《遥感原理与应用》实验报告影像融合.doc

实验名称：影像融合 实验内容 对TM影像和SPOT影像进行HSV数据融合。 查阅相关资料用envi软件实现一种数据融合的方法，如Brovey、PCA等。 利用均值、标准差、特征值等参数对上述两种方法的融合效果进行评价。 实验所用的仪器设备，包括所用到的数据 电脑一台，Window7操作系统，遥感影像处理软件（ENVI4.3)英国伦敦的TM影像数据lon_tm和SPOT影像数据lon_spot。 实验原理 定义：图像（影像）融合是指将多余遥感影像按照一定的算法，在规定的地理坐标系中，生成新的图像的过程。 目的： (1) 提高图像空间分辨率 (2) 改善分类 (3) 多时相图像融合用于变化检测 基本原理 HSV变换法： HSV（hue, saturation, and value：色调，饱和度，亮度值）Brovey变换法: 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。 n表示图像总的像素的个数，xi为第i像素的灰度值。 特征值 设 A 是n阶方阵，如果存在数m和非零n维列向量 x，使得 Ax=mx 成立，则称 m 是A的一个特征值（characteristic value)或本征值（eigenvalue)。非零n维列向量x称为矩阵A的属于（对应于）特征值m的特征向量或本征向量，简称A的特征向量或A的本征向量。envi主菜单下File/Open External File/IP Software/ER Mapper子菜单，选择lon_tm和lon_spot文件，并分别进行显示，如图1，图2。 图1 TM多光谱原始影像 图2 SPOT全色原始影像 调整影像大小 (1) 选择Basic Tool/Resize Data(Spatial/Spectral)菜单，输入文件lon_tm，单击OK。 (2) 在Resize Data Parameters 对话框的xfac文本框输入2.8，yfac文本框输入2.8009。输入输出文件名，单击OK，输出调整大小后的TM影像。 (3) 链接显示调整后的影像。在一个窗口显示调整大小后的TM影像，在该影像的主影像窗口选择Tool/Link/Link Displays，将该影像与SPOT全色影像进行链接显示，如图3、图4。 (4)TM影像是多波段彩色的影像，而SPOT全色影像单波段影像，后者轮廓更为清晰。 图3 调整大小后的TM影像图 图4 链接显示后的SPOT影像图 HSV变换融合 (1) 在ENVI的主菜单选择Transform/Image Sharpening/HSV。 (2) 在Select Input Bands 对话框中直接选择对应影像。 (3) 从High Resolution Input File对话框中选择SPOT影像，点击OK. (4) 输入输出的文件名：logtmsp.img，在HSV Sharping parameters对话框中点击OK. Brovey变换融合 (1) 在ENVI的主菜单选择Transform/Image Sharpening/Color Normalized (Brovey)。 (2) 在Select Input Bands 对话框中直接选择对应影像。 (3) 从High Resolution Input File对话框中选择SPOT影像，点击OK. (4) Color Normalized (Brovey)输出面板中，选择重采样方式和输入文件路径及文件名Brovey，点击OK输出结果。(1) 显示融合后的影像，如图5，图6。 (2) 在主影像窗口选择Tools/Link/Link Displays，将原始的TM影像、SPOT影像及融合影像进行比较。 图5 HSV变换融合后的影像图 图6 Brovey变换融合后的影像图 结果分析： (1) 目视分析： 两种融合方法的融合影像都将高分辨率影像（图4）的空间信息和多光谱影像（图3）的光谱信息有机结合，融合影像在分辨性、清晰性上有很大提高。通过对居民区建筑物轮廓及对其他目标的影像细节进行比较很容易验证这一点。但是，仍可看出差别。 通过HSV融合后，融合的影像和全色影像相比较，融合后的影像色彩信息更加丰富，影像的分辨率基本上没