一种改进的Curvelet变换遥感影像融合方法

３ ０ ０ ３ ８ ４ ；
摘要 ： 提 出了一种改进的 Ｃ ｕ ￣ ｅ ｌ ｅ ｔ 变换 的 融 合 算 法 ， 以Ｉ Ｋ Ｏ Ｎ Ｏ Ｓ 影 像 为样 本 数 据 ， 融 合 过 程 中将 原 全 色 波 段 与
多光谱影像 中未参与 Ｈ Ｉ Ｓ分解 的波 段进 行加 权组 合 ， 形成 新全 色分 量 ， 再将 此 分量 与 明度分 量分 别进 行第 二代
２ ． ２ Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ变换 理 论
Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ ｓ 也称 为多 尺度 Ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｌ ｅ ｔ ， 它是 在 所有 可 能 的尺 度 上 进 行 Ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｌ ｅ ｔ 变换 。Ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｌ ｅ ｔ 变 换 和 二 维小 波变 换相 比 。 在 某 一 尺度 上 具 有 方 向选 择 和识 别 的能 力 ， 可 以更 有 效 地 表示 信 号 中具 有方 向性 的 奇 异 特征 。Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ ｓ变换 在 多 尺 度 条件 下 ， 可以 自
一
种 改进 的 Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ 变 换 遥 感 影 像 融 合 方 法
程三胜 ， 李艳 雯
（ １ ． 天津市勘察 院 ， 天津
３ ０ ０ １ ９ １ ；２ ．星际空间 （ 天津 ） 科 技发展有限公司 ， 天津
３ ．国 家 海 洋 信 息 中心 ． 天津 ３ ０ ０ １ ７ １ ）
第３ ５卷 第 ４期
２ ０ １ ５年 ７月
海 洋
测 绘
Ｖｏ１ － ３ ５． Ｎｏ ． ４
ＨＹＤＲＯＧＲＡＰＨＩ Ｃ Ｓ ＵＲＶＥＹＩ ＮＧ ＡＮＤ ＣＨＡＲＴＩ ＮＧ
Ｊ ｕ １ ． ， ２ ０ １ ５
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ — ３ ０ ４ ４ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ４ ． ０ １ ７
来 巨大 的数据冗 余 量 ， 随后 Ｃ ａ ｎ ｄ ｅ ｓ 等 又提 出 了实 现
更 简单 ， 更便于理解的第二代快速 Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ 变 换 算
法［ 】 。基于 此 ， Ｍｙ ｕ ｎ ｇ ｊ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｏ ｉ ｌ ７ ｌ ， Ｆ ｉ ｌ ｉ ｐ ｐ ｏ Ｎ ｅ ｎ ｃ ｉ ｎ ｉ ＿ ８ ｌ
Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ 变换 ． 以形 成新 明度分 量 ，Ｈ Ｉ Ｓ逆 变换后 形成 融合 影像 。并 与改 进 的 Ｈ Ｉ Ｓ变 换融 合 、 传统 的 Ｈ Ｉ Ｓ变换 与 Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ １ ｅ ｔ 变换结合的融合算法相 比较 ， 结果 表明 ， 改进 的方法能增加融合 影像 的信息量 ， 降低 光谱 扭 曲度 ， 提高融 合 影像 与原 多光谱 影像 的相似度 。 关键 词 ： 遥感影像 ； 融合 ； Ｈ Ｉ Ｓ ； Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ ； 定量评价
对南京市郊 区的高分辨率 Ｉ Ｋ Ｏ Ｎ Ｏ Ｓ影像 进行融合 ，
并对结 果 进行评 价 。 ２ 改进 的 Ｃｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ 变换 原理
２ ． １ 改 进 的 ＨＩ Ｓ变换
度 和位 移参 量外 ． 还 引人 了方 向参量 ， 具 有高 度 的各
向异性 ， 能够更有效捕捉图像 的纹理细节特征。但 第 一代 Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ 变 换 的 数 字 实 现 比较 复 杂 ， 且 会 带
中 图分 类 号 ： Ｐ ２ ３ ７ 文献标志码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ — ３ ０ ４ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ — ０ ０ ６ ７ — ０ ４
Ａｄ
１ 引 言
—
Ｈ Ｉ Ｓ） 。为 验证 此 算法 的可行 性 ， 文 中采 用 此算
法同改 进 的 Ｈ Ｉ Ｓ变换融 合 （ Ａ ｄ — Ｈ Ｉ Ｓ ） 、 传统 的 Ｈ Ｉ Ｓ变 换与 Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ 变 换结 合 的融 合 算 法 （ Ｃ Ｔ ＋ Ｈ Ｉ Ｓ） 分 别
自然 图像 中包 含 有 大 量 的 纹 理 特 征 ［ １ － ３ ］ ， 线 奇
异性 表 现 比较 突 出 ， 小波 变 换不 能达 到最优 的 逼近 。
为 了克 服 小 波 的这 种 不 足 ， Ｃ ａ ｎ ｄ ｅ ｓ ， Ｄ ｏ ｎ ｏ ｈ ｏ等 学 者 于 １ ９ ９ ９年 提 出 了非 自适 应 多 尺度 几 何 分 析 方 法 ｌ ４ ］ （ 第 一代 Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ 变换 ） ， 在 Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ 变 换 中 除 了 尺
Ｎ Ｐ ａ ｎ ＝ ÷ （ ３ 一 ） × Ｐ ａ ｎ ＋ 了 １ ∑置 （ １ ）
Ｊ Ｊ ｉ Βιβλιοθήκη １ 此外 ， 传统 的 Ｈ Ｉ Ｓ 变换简单 的将全色波段替换
Ｈ Ｉ Ｓ变 换 后 的 明度 分 量 ， 忽视 了两 者 的相关 性 对 融 合效 果 的 影 响 ＿ ９ ］ 。为 了 提 高 全 色 波 段 与 明 度 分 量 的相 关 性 ， 可 将 全 色 波 段 与 多 光 谱 波 段 中 未 参 与 Ｈ Ｉ Ｓ变换 的波 段进 行加 权组 合 ， 形 成新 的全 色波 段 ， 再将 此 波段 替 换 明 度 影 像 ， 进行 Ｈ Ｉ Ｓ反 变 换 融 合 。
定程度 上解 决 了高 分辨率 影像 与 多光谱 影像 波谱 范 围不 一致 时 的融 合 问题 ［ １ ０ － １ ２ Ｊ 。
一
式中， ｋ为 多光谱 波段 中未参 与 ＨＩ Ｓ变换 的波 段数 。
多光谱 波段 中各 波段 之 间的相 关性 整体 上高 于全 色
波段 与多 光谱波 段之 间 的相关 性 ， 采 用 此组合 方式 ， 可提 高 Ｎ Ｐ ａ ｎ分 量 与 明 度 分 量 的相 关 度 。 融 合 影 像 光谱 特性 保持 较好 。
设Ｐ ａ ｎ为原 全 色波段 ． 为 多 光谱 影 像 中未参 与Ｈ Ｉ Ｓ变换 融合 的 波段 ， 在 对 影 像 进 行 融合 时 ． Ｐ ａ ｎ
与 加 权 组 合 形 成 新 分 量 Ｎ Ｐ ａ ｎ 的 通 用 表 示 方 式 为 ¨ ：
１ １
等提 出 了基 于 Ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ 变换 的影像 融合 。