better than other two methods.     

ETM+遥感影像融合方法的土地覆盖分类精度的研究

采用小波变换、小波和PCA相结合、小波和HIS相结合等遥感影像融合方法对Landsat7 ETM+多光谱与全色影像进行融合和土地覆盖分类研究,并结合影像的光谱统计参数和融合影像分类精度对这些方法进行评价,结果发现这3种融合方法均能不同程度地提高影像的分类精度。其中,第3种方法所得融合影像与原多光谱影像的相关系数最大,均方差、相关系数和信息熵最大,影像所含信息量最多,光谱特性保持较好;清晰度较高,在空间细节信息的表现能力上较优,所以融合影像的分类精度最高。因此,小波和HIS相结合的融合方法更适合ETM+融合影像的土地覆盖分类研究。     

不同IHS变换公式在植被信息提取中的比较研究

多源遥感图像融合对于植被信息提取具有重要意义,该文对常用的球体、柱体、三角形和单六角锥4种IHS变换融合方法进行了比较研究,分别从融和图像的信息量、标准差等统计特征、植被光谱特征曲线、类别可分性、植被指数4方面做了分析.研究结果表明,球体变换融和图像的信息量、标准差和光谱扭曲值等统计指标从整体上优于其他变换.球体变换可将不同类型的灰度平均值间的距离进行拉伸.类别可分性指标的分析表明,球体变换可将难以区分的阔叶林与针叶林、阔叶林与草地间的距离加大,增强了类别间的可分性     

基于星-机光谱融合的棉花叶片SPAD值反演

【目的】为提高棉花叶片叶绿素含量的反演精度,并掌握其在山东省夏津县的空间分布特征。【方法】本研究以山东省德州市夏津县为研究区,以夏津县大李庄棉田为试验区,通过SPAD（soil and plant analyzer development,SPAD）仪实地测定试验区棉花叶片叶绿素含量的相对值（SPAD值）,并获取同期试验区无人机（unmanned aerial vehicle,UAV）近地多光谱图像和研究区Sentinel-2A MSI（MSI）卫星影像;然后分别基于UAV和MSI的光谱反射率,构建并筛选最优光谱参量,采用多元线性回归（multiple linear regression,MLR）建立SPAD值定量反演模型;最后采用二次多项式拟合法融合UAV和Sentinel-2A MSI对应的最优光谱参量,对比分析融合前后模型效果,优选最佳反演模型,实现研究区SPAD值反演。【结果】研究表明,(REG-R)/(REG+R)、R/G、CL(red edge)、NDVI可作为SPAD值的最优光谱参量;基于UAV图像的定量反演模型精度优于基于MSI影像的模型;基于二次多项式拟合后建模R ²提高了0.015—0.057,RMSE降低了0.457—0.638,验证R ²提高了0.040—0.085,RMSE降低了0.387—0.397,RPD提高了0.020—0.139;将融合后的MSI光谱参量代入基于UAV图像的反演模型（Fused MSI-Mod_UAV）,也可获得较高的反演精度,建模R ²达0.672,RMSE为3.982,验证R ²达0.713,RMSE为3.859,RPD为1.685;基于上述模型进行研究区棉花叶片SPAD值反演分析,试验区整体呈南高北低的分布趋势,研究区呈中间低、四周高的分布趋势,均与实地情况一致,具有较好的预测效果。【结论】采用二次多项式拟合法融合无人机和卫星影像数据,可较好地实现区域高精度作物生长指标的定量反演,研究结果可丰富多源遥感融合理论与技术,为后续棉花长势监测与精准生产提供技术参考和数据支持。     

基于GF-1PMS影像的森林郁闭度定量估测模型研究

森林郁闭度是我国森林资源二类调查中的重要林分因子之一,为探索高分一号影像在森林郁闭度定量估测的可行性,以内蒙古自治区东北部柴河林业局为研究区,基于GF-1 PMS多光谱影像和DEM数据,以纹理特征、光谱信息和地形因子为自变量,采用k-最近邻法（k-Nearest Neighbor,k-NN）、稳健估计以及偏最小二乘法3种方法构建研究区域的森林郁闭度估测模型,辅之以二类调查小班数据和现地实测数据进行模型精度评价。结果表明:1）3种郁闭度估测方法的应用效果均能满足实际需求,这说明GF-1 PMS多光谱影像在森林郁闭度定量估测方面具有一定的潜力;2）k-NN法和稳健估计的实际应用效果明显优于偏最小二乘法,且2种模型的估测精度均>80%;3）3种郁闭度估测稳定性分析,结果显示k-NN法稳定性较好,而稳健估计法和偏最小二乘法估测模型不稳定。     

QuickBird影像在城市土地利用现状调查中的应用研究

以QuickBird卫星影像作为主要数据源,采用主成分分析法对全色和多光谱图像进行融合,并与其它辅助信息进行综合分析,通过室内遥感目视解译,结合野外实地调查验证,对天津市塘沽区土地利用现状进行了遥感调查。研究表明:QuickBird提供的高分辨率卫星图像可以满足制作大比例尺城市土地利用现状图的要求,图像融合可以充分利用全色图像的高空间分辨率和多光谱图像的高光谱分辨率,提高了目视解译的精度。