多源遥感数据像素级融合统一理论框架研究(包括ppt)

对于光学遥感传感器而言，空间分辨率和光谱分辨率是两个相互关联的重要 指标。受到传感器制作工艺和技术的限制，空间分辨率和光谱分辨率之间存在反 比关系。一般来讲，高光谱分辨率的传感器，由于要在多个电磁波波段范围内记 录不同的地表覆盖所反射的能量，因此空间分辨率就会受到制约，反之亦然。这 就是遥感传感器设计时对于空间分辨率和时间分辨率的权衡。 遥感数据像素级融合是一种同时获得高空间分辨率和高光谱分辨率遥感数 据的有效方法，研究人员提出了很多具体的融合方法。然而，由于缺乏理论指导， 目前这一领域的研究相对比较混乱。 本研究主要关注于对遥感数据像素级融合统一理论框架的研究，试图推进遥 感数据融合理论的建立。在此理论框架下对融合领域的一些问题进行了理论研 究，并应用于融合方法的设计与实现，取得了一定的理论与实践成果。 本研究首先从对分量替换法的分析入手，建立基于正交变换的分量替换法的 数学模型COSOT，在对COSOT 和GIF 模型进行对比分析的基础上，提出建立 理论框架的一般原则，并建立像素级图像融合的统一理论框架。 在建立了遥感数据像素级融合的统一理论框架后，对现有的代表性融合方法 进行了统一数学形式的表达，作为进一步分析研究的基础。依据现有方法在统一 框架下的表达，可以直观的对不同融合方法的等价性进行判断，并研究了复合融 合方法的等价性。这一过程有助于提高对图像融合的理解，降低这一领域目前纷 繁复杂的局面。 随后，依据统一理论框架对融合方法的描述，本研究从空间细节调制参数和 空间细节信息提取两个方面进行研究，包括对现有融合方法之间的相互关系的分 析、调制参数的结构分析以及对现有空间细节信息提取方式及其影响等方面的研 究。 在这一过程中引入了一种以协方差定义的图像向量内积空间，极大的简化了 对融合原理和融合性能的分析。通过这一过程，分析和发现了现有融合方法的基 本思想和假设条件，提高了对融合过程本质的认识。 通过对融合原理的研究，结合数学原理和遥感数据的物理特性，分析了现有 I 融合方法存在的缺陷及其根源，并针对这些缺陷进行改进。从调制参数估计和空 间细节信息提取两个方面出发，提出了三种一般性的改进方法。同时，充分利用 统一理论框架吸纳外来信息和知识的能力，通过对传感器特性的分析，构建了三 种基于传感器特性的融合方法。这一过程充分说明，在统一理论框架下，对融合 方法进行改进和设计的思路十分简洁，有助于对融合方法的研究。 最后，在ENVI+IDL 环境下对改进方法和新方法进行了验证，验证结果表 明，通过在统一理论框架下进行的融合方法理论研究，提出的改进方法在提高弱 相关的数据之间的融合方面有一定的提高，设计的三种新方法综合性能都很高， 特别是基于条件概率约束构建的融合方法，空间增强和光谱增强能力均高于其他 进行对比分析的方法。并且这三种融合方法运算速度快，适合于并行系统的开发 和应用。这一验证结果同时也证明了本研究所进行的理论分析与研究的正确性， 反映了利用本研究提出的统一理论框架进行理论研究的有效性。 关键词：遥感，数据融合，理论框架，光谱保持