基于框架域的随机游走全色锐化方法

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1、2017年4月第43卷第4期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsApril2017V01．43No．4http：∥bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2016．0311基于框架域的随机游走全色锐化方法王敬凯，杨小远。(北京航空航天大学数学与系统科学学院，北京100083)摘要：针对多光谱图像与全色图像的融合问题，提出了一种新的全色锐化方法。该方法首先通

2、过亮度、色调、饱和度(IHS)变换与非下采样框架变换将原图像从空间域变换到框架域，然后利用基于图论的随机游走，建立高频框架系数的统计融合模型。此模型根据高频框架系数的邻域相关性与尺度相关性构造新的随机游走协调函数，将高频框架系数融合权重的估计转化为随机游走标记问题的求解。实验结果表明，该方法有利于保持图像的光谱信息和边缘轮廓信息，可以在降低融合图像光谱误差的同时提高空间分辨率，并且优于一些主流全色锐化方法。关键词：全色锐化；框架变换；随机游走；多光谱图像；金色图像中图分类号：029文献标识码：A文章编号：1001．5965(2

3、017)04．0709—11遥感图像融合是通过一定方法将同一地区的2幅或多幅遥感图像融合成一幅新遥感图像，使得新遥感图像比原单一遥感图像含有更多的信息。本文的研究重点为全色锐化，是目前遥感图像融合领域的一个研究热点。多光谱图像通常空间分辨率较低，而全色图像通常具有较高的空间分辨率，但普遍缺乏光谱信息。全色锐化的目的就是将全色图像的空间信息融合到多光谱图像中，得到具有高空间分辨率的多光谱图像。11。最近几十年，世界各国学者提出了许多全色锐化方法。成分替代法是常见的全色锐化方法之一，主要有主成分分析(PCA)⋯，Gram．Schm

4、idt正交化。21，亮度、色调、饱和度(IHS)变换口。等。此类方法通过对多光谱图像进行某种变换，将多光谱图像的空间信息集中于某一通道，然后用空间信息丰富的全色图像进行替换，最后由逆变换得到空间分辨率提升的多光谱图像，但是此类方法较易产生光谱扭曲。针对此问题，后续的学者又提出了一些改进的方法14。5。，文献[4]利用互相关系数对PCA进行改进，给出一种自适应PCA方法，并与轮廓波变换结合，未考虑到遥感图像的光谱特征。文献[5]利用粒子群优化给出一种自适应成分替代法，得到自适应的权重系数，未考虑到遥感图像的几何特征。上述方法可以

5、在一定程度上降低光谱误差，但仍未完全克服光谱误差较大的弊端。为进一步减少光谱信息损失，人们开始提出基于多尺度变换的方法，主要有小波变换(wT)m]、非下采样小波变换(ATw)哺-10]、拉普拉斯金字塔变换(LP)¨1。”1、曲波变换(Curve-1et)¨3

6、、非下采样轮廓波变换(NSCT)‘14。1副及小波框架变换¨“”。等。此类方法首先将图像从空间域转换到变换域，然后针对变换系数的特点制定相应的融合规则，最后将得到的融合系数进行逆变换得到融合图像。此外，还有学者提出其他方法¨9。22

7、，文献[19]通过区域地图学习插值进行

8、全色锐化，文献[20]提出基于非局部参数的优化收稿日期：2016-04-18；录用日期：2016-06-02；网络出版时间：2016-09-0617：05网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160906．1705．013．html基金项目：国家自然科学基金(61671002)；北京市自然科学基金(4152029)}通讯作者：E·mail：xiaoyuanyang@vip．163．com引用格式：王敬凯，杨小远．基于框架域的随机游走全色锐化方法ⅡJ．北京航空航天大学学报，201

9、7，43一)：709—719．WANGJK．YANGXY．Framelet·basedrandomwalkpan—sharpeningmethod￡3]．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2017，43(4)：709·719(inChinese)．710北京航空航天大学学报模型，文献[21—22]将稀疏表示与细节注入模型结合。2015年，Vivone等对全色锐化方法进行了总结和比较分析¨⋯。Grady将基于图论的随机游走方法应用于图像分割，此方法有助于

10、对边缘轮廓信息的识别，且对弱边缘也有较好的提取效果嵋4。“。Shen等将其推广到多曝光图像融合。2⋯，通过随机游走得到每个像素点的到达概率来确定融合权重。Hua等根据多聚焦图像的特点，重新构造随机游走协调函数，将其应用于多聚焦图像融合旧“。文献[26—27]均是在空间域上建立