[发明专利]利用大气和太阳照射建模来融合图像对的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理，更具体地，涉及用于基于对大气和太阳照射的建模来融合图像对的系统和方法。

背景技术

在图像遥感领域中，两种常见类型的图像包括全色影像和多光谱影像(MSI：Multi-Spectral Imagery)。全色影像由遥感装置获得，该遥感装置具有被设计为在一个非常宽的频带上检测电磁能量的传感器。典型地，该宽的频带包括可见光和近红外光的大部分波长。全色影像具有提供很高的空间分辨率的优点。与之相对，多光谱影像典型地是从可见光区和近红外区内的几个窄光谱频带创建的。因此，多光谱图像通常包含两个或者更多图像数据集，每个图像数据集由响应于光谱的不同部分(例如，蓝、绿、红和红外)的传感器创建。由于多光谱图像包含无法从类似的全色图像获得的光谱信息，因此多光谱图像是具有优点的。不过，相比于全色图像，多光谱图像典型地具有较低的空间分辨率。

通常希望利用全色图像的高分辨率来增强多光谱图像，反之亦然。典型地，该处理被称为图像对的“融合”(fusing)。虽然存在几种用于融合这种图像对的方法，但是根据这些方法得到的融合图像典型地导致对被成像位置的色谱的不精确表现。也就是说，常规的融合处理倾向于使图像中的色彩失真。因此，这些方法典型地导致不适于某些类型的应用的融合图像。例如，在基于图像的材料分类的情况下，通常需要比将基色多光谱频带(红、蓝、绿)与全色频带进行常规融合所提供的保真度更高的保真度。特别地，材料分类可能需要来自不与全色频带显著重叠的光谱频带的附加信息。更糟糕的是，由于-色频带与一个或更多个多光谱频带(例如，蓝)之间的有限重叠，可见光多光谱频带的某些部分可能不能在最终图像中被适当地表现。可以利用一些基于小波的和统计的方法，以包含此丢失的多光谱频带信息，但是这些方法一般倾向于引入伪影，对成像过程中的配准、地理位置、和/或大气条件的变化敏感，以及/或者需要大量计算以生成融合图像。

发明内容

本发明的实施方式提供了用于对远程获取的影像进行处理的系统和方法。特别地，提供了用于基于对大气和太阳照射的建模来融合图像对的系统和方法。在本发明的第一实施例中，提供了一种用于对远程获取的影像进行处理的方法。该方法包括接收影像数据的步骤，该影像数据限定与第一光谱频带相关联的第一图像以及与多个第二光谱频带相关联的多个第二图像，所述第一图像具有第一空间分辨率，所述多个第二图像中的每一个具有比所述第一空间分辨率低的第二空间分辨率。该方法还包括以下步骤：获得多个第一反射率函数，所述多个第一反射率函数指定所述多个第二图像中的像素的反射率值；生成第二反射率函数，所述第二反射率函数基于所述多个第一反射率函数估计所述第一图像中的像素的反射率值；以及获得第三反射率函数，所述第三反射率函数基于所述第二反射率函数、所述第一图像的影像数据和至少一个面朝向(facet orientation)约束来指定所述第一图像中的像素的反射率值。该方法还包括：修改所述多个第一反射率函数以生成多个第四反射率函数，所述多个第四反射率函数指定所述多个第二图像中的像素的反射率值，所述修改基于第二反射率函数和第三反射率函数之间的差；以及计算限定多个第三图像的影像数据，所述多个第三图像与所述多个第二光谱频带相关联并且具有第一空间分辨率，所述多个第三图像基于所述多个第四反射率函数。

在本发明的第二实施例中，提供了一种用于对远程获取的影像进行处理的系统。该系统包括用于接收影像数据的存储元件，所述影像数据限定与第一光谱频带相关联的第一图像以及与多个第二光谱频带相关联的多个第二图像，所述第一图像具有第一空间分辨率，所述第二图像中的每一个具有比第一空间分辨率低的第二空间分辨率。该系统还包括以通信的方式耦合到存储元件的处理元件。在该系统中，该处理元件被配置为用于：获得多个第一反射率函数，所述多个第一反射率函数指定所述多个第二图像中的像素的反射率值；生成第二反射率函数，所述第二反射率函数基于所述多个第一反射率函数估计第一图像中的像素的反射率值；以及获得第三反射率函数，所述第三反射率函数基于所述第二反射率函数、所述第一图像的影像数据和至少一个面朝向约束来指定该第一图像中的像素的反射率值。该处理元件还被配置为：修改所述多个第一反射率函数以生成多个第四反射率函数，所述多个第四反射率函数指定所述多个第二图像中的像素的反射率值，该修改基于第二反射率函数和第三反射率函数之间的差；以及，计算限定多个第三图像的影像数据，所述多个第三图像与所述多个第二光谱频带相关联并且具有第一空间分辨率，所述多个第三图像基于所述多个第四反射率函数。