[发明专利]一种星载全色与多光谱图像融合方法

摘要

本发明提供了一种星载全色与多光谱图像融合方法，首先利用高斯导向滤波联合全色图像完成对原始多光谱图像的重采样放大，通过该联合上采样过程将全色图像的空间细节信息注入至放大的多光谱图像中，再对原始多光谱图像使用超球彩色变换提取其光谱信息，在超球彩色空间中将光谱信息和全色图像的空间信息融合，经HCT反变换得到具有高空间分辨率的多光谱图像。本发明提高了重采样多光谱图像的空间分辨率，可以直接拓展至高光谱图像的融合处理，普遍性和实用性更强。

主权项

1.一种星载全色与多光谱图像融合方法，其特征在于包括下述步骤：第一步、对于包含N个波段M1,M2,…,MN的原始多光谱图像，对应的全色图像记为PH，通过卷积运算对全色图像PH进行低通滤波，低通滤波器记为LPF，输出图像PL＝PH*LPF；对PL的像素点进行隔行取样和隔列取样，输出结果PL＝(PL)↓2；第二步、设置图像P_L为高斯导向滤波的指导图像，记为I，任意第j个多光谱波段M_j为高斯导向滤波的输入图像，记为P，高斯导向滤波输出图像记为Q；假设滤波输出图像Q与指导图像I之间存在局部线性关系，输出图像Q在像素点i的像素值其中像素点i位于以像素点k为中心的窗口w_k中，|w|为窗口w_k内所有像素的个数，该窗口半径为r，窗口大小为(2r+1)×(2r+1)像素，窗口w_k内的高斯权系数定义为X_i为窗口内像素点i的像素值，X_k为窗口内像素点k的像素值，a_k和b_k为窗口系数，其中P_i为输入图像P在i点的像素值，ε是规则化参数且ε∈(0,1)；将Q表示成矩阵形式，得到Q＝A×I+B，其中A和B是窗口系数矩阵；第三步、利用最近邻插值法对A和B分别做插值放大，放大至与全色图像同尺寸，得到对应的新窗口系数矩阵和第四步、利用全色图像P_H和和计算出大尺寸的输出图像重复第二步至第四步对原始多光谱图像的各波段进行滤波放大，得到对应的滤波输出图像第五步、利用超球彩色变换到超球彩色空间，得到一个强度分量IM和N‑1个角度分量θ1，θ2，…，θN‑1，利用双线性插值法对N‑1个角度分量θ₁,θ₂,…,θ_N‑1分别做插值放大，放大至与全色图像同尺寸，分别记为构建新强度分量第六步、对第五步得到的N‑1个角度分量和新强度分量I_NEW做HCT反变换，得到的N波段输出图像记为F₁,F₂,…,F_N；第七步、计算高斯导向滤波输出图像与全色图像P_H的均值与方差，得到匹配后的全色图像其中μ_P与μ_j分别为全色图像P_H和图像的均值，σ_P与σ_j分别为全色图像P_H和图像的标准差；计算各波段的待注入空间细节计算第j个波段的融合结果Sj＝Fj+Dj，得到所有波段的融合结果(S1,S2,…,SN)。