遙感圖像融合的應用研究

摘 要:針對遙感測繪工程實際應用中的圖像融合技術需求，本論文重點對遙感圖像融合技術進行了分析研究，在簡單介紹了遙感圖像融合的基礎上，重點對遙感圖像融合實際應用進行了分析，探討了面向特征信息的多源圖像融合模型，并給出了遙感圖像融合技術在遙感測繪工程中的實際應用，對于進一步提高遙感測繪工程的應用水平具有一定借鑒意義。

關鍵詞:遙感測繪工程圖像融合

中圖分類號:P237 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0001-01

1 引言

本論文重點對多源遙感圖像融合展開分析研究，以期從中找到可靠有效的遙感圖像融合方法，并以此和廣大同行分享。

2 遙感圖像融合概述

圖像融合是數據融合的一種重要形式。對于多源遙感數據，融合的定義可描述為:將不同類型傳感器獲取的圖像數據經預處理后，采用一定的算法將各幅圖像中所包含的信息優勢或互補性信息有機地結合起來，以產生新的數據，來獲得對同一事物或目標的更客觀、更本質的認識。從而大大提高融合圖像的信息含量并使其在特征提取、分類、目標識別以及目視效果等方面更為有效。

按照數據抽象的三個層次，融合可分為三級，即象素級融合、特征級融合和決策級融合。

像素級融合是指將配準后的圖像對象素點直接進行融合。例如，加、乘、梯度、線性平均、比值、多元回歸等運算。一般來說，融合的結果可以得到一幅信息含量更大、更全面的圖像，有利于下一步的圖像分析和理解。像素級融合對傳感器配準的精度要求較高。其優點是保留了盡可能多的信息，具有較高精度。缺點是處理信息量大、費時、實時性差。

特征級融合是指將經過配準的數據先進行特征提取，然后進行關聯處理，使每一種傳感器得到同一目標的特征向量，最后融合這些特征向量，進行圖像分類或目標識別。一般來說，提取的特征信息應是像素信息的充分表示量，并且去除了一定的冗余信息。其優點是實現了可觀的信息壓縮，有利于實時處理，并且提供的特征直接與決策分析相關。

決策級融合是指將經過配準的數據進行關聯處理后，對每一傳感器數據給出目標識別結果，然后對這些結果根據地物特征的不同特點進行圖像分類組合，以得到高層態勢評估。其優點是具有很強的容錯性和很好的開放性，并且處理時間較短。難點在于分類特征組合與表達的機理難以量化和統一。

3 遙感圖像融合的應用探討

3.1 面向特征信息的多源圖像融合模型分析

根據圖像融合技術的主要目的可將圖像融合分為兩大類:第一類面向改善圖像的視覺效果及增強融合圖像的可解譯性和可靠性，以圖像的整體數據集為研究對象;第二類面向圖像重要特征提取及目標識別、分類等，以圖像的特征信息或目標區域為研究對象。研究表明，圖像的顯著特征如點、線、輪廓、邊緣等在圖像處理的各個應用領域顯得尤為重要，如特征提取、目標檢測和識別、導航、戰場監視等。事實上，面向特征信息的多分辨率圖像融合模型的建立主要基于以下幾個方面:

(1)從應用角度看，多傳感器圖像信息系統多應用于目標檢測與跟蹤、目標識別與分類、計算機視覺、醫學圖像分析等領域，而圖像的顯著特征在這些領域表現出了舉足輕重的地位，因此，對于一個多傳感器圖像融合系統，應更多的考慮其顯著特征信息的保留或增強等;(2)從數據來源看，多傳感器圖像融合的對象主要是遙感圖像(如多光譜圖像、高分辨率圖像、全色圖像、紅外圖像、SAR圖像等)、醫學圖像(如CT圖像、MRI圖像、SPECT/PET圖像、DSA圖像等)、光學圖像(如多聚焦圖像、交通或安檢圖像等)，在這些圖像數據來源及其應用領域中，圖像的特征無不表現出主導性的地位;(3)從研究現狀看，當前圖像融合方法的研究主要集中在提升圖像的信息量、增強圖像的目視效果及圖像的可靠性等，因此，有必要開展面向特征提取、目標增強、感興趣區域檢測的圖像融合方法研究。

3.2 遙感圖像融合的實際工程應用分析

(1)圖像融合在森林資源調查中的應用 由于遙感信息具有宏觀、動態、快速、多源等特點，在我國林業中特別是森林資源監測與管理中起到了重要作用。如“三北”防護林遙感綜合調查，在兩年時間里查清了占全國總面積約42%的“三北”地區森林、草場等再生資源的面積等，使國家有關部門及時掌握了該地區的資源變化情況。航天遙感技術的不斷發展為提高森林資源調查精度、降低調查成本和勞動強度提供了現實的可能性。

遙感圖像在用于森林資源調查之前，要進行一系列的圖像處理工作，因為遙感圖像處理質量的好壞，直接影響到森林資源區劃判讀及目視解譯的效率和質量，為了提高森林資源調查工作的效率和獲得高準確度的結果，遙感圖像融合被廣泛利用到了森林資源調查的前期處理之中。

(2)圖像融合在石油勘探中的應用 近幾年，信息融合技術在石油勘探中也有多方面的應用，如石玉梅等以多波法裂縫檢測為研究對象，利用數據融合技術對分別基于Ｐ波和Ｓ波的４種方法獲得的裂縫方位角數據進行了融合，結果表明，該方法具有在多波信息融合方面的優越性和在確定裂縫優勢發育方向上的可行性;戴勇等基于儲層裂縫富集區是油氣的儲集空間，利用圖像融合技術對某地區的儲層裂縫分布圖和儲層地震綜合預測圖進行了融合處理，更準確、更可靠地圈定了出天然氣富集目標區，并為鉆探結果所證實，極大地提高了勘探成功率;李正文等將數據融合技術應用于油氣儲集層地震綜合預測，也取得了較好的圖像融合實際應用效果。

(3)圖像融合在艦船檢測中的應用 艦船檢測與監視是世界各海岸地帶國家的傳統任務，在民用及公安部門有廣泛的應用，例如:艦船的尋找和救助、捕魚船監視、非法移民、保衛領土、反毒品、艦船非法傾倒油污的監視等等。

目前已有的算法多數是建立在單源傳感器之上的，但是單源的艦船檢測往往是在信息缺失的情況下進行的目標識別，信息的不完整將導致艦船目標的參數無法準確判斷，從而引起誤判，如果海浪和天氣比較糟糕，甚至會產生漏檢。因此，產生了利用圖像融合來補充信息，提高檢測率的方法，如基于邊緣特征的圖像融合方法，基于多光譜圖像的融合檢測方法等等。

4 結語

多源遙感圖像融合能克服單一傳感器系統在幾何信息、光譜信息、空間分辨率信息等方面存在的不足，能有效地對同場景或目標的多源視覺信息進行有效的綜合、提取與表達，這一數字圖像處理、分析與理解領域的先進技術在軍用與民用領域都具有廣泛的應用前景和重要的研究意義。本論文對多源遙感圖像融合在實際遙感測繪工程中的應用進行了簡單的分析探討，如果要進一步發展遙感圖像工程應用水平，那么遙感圖像融合算法是關鍵，這有待于廣大技術學者的共同努力研究。

參考文獻

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