ENVI中的各种融合方法

后勤部长 · 发表于 2011-1-16 15:35

融合方法有很多，典型的有HSV、Brovey、PC、CN、SFIM、Gram-Schmidt等。ENVI里除了SFIM以外，上面列举的都有。

HSV可进行RGB图像到HSV色度空间的变换，用高分辨率的图像代替颜色亮度值波段，自动用最近邻、双线性或三次卷积技术将色度和饱和度重采样到高分辨率像元尺寸，然后再将图像变换回RGB色度空间。输出的RGB图像的像元将与高分辨率数据的像元大小相同。

Brovey锐化方法对彩色图像和高分辨率数据进行数学合成，从而使图像锐化。彩色图像中的每一个波段都乘以高分辨率数据与彩色波段总和的比值。函数自动地用最近邻、双线性或三次卷积技术将3个彩色波段重采样到高分辨率像元尺寸。输出的RGB图像的像元将与高分辨率数据的像元大小相同。
用Gram-Schmidt 可以对具有高分辨率的高光谱数据进行锐化。第一步，从低分辨率的波谱波段中复制出一个全色波段。第二步，对该全色波段和波谱波段进行Gram-Schmidt变换，其中全色波段被作为第一个波段。第三步，用Gram-Schmidt 变换后的第一个波段替换高空间分辨率的全色波段。最后，应用Gram-Schmidt反变换构成pan锐化后的波谱波段。
用PC 可以对具有高空间分辨率的光谱图像进行锐化。第一步，先对多光谱数据进行主成分变换。第二步，用高分辨率波段替换第一主成分波段，在此之前，高分辨率波段已被缩放匹配到第一主成分波段，从而避免波谱信息失真。第三步，进行主成分反变换。函数自动地用最近邻、双线性或三次卷积技术将高光谱数据重采样到高分辨率像元尺寸。

CN波谱锐化的彩色标准化算法也被称为能量分离变换（Energy Subdivision Transform），它使用来自锐化图像的高空间分辨率（和低波谱分辨率）波段对输入图像的低空间分辨率（但是高波谱分辨率）波段进行增强。该功能仅对包含在锐化图像波段的波谱范围内的输入波段进行锐化，其他输入波段被直接输出，不发生变换。锐化图像波段的波谱范围由波段中心波长和FWHM（full width-half maximum）值限定，这两个参数都可以在锐化图像的ENVI头文件中获得。

SFIM（基于亮度调节的平滑滤波）融合是通过平滑滤波将高分辨率影像匹配到低分辨率影像，与小波变换相似，但其算法过程和计算时间比小波变换要显著简化。
这几种方法中SFIM和Gram-Schmidt方法保真效果最好，在ENVI里面，Gram这种方法还可以自动融合，操作比较简单。

两种常用的图像融合方法：

1)自动融合：（注意：在两幅图像有相同地理坐标系统的情况下，该融合方法不需要在融合前需调整两幅图像分辨率一致，尺寸一致，ENVI系统会自动完成这一过程，输出图像的分辨率与高分辨图像保持一致；否则需要对图像进行处理以保证融合的影像地理位置相同，行列数相同）

Transform－>Image Sharpening－>HSV

HSV（hue, saturation, and value：色调，饱和度，亮度值）
选择Transforms > Color Transforms >RGB to HSV。当出现Select RGB Input Bands对话框时，从一个显示的彩色图像或可用波段列表中选择三个波段进行变换（TM影像假彩色合成选432，真彩色合成可以选择321），接着将出现High Resolution input File对话框，这是选择高分辨率影像，将出现HSV Sharpening Parameters窗口，选择输出到“File”或“Memory”。点击“OK”开始处理。

2)手动融合：融合图像间需要精确几何配准，并将多光谱图像采样与全色相同的分辨率，（注意：前两步在ENVI中可以可一步完成Map--->Registration--->Select GCPs: Image to Image）尺寸一致（行列数相等）。

A、选择多光谱波段组合，调色，突出地物反差，存储（可选）；

B、高分辨率全色波段增强（滤波等），存储；（可选）

C多光谱影像和多分辨率全色波段需要调整为统一空间分辨率（Map--->Registration--->Select GCPs: Image to Image中已经完成），且裁为尺寸大小一致（用Basic Tools—>Resize Data可实现空间重采样和取子区，可利用地理坐标进行精确裁剪，保证两融合图像行列数相同）；

D、对多光谱影像进行彩色空间变换；（Transform－>Color Transforms－>RGB to HSV（USGS Munsell））

E、将高分辨率全色波段与彩色空间变换后的V波段进行直方图匹配，并存为V波段的数据类型（Float point类型）（方法不唯一？）
（1）分别将高分辨率全色波段和V波段的直方图打开（Image窗口：Enhance－>Interactive Stretching）；
（2）分别在高分辨率全色波段影像和V波段的直方图窗口中，选择Histogram_Source--->band；
（3）在高分辨率全色波段影像的直方图窗口中，将Stretch_type选为Arbitrary,以便于用指定的直方图曲线来拉伸；
（4）用鼠标将V波段影像直方图的输入（Input Histogram标签）拖动至在高分辨率全色波段影像的直方图的输出窗口（Output Histogram）中，然后点击Apply；
（5）在V波段的直方图窗口中，选择Options－>Histogram Parameters，记录下Histogram Min和Histogram Max两个值；
（6）在高分辨率全色波段影像的直方图窗口中，选择File—>Export Stretch，将刚才记下的两个值分别填入Output Min和Output Max中；再将“Output Data Type”改为“Floating Point”，然后给定文件名存储；

F、彩色空间变换的反变换。（Transform－>Color Transforms－>HSV to RGB（USGS Munsell）），用H、S和经过E步骤处理的高分辨率全色波段影像进行反变换即可；

G、用Photoshop对融合后的影像进行调色（可选）。