基于压缩感知理论卫星遥感图像融合算法的研究

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1、学位论文版权使用授权书一一．、㈣删本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：孪p晶签字日期：2DJ弓年弓月玛日磐啮瓮^^耖婢孙屹签期师日导字签中图分类号：TP751．1UDC：75学校代码：10004密级：公开北京交通大学北尿父趣大字硕士学位论文基于压缩感知理论的卫星遥感图像融合算法研究SatelliteRemoteS

2、ensingImageFusionBasedonCompressedSensing作者姓名：郭晶导师姓名：杨文考学位类别：工科学科专业：通信与信息系统北京交通大学北尿父逋大字2013年3月学号：10120088职称：副教授学位级别：硕士研究方向：图像处理致谢本论文的工作是在我的导师杨文考教授的悉心指导下完成的，在此首先衷心感谢杨老师在这两年多时间中的教育、培养和关心。在攻读硕士期间，杨文考教授悉心指导我完成了实验室的科研工作，对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，他严谨的治学态度、科学的工作方法、深厚的学术造诣、高度的责任感

3、和正直无私的品质以及灵活的处事方式给我了极大的指导和影响，让我终身受益，在此向杨文考老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间，蔡亚茹师姐和巩耀晓师姐给与了我很多的关怀和指导，李恩全、侯典亚、周舟、许宗敏等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。同时感谢实验室的师弟师妹们，感谢他们一直以来的支持和照顾。感谢我的家人，感谢他们给予我的无私的爱，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。最后对所有支持和关心我的人表示感谢，你们的支持和鼓励让我不断奋勇前进，谢谢你们!中文摘要摘要：近年来，随着航天技术的快速发展，携带多种传感器的遥感卫星相继发射

4、上空，不同空间分辨率的卫星遥感数据异常丰富，尤其是我国的北斗导航卫星组网成功，这使得研究如何从这些遥感影像中获取更加丰富、更有用和更加可靠的信息处理技术，成为当前遥感应用领域迫切需要解决的重点问题。多源遥感图像融合是将不同传感器获取的同一地区的卫星图像数据进行处理，以便提高获取信息的质量，达到信息优势互补。本文作为“××项目”的重要组成部分，以高分辨率全色图像和低分辨率多光谱图像的融合作为研究对象，以IHS变换、PCA变换和离散小波变换等经典的融合算法为基础，对遥感影像融合算法进行了深入的研究。从2006年被首次提出而空前快速发展起来的压缩感知理论，由于摒弃了全采样，将对信号

5、的采样转变为对信息的采样，大大的降低了传统信号获取和处理流程中的潜在消耗。我们创新性的将压缩感知理论应用到卫星遥感融合算法中，提出了全新的融合算法。所做的主要工作如下：论文首先研究了卫星遥感图像融合前的配准技术，提出了基于SURF理论的配准算法。它是一种新的快速兴趣点检测与描述方法，该算法引入积分图像和模板近似，通过快速Hessian检测子来检测特征点，在特征描述阶段采用一阶Haar小波响应来确定主方向和计算64维的特征点描述子，再根据描述向量之间的欧氏距离实现图像间的特征点匹配。实验仿真表明，该配准算法在精确配准的同时保证了实时性，较传统的配准算法性能更佳。接着讨论了基于压

6、缩感知理论的卫星遥感图像融合算法。在传统的IHS变换、PCA变换和离散小波变换等融合方法的基础上，引进压缩感知理论，提出了基于压缩感知理论和IHS变换相结合的融合算法(cs．IHS算法)和基于压缩感知理论、对称分数B样条小波以及PCA变换相结合的融合算法(CS．FWT-PCA)。在CS．IHS算法中使用“Daubechiesl3”小波作为稀疏基，测量矩阵使用部分哈玛达矩阵，使用SAMP重构算法，融合规则使用系数绝对值最大法；在CS．FWT-PCA算法中，引进对称分数B样条小波作为稀疏基，依然使用哈玛达矩阵作为测量矩阵和SAMP重构算法，提出了改进的基于区域特征选择的融合规则。

7、实验仿真效果表明，两种算法都比传统的融合方法取得较好的融合效果，其中基于CS．FWT-PCA的融合算法的融合效果最佳。关键词：遥感图像融合；压缩感知；多光谱图像；全色图像；分数B样条小波分类号：TP751．1，TN911．73jE夏銮塑太堂亟±堂焦途塞△旦墨!垦△￡!ABS豫ACTABSTRACT：Inrecentyears，alongwiththerapiddeveloprmntofspacetechnology,rerr】0tesensingsatellitesthatcarryingavariet