遥感影像时—空融合的“点”—“线”—“面”质量评价

遥感影像时—空融合可集成多源数据高空间分辨率和高时间分辨率互补优势,生成时间连续的高空间分辨率影像,在遥感影像的动态监测与时序分析等方面具有重要应用价值.然而,现有多数研究往往基于单一数据产品对时—空融合算法进行评价,而在实际生产应用中,需要验证算法在多种遥感产品数据的融合表现;此外,目前研究大多基于“单点时刻”进行评...     

结合Gram-Schmidt变换的高光谱影像谐波分析融合算法

针对高光谱影像谐波分析融合(HAF)算法在影像融合时不顾及地物光谱曲线整体反射率这一缺陷,提出了结合Gram-Schmidt变换的高光谱影像谐波分析融合(GSHAF)改进算法。GSHAF算法可在完全保留融合前后像元光谱曲线波形形态的基础上,将高光谱影像融合简化为各像元光谱曲线的谐波余相组成的二维影像与高空间分辨率影像之间的融合。它是在原始高光谱影像光谱曲线被谐波分解为谐波余项、振幅和相位后,首先将其谐波余项与高空间分辨率影像进行GS变换融合,这样便可有效地修正融合后像元光谱曲线的反射率特征,随后再利用该融合影像与谐波振幅、相位进行谐波逆变换,完成高光谱影像谐波融合。本文最后利用Hyperion高光谱遥感影像与ALI高空间分辨率影像对GSHAF算法进行可行性分析,再以HJ-1A等卫星数据对其进行普适性验证,试验结果表明,GSHAF算法不仅可以完全地保留光谱曲线波形形态,而且融合后影像的地物光谱曲线反射率更接近真实地物。     

Fusion of multispectral and panchromatic Satellite images using the curvelet transform

A useful technique in various applications of remote sensing involves the fusion of different types of satellite images, namely multispectral (MS) satellite images with a high spectral and low spatial resolution and panchromatic (Pan) satellite image with a low spectral and high spatial resolution. Recent studies show that wavelet-based image fusion provides high-quality spectral content in fused images. However, the results of most wavelet-based methods of image fusion have a spatial resolution that is less than that obtained via the Brovey, intensity-hue-saturation, and principal components analysis methods of image fusion. We introduce an improved method of image fusion which is based on the amelioration de la resolution spatiale par injection de structures (ARSIS) concept using the curvelet transform, because the curvelet transform represents edges better than wavelets. Because edges are fundamental in image representation, enhancing the edges is an effective means of enhancing spatial resolution. Curvelet-based image fusion has been used to merge a Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus Pan and MS image. The proposed method simultaneously provides richer information in the spatial and spectral domains.     

基于GF2号卫星影像的农业信息提取方法对比分析

以GF2卫星0.8 m全色/3.2 m多光谱分辨率遥感影像为基础数据源,对基于GF2号卫星影像的农业信息提取流程和方法进行了研究与对比分析。首先对GF2号卫星影像进行波谱分析;其次对GF2号影像进行融合,并对多种融合方法进行质量评价;最后选择阈值法、波谱间关系法、非监督分类法和面向对象法分别对GF2号影像数据进行农业信息提取试验,并对信息提取结果进行精度验证和结果分析。试验表明,面向农业信息提取的GF2号卫星影像融合方法中,Pansharp融合算法融合影像色彩正常,无虚影,清晰度高,地类对比度正常,纹理清晰,熵值及与原始多光谱影像的相关系数高。阈值法和谱间关系法适用于提取单要素农业信息,非监督分类法能够初步获取研究区土地利用情况,面向对象法提取研究区全要素信息精度高。总体来说,不同信息提取方法具有各自的优势,在具体实际应用中,可以根据目标地类的波谱特性,选择适宜的遥感影像处理和信息提取方法。     

遥感高时空融合方法的研究进展及应用现状

针对遥感图像的"时空矛盾",评述了当前解决这一问题最主要的方法即遥感时空信息融合的方法,包括基于变化模型的融合、基于重建模型的融合以及基于学习模型的融合。通过分析各个模型的研究现状,指出了每种模型方法的优劣,特别重点介绍了影响较大的自适应时空融合方法的理论以及对其的改进算法。同时本文总结了当前时空融合模型在长时间序列模拟以及大区域数据集生成等方面的实际应用的效果,以及分析了影响时空融合结果的主要因素。最后基于这些问题和影响因素提出了今后时空融合模型发展的目标和方向。     

SIFT-FANN: An efficient framework for spatio-spectral fusion of satellite images

Image fusion techniques are widely used for remote sensing data. A special application is for using low resolution multi-spectral image with high resolution panchromatic image to obtain an image having both spectral and spatial information. Alignment of images to be fused is a step prior to image fusion. This is achieved by registering the images. This paper proposes the methods involving Fast Approximate Nearest Neighbor (FANN) for automatic registration of satellite image (reference image) prior to fusion of low spatial resolution multi-spectral QuickBird satellite image (sensed image) with high spatial resolution panchromatic QuickBird satellite image. In the registration steps, Scale Invariant Feature Transform (SIFT) is used to extract key points from both images. The keypoints are then matched using the automatic tuning algorithm, namely, FANN. This algorithm automatically selects the most appropriate indexing algorithm for the dataset. The indexed features are then matched using approximate nearest neighbor. Further, Random Sample Consensus (RanSAC) is used for further filtering to obtain only the inliers and co-register the images. The images are then fused using Intensity Hue Saturation (IHS) transform based technique to obtain a high spatial resolution multi-spectral image. The results show that the quality of fused images obtained using this algorithm is computationally efficient.     

遥感数据融合研究进展与文献定量分析(1992—2018)

近年来,遥感应用的快速发展推动了遥感载荷指标性能的不断提升。但由于遥感传感器的硬件技术瓶颈,遥感数据无法同时具有高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率的指标特性。遥感数据融合是解决该问题的有效方法。为了深入了解目前遥感数据融合技术的研究进展情况,本文对国内外1992年—2018年间在该领域有一定影响力的相关成果进行了调研、分析与归纳总结。首先对遥感数据融合相关论文的年发文量、发文国家与机构、发表刊物以及关键词等进行了统计,梳理其发展历史及趋势;系统性的总结了各类数据融合算法,将其分为面向空间维提升的融合算法、面向光谱维提升的融合算法以及面向时间维提升的融合算法3类,并对各类算法的优势与适用性进行了分析;归纳总结了遥感数据融合的质量评价指标,包括有参考影像的融合评价指标以及无参考影像的融合评价指标;最后对遥感数据融合进展进行了总结与展望。     

多源高分辨率遥感影像智能融合

本文面向多源高分辨率遥感影像自动化融合的应用需求,探索按需应用的智能化融合方法,充分利用不同分辨率和不同时相的高分辨率多源遥感影像数据资源与特性,研究了影像融合数据源选取的决策树算法,建立了遥感影像融合规则知识库,并自动化选取适合的融合算法,提出了Curvelet_HCS算法,对低频和高频系数选用不同的融合规则,改善了HCS算法的光谱失真问题,可同时融合多光谱影像的多个谱段,并保持更丰富的空间细节信息。根据融合评价结果对遥感影像融合规则知识库进行更新,实验验证表明了该套方法的有效性,为开展大规模智能化的多源遥感影像融合应用提供了重要的方法和技术支撑。     

混沌蜂群优化的NSST域多光谱与全色图像融合

为有效融合多光谱图像的光谱信息和全色图像的空间细节信息,提出了一种基于混沌蜂群优化和改进脉冲耦合神经网络(PCNN)的非下采样Shearlet变换(NSST)域图像融合方法。首先对多光谱图像进行Intensity-HueSaturation(IHS)变换,全色图像的直方图按照多光谱图像亮度分量的直方图进行匹配;然后分别对多光谱图像的亮度分量和新全色图像进行NSST变换,对低频分量使用改进加权融合算法进行融合,以互信息作为适应度函数,利用混沌蜂群算法找到最优加权系数。对高频分量采用改进脉冲耦合神经网络(PCNN)方法进行融合,再经NSST逆变换和IHS逆变换得到融合图像。本文方法在主观视觉效果和信息熵、光谱扭曲度等客观定量评价指标上优于基于IHS变换、基于非下采样Contourlet变换(NSCT)和非负矩阵分解(NMF)、基于NSCT和PCNN等5种融合方法。本文方法在提升图像空间分辨率的同时,有效地保留了光谱信息。     

基于支持向量机的SPIN－2影像与SPOT－4多光谱影像融合研究

遥感影像融合是解决多源海量数据富集表示的有效途径之一。针对高分辨率遥感数据SPIN-2(2m)与多光谱遥感数据SPOT-4(20m)的影像融合，提出了基于支持向量机(SVM)的遥感影像融合的新方法。建立了基于SVM的遥感影像融合模型，并进行了分类融合实验，实验效果较好。最后给出了分类融合评价。结果表明，支持向量机可用于遥感影像融合，且分类融合精度较高。     

基于小波纹理信息的星载SAR图像与TM图像的数据融合

遥感图像的数据融合是当前遥感界研究的热点问题之一。论述利用小波变换提取合成孔径雷达（SAR）图像的多尺度纹理信息，基于小波纹理信息将SAR图像与TM图像进行融合。选取徐州市南郊风景区的Radarsat卫星SAR图像和TM图像进行试验研究，并与颜色变换法融合图像进行对比分析，结果表明，无论是目视解译还是定量分析，该融合方法与颜色变换法相比，将获得更理想的高空间分辨率多光谱的融合图像。     

基于热传导模型的像素级遥感图像融合

通过热传导方程给出了一种像素级遥感图像融合模型和方法：1)给出了空间域内高分辨率图像与低分辨率图像之间的扩散关系,作为特例得到了Brovey变换(Brovey Transform,BT);2)给出了图像融合与增强的统一表达式并得到基于亮度平衡的融合方法;3)低分辨率多光谱图像的方差较小情形,指出基于方差的标准图像融合方法将会丢失高空间分辨率全色图像信息。实验表明,除了图像量化误差以外,所提议的方法不会丢失已知图像的空间分辨率和波谱信息。     

增强型空间像元分解时空遥感影像融合算法

高空间、高时间分辨率的遥感影像对地表与大气环境的实时精细监测具有重要作用,但单一卫星传感器获取的遥感影像存在空间与时间分辨率相互制约的问题,时空融合技术发展成为了低成本、高效生成满足不同应用需求的高时空分辨率遥感影像的有效手段.近年来,国内外学者提出了大量的时空融合算法,但对于复杂的地物类型变化的空间细节修复仍存在挑战...     

Multitemporal fusion of Landsat/TM and ENVISAT/MERIS for crop monitoring

Monitoring Earth dynamics using current and future satellites is one of the most important objectives of the remote sensing community. The exploitation of image time series from sensors with different characteristics provides new opportunities to increase the knowledge about environmental changes and to support many operational applications. This paper presents an image fusion approach based on multiresolution and multisensor regularized spatial unmixing. The approach yields a composite image with the spatial resolution of the high spatial resolution image while retaining the spectral and temporal characteristics of the medium spatial resolution image. The approach is tested using images from Landsat/TM and ENVISAT/MERIS instruments, but is general enough to be applied to other sensor pairs. The potential of the proposed spatial unmixing approach is illustrated in an agricultural monitoring application where Landsat temporal profiles from images acquired over Albacete, Spain, in 2004 and 2009 are complemented with MERIS fused images. The resulting spatial resolution from Landsat allows monitoring small and medium size crops at the required scale while the fine spectral and temporal resolution from MERIS allow a more accurate determination of the crop type and phenology as well as capturing rapidly varying land-cover changes.     

融合高时空分辨率数据估算植被净初级生产力

植被净初级生产力NPP(Net Primary Production)遥感估算与分析,有赖于高时空分辨率的遥感数据,但目前中高分辨率的遥感数据受卫星回访周期及天气的影响,在中国南方地区难以获取连续时间序列的数据,从而影响了高精度的区域植被净初级生产力的遥感估算。为此,提出一种基于多源遥感数据时空融合技术与CASA模型估算高时空分辨率NPP的方法。首先,利用多源遥感数据,即Landsat8 OLI数据与MODIS13Q1数据,采用遥感数据时空融合方法,获得了时间序列的Landsat8 OLI融合数据;然后,基于Landsat8 OLI时空融合数据,并采用CASA模型,以长株潭城市群核心区为例,进行区域植被NPP的遥感估算。研究结果表明,基于时间序列Landsat融合数据估算的30m分辨率的NPP具有良好的空间细节信息,且估算值与实测值的相关系数达0.825,与实测NPP数据保持了较好的一致性。     

考虑人类视觉特征的融合图像评价方法

图像质量评价是遥感图像融合必不可少的环节,对融合图像的客观评价具有较好的研究价值,好的客观评价指标应尽量与主观评价一致。针对全色图像和多光谱图像的融合质量评价,在考虑人类视觉系统的多通道分解和对比度敏感特性的基础上,首先修改颜色失真和结构相似度来分别评价光谱信息和空间信息,然后综合两者作为融合图像的整体评价。以SPOT5图像和高分二号卫星图像为原始数据,对7种融合图像的质量进行了评价。实验表明,对于高分辨率的遥感图像,这种引入了人类视觉特征的融合评价方法与主观评价有很好的一致性。     

SPOT-7遥感图像融合技术对比研究

随着高分辨率影像研究的发展,影像融合成为遥感影像处理领域中一个重要的研究方向。目前对于影像的融合已有很多的方法,如IHS法、HPF法等。本文将以SPOT-7高分辨率影像作为研究对象,探讨经PCA法、Pansharpening法、Gram-Schmidt法、NNDiffuse法这4种融合方法,融合后的影像在保持地物的波谱特征,以及信息识别效果等多方面的各自优势,并通过定性和定量评价来确定适合SPOT-7高分辨率影像的融合方法,实验结果表明:NNDiffuse方法的融合结果最为理想。     

Fusion of IKONOS Satellite Imagery Using IHS Transform and Local Variation

The intensity-hue-saturation (IHS) technique is a well-known merging approach for its computational efficiency and spatial definition holding. However, it results in color distortion particularly for the remote sensing images of IKONOS and QuickBird as some other fusion methods, such as principal component analysis, and Brovey transform. Although wavelet-based image fusion approaches can provide a better tradeoff between spatial and spectral quality, the fused images with these methods often have a spatial resolution that is less than that of the IHS-based algorithm. A remote sensing image fusion algorithm based on IHS transform and local variation and its modified approach with low computational complexity are proposed. Visual effect and quantity evaluation results show that the proposed simple algorithm outperforms the conventional image fusion methods in the spectral domain with the spatial quality similar to that of the undecimated wavelet transform-based scheme. The proposed modified method can obtain the similar spatial resolution of the merged image with the IHS-based fusion algorithm and the better spectral quality in the green vegetation areas.      

基于多进制小波变换的遥感影像融合

首先介绍了遥感影像融合的理论和方法 ,然后在讨论多进制小波理论的基础上 ,提出了一种基于特征的多进制小波变换的影像融合算法 ,该算法根据待融合影像分辨率之比确定采用多进制小波 ,从而最大限度的利用了待融合影像的信息 ,防止影像信息的丢失。通过对具体影像的实验 ,证明融合后的影像最大限度地保留了待融合影像的光谱信息 ,同时提高了待融合影像的清晰度和空间分辨率。文中给出了SPOT全色影像与SPOT多光谱波段影像、SPOT全色影像与TM影像的融合结果 ,并与其他方法进行了比较 ,证明了本方法的优越性和自适应能力     

浅谈遥感应用领域对卫星影像的要求

卫星遥感影像在国民经济建设诸多行业中的应用日益广泛,这种广泛性使得行业对卫星遥感数据提出了不同的要求。本文主要从空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率和影像质量等方面对其进行阐述。