摘 要:针对遥感测绘工程实际应用中的图像融合技术需求,本论文重点对遥感图像融合技术进行了分析研究,在简单介绍了遥感图像融合的基础上,重点对遥感图像融合实际应用进行了分析,探讨了面向特征信息的多源图像融合模型,并给出了遥感图像融合技术在遥感测绘工程中的实际应用,对于进一步提高遥感测绘工程的应用水平具有一定借鉴意义。
关键词:遥感测绘工程图像融合
中图分类号:P237 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0001-01
1 引言
本论文重点对多源遥感图像融合展开分析研究,以期从中找到可靠有效的遥感图像融合方法,并以此和广大同行分享。
2 遥感图像融合概述
图像融合是数据融合的一种重要形式。对于多源遥感数据,融合的定义可描述为:将不同类型传感器获取的图像数据经预处理后,采用一定的算法将各幅图像中所包含的信息优势或互补性信息有机地结合起来,以产生新的数据,来获得对同一事物或目标的更客观、更本质的认识。从而大大提高融合图像的信息含量并使其在特征提取、分类、目标识别以及目视效果等方面更为有效。
按照数据抽象的三个层次,融合可分为三级,即象素级融合、特征级融合和决策级融合。
像素级融合是指将配准后的图像对象素点直接进行融合。例如,加、乘、梯度、线性平均、比值、多元回归等运算。一般来说,融合的结果可以得到一幅信息含量更大、更全面的图像,有利于下一步的图像分析和理解。像素级融合对传感器配准的精度要求较高。其优点是保留了尽可能多的信息,具有较高精度。缺点是处理信息量大、费时、实时性差。
特征级融合是指将经过配准的数据先进行特征提取,然后进行关联处理,使每一种传感器得到同一目标的特征向量,最后融合这些特征向量,进行图像分类或目标识别。一般来说,提取的特征信息应是像素信息的充分表示量,并且去除了一定的冗余信息。其优点是实现了可观的信息压缩,有利于实时处理,并且提供的特征直接与决策分析相关。
决策级融合是指将经过配准的数据进行关联处理后,对每一传感器数据给出目标识别结果,然后对这些结果根据地物特征的不同特点进行图像分类组合,以得到高层态势评估。其优点是具有很强的容错性和很好的开放性,并且处理时间较短。难点在于分类特征组合与表达的机理难以量化和统一。
3 遥感图像融合的应用探讨
3.1 面向特征信息的多源图像融合模型分析
根据图像融合技术的主要目的可将图像融合分为两大类:第一类面向改善图像的视觉效果及增强融合图像的可解译性和可靠性,以图像的整体数据集为研究对象;第二类面向图像重要特征提取及目标识别、分类等,以图像的特征信息或目标区域为研究对象。研究表明,图像的显著特征如点、线、轮廓、边缘等在图像处理的各个应用领域显得尤为重要,如特征提取、目标检测和识别、导航、战场监视等。事实上,面向特征信息的多分辨率图像融合模型的建立主要基于以下几个方面:
(1)从应用角度看,多传感器图像信息系统多应用于目标检测与跟踪、目标识别与分类、计算机视觉、医学图像分析等领域,而图像的显著特征在这些领域表现出了举足轻重的地位,因此,对于一个多传感器图像融合系统,应更多的考虑其显著特征信息的保留或增强等;(2)从数据来源看,多传感器图像融合的对象主要是遥感图像(如多光谱图像、高分辨率图像、全色图像、红外图像、SAR图像等)、医学图像(如CT图像、MRI图像、SPECT/PET图像、DSA图像等)、光学图像(如多聚焦图像、交通或安检图像等),在这些图像数据来源及其应用领域中,图像的特征无不表现出主导性的地位;(3)从研究现状看,当前图像融合方法的研究主要集中在提升图像的信息量、增强图像的目视效果及图像的可靠性等,因此,有必要开展面向特征提取、目标增强、感兴趣区域检测的图像融合方法研究。
3.2 遥感图像融合的实际工程应用分析
(1)图像融合在森林资源调查中的应用 由于遥感信息具有宏观、动态、快速、多源等特点,在我国林业中特别是森林资源监测与管理中起到了重要作用。如“三北”防护林遥感综合调查,在两年时间里查清了占全国总面积约42%的“三北”地区森林、草场等再生资源的面积等,使国家有关部门及时掌握了该地区的资源变化情况。航天遥感技术的不断发展为提高森林资源调查精度、降低调查成本和劳动强度提供了现实的可能性。
遥感图像在用于森林资源调查之前,要进行一系列的图像处理工作,因为遥感图像处理质量的好坏,直接影响到森林资源区划判读及目视解译的效率和质量,为了提高森林资源调查工作的效率和获得高准确度的结果,遥感图像融合被广泛利用到了森林资源调查的前期处理之中。
(2)图像融合在石油勘探中的应用 近几年,信息融合技术在石油勘探中也有多方面的应用,如石玉梅等以多波法裂缝检测为研究对象,利用数据融合技术对分别基于Ｐ波和Ｓ波的４种方法获得的裂缝方位角数据进行了融合,结果表明,该方法具有在多波信息融合方面的优越性和在确定裂缝优势发育方向上的可行性;戴勇等基于储层裂缝富集区是油气的储集空间,利用图像融合技术对某地区的储层裂缝分布图和储层地震综合预测图进行了融合处理,更准确、更可靠地圈定了出天然气富集目标区,并为钻探结果所证实,极大地提高了勘探成功率;李正文等将数据融合技术应用于油气储集层地震综合预测,也取得了较好的图像融合实际应用效果。
(3)图像融合在舰船检测中的应用 舰船检测与监视是世界各海岸地带国家的传统任务,在民用及公安部门有广泛的应用,例如:舰船的寻找和救助、捕鱼船监视、非法移民、保卫领土、反毒品、舰船非法倾倒油污的监视等等。
目前已有的算法多数是建立在单源传感器之上的,但是单源的舰船检测往往是在信息缺失的情况下进行的目标识别,信息的不完整将导致舰船目标的参数无法准确判断,从而引起误判,如果海浪和天气比较糟糕,甚至会产生漏检。因此,产生了利用图像融合来补充信息,提高检测率的方法,如基于边缘特征的图像融合方法,基于多光谱图像的融合检测方法等等。
4 结语
多源遥感图像融合能克服单一传感器系统在几何信息、光谱信息、空间分辨率信息等方面存在的不足,能有效地对同场景或目标的多源视觉信息进行有效的综合、提取与表达,这一数字图像处理、分析与理解领域的先进技术在军用与民用领域都具有广泛的应用前景和重要的研究意义。本论文对多源遥感图像融合在实际遥感测绘工程中的应用进行了简单的分析探讨,如果要进一步发展遥感图像工程应用水平,那么遥感图像融合算法是关键,这有待于广大技术学者的共同努力研究。
参考文献
[1]强赞霞.遥感图像的融合及应用[D].武汉:华中科技大学,2005.
[2]金剑秋.多光谱图像的融合与配准[D].浙江:浙江大学,2005.
[3]刘清华,石军南,熊珂遥.感图像融合技术在森林资源调查中的应用[J].四川林勘设计,2008,(2):66-70.