遙感測繪圖像融合的運用研究

楊歲橋

（甘肅省有色金屬地質勘查局蘭州礦產勘查院，甘肅 蘭州 730046）

在科學技術水平高度發達的今天，單一遙感技術已經無法滿足社會發展的需求，將遙感與測繪圖像之間進行有效的融合能夠讓遙感技術得到全新的突破，更加促進了科學技術乃至社會經濟的進一步發展[1]。

1 遙感測繪圖像融合概述

測繪圖像融合簡單的來說就是不同數據之間的相互融合，不同遙感數據之間的融合方式也會有所不同，然而多源遙感數據融合可以通過多種傳感器獲取不同的信息數據處理之后，嚴格依照規定的算法對這些圖像當中蘊含的信息進行有效的獲取和融合，新數據也就是在這個基礎之上建立起來的，這樣能夠保證對同一事物進行更加客觀和本質的了解，而且還能夠讓圖像內部的信息含量進行大幅度的提高，圖像能夠在提取、分類等各項工作當中取得更好的效果，對后期各項工作的正常進行起到一定的促進作用[2]。

通過實際的調查發現，現階段數據抽象可以分為三個層次，數據抽象經過融合之后可以分為像素級融合、特征級融合和決策級融合三個。

首先，像素級融合簡單的來說就是指圖像經過配準之后將各個像素點進行有效的融合，在通常的情況下，融合之后得到的結果是一副信息含量較大且比較豐富的圖像信息，對之后的圖像分析和理解工作來說奠定良好的基礎[3]。這種融合方式對傳感器的要求比較高，收集到的信息含量較多，自身具備的精度也比較高。其次，特征級融合就是對一些經過配準之后的數據進行特征提取工作，在關聯處理之后能夠保證傳感器獲取到的特征向量是來自一個目標的，之后在對這些特征向量進行融合可以對圖像信息進行分類和識別工作。這種融合方式能夠對信息進行有效的壓縮，工作人員可以依據實際情況對信息進行實時的處理。最后，決策級融合是各個傳感器能夠對配準的數據進行識別，結合分析得到的結果對不同的圖像進行科學分類，從而得到的層態勢評估程度也是比較高的，該方式有著較好的容錯性和開放性，短時間內可以對信息進行有效的處理。

2 遙感圖像融合算法

2.1 分量替代融合算法

在遙感圖像融合算法中一項重要的方法就是分量替代融合算法，同時亦是使用頻率最高的算法。該算法的原理在于先轉移遙感測繪的光譜至另一圖像內，并采取對應的全色圖來條帶原圖的主分量，隨后利用相關的算法與技術來反映至原圖當中，以形成一個新的融合圖像[4]。通常情況下，分量替代融合算法包括了PCA變化以及IHS變化融合算法。而相對來說應用范圍較廣的是IHS融合算法，其原理在于將遙感測繪圖的多光圖像轉化至IHS空間內，同時采取亮度、圖像、分辨率比較與分析的方法來開展全面匹配，隨后用匹配所得的全色圖像來替代亮度分量，從而獲得對應的融合圖像。

2.2 多分辨分析融合算法

該算法主要是由多種小波變換算法共同構成。通過大量實踐表明，該種算法的優點在于能夠分解全色圖像，并且能夠轉變遙感圖像的低頻部位為高頻部分，進而為遙感圖像的融合夯實基礎。其中高頻部分是多光譜圖像所缺失的部分，在實際融合環節，如若利用全色圖像的高頻部分來替代多光譜圖像，便會使得融合圖像的分辨率得到提高[5]。不過由于小波變換的變動性極強，所以在融合環節要求分解圖像為3個方向的子帶信號，在遙感圖像融合中應用小波后便可以實現圖形融合質量的提升，并在一定程度上提高其抗干擾能力、容錯性以及預處理能力。

2.3 觀測模型融合算法

雖然上述兩種算法能夠給遙感圖像的融合提供較好的底圖，不過兩者均未能將高分辨率的全色圖與圖像有效運用起來，所以難以獲得理想的融入效果。

而觀測模型融合算法構建起低分辨的多光譜圖像以及高分辨的多光譜圖像，隨后采取線性估計的方式來獲得融合的圖像[6]。所以不管是清晰度或是應用價值，該種算法均要遠優于以上兩種融合算法。

3 遙感測繪圖像融合的有效運用

3.1 對特征信息的多源圖像融合模型進行分析

目前，測繪圖像信息融合技術在大多數的情況下可以將圖像融合分為兩個大類，一類是對圖像的視覺效果和圖像的可解譯性和可靠性進行提高，研究對象主要是圖像整體數據集；另一類是對圖像的重要特征進行提取和目標識別分類工作，研究對象就是圖像特征信息或者目標區域。通過實際的調查發現，在圖像處理領域最為重要的一部分就是圖像的顯著特征，對測繪多分辨率圖像融合模型的建立主要來自于以下幾個方面：首先，大多數的多傳感器圖像信息系統主要運用在目標檢測、識別、計算機視覺、醫學圖像分析等領域，圖像顯著特征在這些領域當中有著十分重要的影響，所以，多傳感器圖像融合系統應該對圖像的顯著特征予以足夠的重視，對融合工作有益的特征應該保留下來。其次，遙感圖像、醫學圖像、光學圖像三個圖像形式是多傳感器圖像融合的主要對象，各種圖像的特征能夠在這些應用領域當中占據著主導的地位。最后，從多傳感器圖像融合系統實際應用中來看，在提高圖像信息量、增強圖像視覺效果等方面起到了一定的促進作用，所以，對圖像特征進行獲取、結合實際情況對目標進行加強等方面圖像融合方法研究工作是十分必要的[7,8]。

3.2 遙感測繪圖像融合的實際工程應用分析

第一，在森林資源調查中的應用。在我國林業資源管理調查過程當中，圖像融合能夠發揮出良好效果的關鍵取決于遙感信息具有宏觀、快速等特點，相關的林業資源管理人員能夠通過遙感測繪圖像融合技術對林內的多種資源進行有效的管理和監測，為我國有關部門對該地區資源的變化情況有了一個明確的了解。在我國航天遙感技術不斷發展的今天，利用航天技術對國家的森林資源進行調查能夠將調查工作的精度進行提高，而且還可以對調查的成本進行降低，勞動強度也會得到一定程度的改善。為了能夠讓遙感圖像技術在森林調查工作當中發揮出良好的效果，相關工作人員應該在這之前進行有效的圖像處理工作，森林資源判斷和目視解譯的質量與遙感圖像處理質量的好壞有著直接的影響，在森林資源調查的前期處理工作當中就會廣泛的應用到遙感圖像融合技術。根據相關統計數據可知，我國在兩年時間內運用遙感測繪圖像融合技術便能將三北防護林的總面積、森林與草地等可再生資源的占地面積調查清楚，進而給國內的城市規劃提供了可靠的數據參考。這幾年，國家的航天遙感技術發展迅速，例如，在2000年建成的北斗一號系統能夠對我國實施全方位導航與測繪；在2012年建成的北斗二號系統，大大增加了其測繪范圍，能夠給亞太地區提供準確的導航與測繪服務。

第二，在石油勘探中的應用。在我國的石油勘探領域當中，石油需求量不斷增加，石油勘探難度不斷加大，傳統的勘探技術已經不能達到實際發展的需求，因此信息融合技術受到了廣泛的應用，科學家對石油勘探領域當中容易遇見的問題進行了充分的分析，根據實際的情況對圖像融合技術進行了不斷的改進和完善，這樣不僅能夠將圖像融合技術的應用效果進行大幅度的提高，而且還能夠對我國的石油勘探工作的正常進行奠定良好的基礎。

第三，在艦船檢測中的應用。在世界各個海岸地帶的國家都將艦船的檢測和監視作為發展過程當中的重要工作，雖然很多算法是在單源傳感器的基礎之上建立起來的，不過具有單源傳感器的艦船只有在目標信息缺失的情況下才可以對目標進行識別工作，這樣就會導致艦船接受到的目標信息缺乏一定的真實性，再加上遇到海浪和糟糕天氣的影響，就會導致漏檢情況出現的概率大大增加。所以，對圖像融合技術進行應用能夠讓檢測效率得到大幅度的提高，艦船的檢測和監視工作也因此可以正常進行。

4 結論

遙感測繪圖像融合技術對于我國各領域的發展來說有著十分重要的影響，為了能夠讓該技術的效果可以在實際的運用過程當中充分的發揮出來，相關企業和單位首先要結合實際的情況進行分析，根據不同的情況而采用不同的遙感測繪圖像融合技術，并且在運用的過程當中還要對其進行不斷的改進和完善，對企業的發展起到一定的促進作用。