一種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)，在對(duì)影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，將融合影像空間特征與光譜特征進(jìn)行了分離，計(jì)算空間相關(guān)系數(shù)和光譜相關(guān)系數(shù)，同時(shí)引入代表人眼視覺(jué)特性的均值偏差，三者的乘積來(lái)對(duì)影像融合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此對(duì)于空間細(xì)節(jié)信息和光譜信息的扭曲如影像模糊、添加噪聲、亮度變化等都能夠被反映出來(lái)，能夠表現(xiàn)出較好的自適應(yīng)性和魯棒性，能夠綜合評(píng)價(jià)融合影像保持空間特征和光譜特征的能力，避免人眼主觀評(píng)價(jià)不一致的問(wèn)題，全面評(píng)價(jià)整個(gè)影像融合的質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】
-種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)，尤其設(shè)及一種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 遙感影像融合技術(shù)在影像分析、特征提取、建模、目標(biāo)檢測(cè)等方面都具有廣泛的應(yīng) 用，遙感影像融合將全色影像和多光譜影像進(jìn)行融合，得到融合影像。當(dāng)前用于遙感影像融 合的方法有很多，但是遙感影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)的問(wèn)題卻一直沒(méi)有很好地解決，主要原因是 同一方法對(duì)不同類型的影像融合效果不一樣，不同觀察者對(duì)融合影像的認(rèn)知也不一樣，不 同的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)影像融合的需求又不一樣。
[0003] 目前的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)大致可W分為=類:第一類是光譜質(zhì)量指標(biāo)，如光 譜相關(guān)系數(shù)、UIQI、ERGAS、RASE等，主要側(cè)重于融合影像對(duì)光譜信息的保持度;第二類是空 間質(zhì)量指標(biāo)，如空間相關(guān)系數(shù)、拉普拉斯空間相關(guān)系數(shù)等，主要側(cè)重于融合影像保持空間細(xì) 節(jié)信息的能力；第=類是影像本身質(zhì)量指標(biāo)，如賭、梯度、清晰度、信噪比等，主要側(cè)重于融 合影像本身的質(zhì)量。但是運(yùn)些質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)都有各自的側(cè)重點(diǎn)，并且存在各評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià) 結(jié)果不一致的狀況。同時(shí)，現(xiàn)有的質(zhì)量評(píng)價(jià)中都沒(méi)有考慮人的主觀視覺(jué)感受，得到的評(píng)價(jià)結(jié) 果不一定能夠與人的主觀評(píng)價(jià)一致，還存在人眼主觀評(píng)價(jià)不一致的情況，因此都不能全面 評(píng)價(jià)整個(gè)影像融合的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，有必要針對(duì)上述現(xiàn)有影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果不一致、沒(méi)有結(jié) 合人的主觀視覺(jué)感受導(dǎo)致人眼主觀評(píng)價(jià)不一致、不能全面評(píng)價(jià)整個(gè)影像融合的質(zhì)量的問(wèn) 題，提供一種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。同時(shí)，本發(fā)明還提供一種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明提供的一種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟：
[0006] S10:提取全色影像各波段的空間特征，提取多光譜影像各波段的光譜特征W及分 別提取融合影像各波段的空間特征和光譜特征；
[0007] S20:根據(jù)融合影像各波段的空間特征和全色影像各波段的空間特征計(jì)算融合影 像各波段與全色影像的空間相關(guān)系數(shù);根據(jù)融合影像各波段的光譜特征和多光譜影像各波 段的光譜特征計(jì)算融合影像各波段與多光譜影像各波段的光譜相關(guān)系數(shù);計(jì)算融合影像各 波段與多光譜影像各波段的均值偏差;將空間相關(guān)系數(shù)、光譜相關(guān)系數(shù)W及均值偏差=者 相乘得到乘積作為影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[000引在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述步驟Sio具體為：
[0009] 對(duì)全色影像、多光譜影像和融合影像各波段進(jìn)行濾波，濾波后提取全色影像各波 段的空間特征，提取多光譜影像各波段的光譜特征W及分別提取融合影像各波段的空間特 征和光譜特征。
[0010] 在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述對(duì)全色影像、多光譜影像和融合影像各波段進(jìn)行 濾波的步驟具體為：
[0011] 所述濾波采用高通、低通濾波器或者邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行。
[0012] 在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，采用濾波器進(jìn)行濾波，采用的濾波器是B3樣條函數(shù)，其 5巧的濾波器卷積核為：
[0013]
[0014] 在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述步驟SlO還包括：
[0015] 對(duì)融合影像各波段進(jìn)行重采樣，使融合影像各波段光譜特征與多光譜影像光譜特 征的空間分辨率保持一致。
[0016] 本發(fā)明提供的一種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括：
[0017] 特征提取模塊，提取全色影像各波段的空間特征，提取多光譜影像各波段的光譜 特征W及分別提取融合影像各波段的空間特征和光譜特征；
[0018] 評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算模塊，根據(jù)融合影像各波段的空間特征和全色影像各波段的空間特 征計(jì)算融合影像各波段與全色影像的空間相關(guān)系數(shù);根據(jù)融合影像各波段的光譜特征和多 光譜影像各波段的光譜特征計(jì)算融合影像各波段與多光譜影像各波段的光譜相關(guān)系數(shù);計(jì) 算融合影像各波段與多光譜影像各波段的均值偏差;將空間相關(guān)系數(shù)、光譜相關(guān)系數(shù)W及 均值偏差=者相乘得到乘積作為影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[0019] 在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述特征提取模塊對(duì)全色影像、多光譜影像和融合影 像各波段進(jìn)行濾波，濾波后提取全色影像各波段的空間特征，提取多光譜影像各波段的光 譜特征W及分別提取融合影像各波段的空間特征和光譜特征。
[0020] 在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述特征提取模塊濾波采用高通、低通濾波器或者邊 緣檢測(cè)算子進(jìn)行。
[0021] 在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述特征提取模塊采用濾波器進(jìn)行濾波，采用的濾波 器是B3樣條函數(shù)，其5巧的濾波器卷積核為：
[0022]
[0023] 在其中的一個(gè)實(shí)施方式中，所述特征提取模塊對(duì)融合影像各波段進(jìn)行重采樣，使 融合影像各波段光譜特征與多光譜影像光譜特征的空間分辨率保持一致。
[0024] 本發(fā)明影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)，在對(duì)影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，將融合影像空 間特征與光譜特征進(jìn)行了分離，計(jì)算空間相關(guān)系數(shù)和光譜相關(guān)系數(shù)，同時(shí)引入代表人眼視 覺(jué)特性的均值偏差，=者的乘積來(lái)對(duì)影像融合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此對(duì)于空間細(xì)節(jié)信息和光 譜信息的扭曲如影像模糊、添加噪聲、亮度變化等都能夠被反映出來(lái)，能夠表現(xiàn)出較好的自 適應(yīng)性和魯棒性，能夠綜合評(píng)價(jià)融合影像保持空間特征和光譜特征的能力，避免人眼主觀 評(píng)價(jià)不一致的問(wèn)題，全面評(píng)價(jià)整個(gè)影像融合的質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是一個(gè)實(shí)施例中的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的流程圖；
[0026] 圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)、圖2(d)是一個(gè)實(shí)施例中對(duì)多種方法扭曲后的質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié) 果示意圖；
[0027] 圖3是一個(gè)實(shí)施例中的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用W解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0029] 遙感影像融合將全色影像和多光譜影像進(jìn)行融合，是一個(gè)信息傳遞的過(guò)程。在融 合過(guò)程中，融合影像由全色影像上獲取的主要是空間細(xì)節(jié)信息，例如邊緣等，而不是全色影 像的所有內(nèi)容，運(yùn)些空間細(xì)節(jié)信息構(gòu)成空間特征。同樣的，由多光譜影像上獲取的主要是光 譜信息，而不是多光譜影像的所有內(nèi)容，光譜信息則構(gòu)成光譜特征。影像融合的目標(biāo)是使融 合后得到的融合影像盡可能多的保持全色影像空間細(xì)節(jié)信息的同時(shí)，要盡可能多的保持多 光譜影像的光譜信息。故，本發(fā)明方法對(duì)影像融合質(zhì)量的評(píng)價(jià)從空間質(zhì)量和光譜質(zhì)量?jī)煞?面入手，綜合考慮運(yùn)兩方面的影響，結(jié)合人眼視覺(jué)特性，將空間特征和光譜特征分別從融合 影像上分離出來(lái)，并W相關(guān)系數(shù)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，綜合評(píng)價(jià)融合影像保持空間特征和光譜特征 的能力，W此作為融合質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)，避免人眼主觀評(píng)價(jià)不一致的問(wèn)題，全面評(píng)價(jià)整個(gè)影 像融合的質(zhì)量。
[0030] 具體的，如圖1所示是一個(gè)實(shí)施例中的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法的流程圖，由圖1知， 該方法包括如下步驟：
[0031] S10:提取全色影像各波段的空間特征，提取多光譜影像各波段的光譜特征W及 分別提取融合影像各波段的空間特征和光譜特征。
[0032] 該步驟進(jìn)行特征提取，將空間特征和光譜特征分別從融合影像上分離出來(lái)。具體 的:對(duì)全色影像、多光譜影像和融合影像各波段進(jìn)行濾波，濾波后提取全色影像各波段的空 間特征，提取多光譜影像各波段的光譜特征W及分別提取融合影像各波段的空間特征和光 譜特征。
[0033] 濾波可W采用高通、低通濾波器或者邊緣檢測(cè)算子，如Sobel算子等。優(yōu)選的，該步 驟中采用濾波器進(jìn)行濾波，采用的濾波器是B3樣條函數(shù)，其5巧的濾波器卷積核為：
[0034]
[0035] 在該實(shí)施例中，巧定原始全色影像為P，原始多光譜影像和融合影像各波段分別為 Mi和Fi,其中i = l，2,...，N，N為波段數(shù)，*表示卷積運(yùn)算，則濾波后全色影像與融合影像各波
[0036] 段的空間特征可W表示為：
[0037] ;像和融合影像各波段的光譜特征可W表示為：
[00；3 引
[0039] 由于融合影像的空間分辨率比原始多光譜影像要高，因此不能直接將融合影像各 波段的光譜特征作為各波段的光譜特征，需要按照空間分辨率比進(jìn)行重采樣。故該步驟還 包括:對(duì)融合影像各波段進(jìn)行重采樣，使融合影像各波段光譜特征與多光譜影像光譜特征 的空間分辨率保持一致。即不能將。1_*作為融合影像第i波段的光譜特征，而需要將。1_*按 照空間分辨率比進(jìn)行重采樣，重采樣的方法與將原始多光譜影像重采樣至全色影像空間分 辨率的方法一樣，使。1_*與姐的空間分辨率保持一致，最終的光譜特征表示為：
[0040]
[0041] S20:根據(jù)融合影像各波段的空間特征和全色影像各波段的空間特征計(jì)算融合影 像各波段與全色影像的空間相關(guān)系數(shù);根據(jù)融合影像各波段的光譜特征和多光譜影像各波 段的光譜特征計(jì)算融合影像各波段與多光譜影像各波段的光譜相關(guān)系數(shù);計(jì)算融合影像各 波段與多光譜影像各波段的均值偏差;將空間相關(guān)系數(shù)、光譜相關(guān)系數(shù)W及均值偏差=者 相乘得到乘積作為影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[0042] 在分別提取了全色影像各波段的空間特征，多光譜影像各波段的光譜特征、融合 影像各波段的空間特征和融合影像各波段的光譜特征后，根據(jù)提取到的空間特征和光譜特 征，分別計(jì)算得到空間相關(guān)系數(shù)和光譜相關(guān)系數(shù)，同時(shí)計(jì)算得到均值偏差來(lái)結(jié)合人眼主觀 評(píng)價(jià)，將S者相乘得到乘積作為影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)(FCC，F(xiàn)eaUire-based Correlation Coefficient)。運(yùn)樣就從空間質(zhì)量和光譜質(zhì)量?jī)煞矫嫒胧?，綜合考慮運(yùn)兩方面的影響，同時(shí) 結(jié)合人眼視覺(jué)特性，=方面的來(lái)對(duì)影像融合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，避免人眼主觀評(píng)價(jià)不一致的問(wèn) 題，全面評(píng)價(jià)整個(gè)影像融合的質(zhì)量。
[00創(chuàng)具體的，在該實(shí)施例中，用x、y、z、k、M、F分別表示P_h、Fi_h、Mi_l、Fi_l、Mi、Fi，影像 大小為N = HiXn，則第i波段的FCC(Feature-based Correlation Coefficient)的表達(dá)式 為：
[0044]
[0045] I，
[0046]
[0047]
[004引
[0049] X、y、Z和哀分別表示x、y、z和k的均值。
[0050] FCC從S個(gè)方面評(píng)價(jià)了融合影像對(duì)于原始全色影像和多光譜影像信息的保持度， 第一部分是濾波后融合影像各波段和全色影像的空間相關(guān)系數(shù)，因?yàn)榧恿私^對(duì)值，因 口'。， 此值域是[0，1]，描述的是融合影像對(duì)空間特征的保持度，當(dāng)y = ax+b且a〉0時(shí)取得最大值1。 第二部分是經(jīng)過(guò)濾波和重采樣處理后的融合影像各波段與原始多光譜影像的光譜相 O Oi 關(guān)系數(shù)，值域同樣是[0，1]，描述的是融合影像對(duì)光譜特征的保持度，取最大值1的條件與第 一部分的類似。第=部分是均值偏差，值域是[0，1]，當(dāng)且僅當(dāng)WM = WF時(shí)取值為1，描 述的是融合影像各波段與原始多光譜影像各波段的均值差異，均值偏差越小，融合影像越 符合人眼的視覺(jué)感受。運(yùn)是因?yàn)楦鶕?jù)人眼視覺(jué)系統(tǒng)HVS中廣泛使用的韋伯定律，對(duì)兩幅影像 質(zhì)量的辨別能力不是取決于兩者差異的絕對(duì)值，而是取決于差異的相對(duì)值。設(shè)A為相對(duì)亮 度改變，即叫=(1+A )M，代入第S部分可得：= ，因此均值偏差只是A的函 數(shù)，表明均值偏差與韋伯定律是一致的，能反映人眼的視覺(jué)感受。
[0051] 檢驗(yàn)本發(fā)明方法對(duì)遙感影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的正確性和有效性，對(duì)本發(fā)明方法 進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)對(duì)原始全色影像和多光譜影像進(jìn)行遙感影像融合，其中，全色影像的空間 分辨率為0.61米，多光譜影像的空間分辨率為2.44米，多光譜影像采用RGB =波段影像合成 的真彩色影像，融合前已將全色影像和多光譜影像進(jìn)行了嚴(yán)格的幾何配準(zhǔn)，并將多光譜影 像重采樣至全色影像同樣的像素大小，重采樣的方法為雙線性內(nèi)插法。本實(shí)驗(yàn)用于對(duì)比的 融合方法分別為BT變換、I服變換、PCA變換和Wavelet SubstiUition(WS)方法。同時(shí)，邀請(qǐng) 了 10個(gè)觀測(cè)者進(jìn)行目視評(píng)價(jià)，然后進(jìn)行投票得出四種融合方法獲得的結(jié)果影像的質(zhì)量排 序，作為視覺(jué)評(píng)價(jià)的結(jié)果。
[0052] 進(jìn)行比對(duì)的四種融合方法融合影像均具有高的空間分辨率，道路、房屋等地物的 細(xì)節(jié)清晰可見(jiàn)。從融合影像的亮度上來(lái)看，BT變換的融合影像亮度最低，其次是PCA變換， IHS變換和WS方法的亮度相差不大，且與原始多光譜影像的亮度基本一致。比較局部放大圖 可W看出，WS方法在樹木的顏色上與原始多光譜影像保持了較高的一致性，IHS變換的顏色 偏亮，而BT變換的顏色偏暗，PCA變換顏色居中，但仍有較大的偏差。因此從視覺(jué)效果上看， 四種方法的融合質(zhì)量從高到低依次為:WS方法、HIS變換、PCA變換、BT變換。
[0053] 為客觀評(píng)價(jià)各融合方法融合影像的質(zhì)量，該實(shí)施例中，選取空間相關(guān)系數(shù)、光譜相 關(guān)系數(shù)、MI (互信息)和FCC作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，定量評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示：
[0化4]
[0化5] 表1
[0056] 從表1可W看出，WS方法的空間相關(guān)系數(shù)最低，光譜相關(guān)系數(shù)卻最高，而BT變換剛 好與之相反，IHS變換的空間相關(guān)系數(shù)略低于PCA變換，但光譜相關(guān)系數(shù)略高于PCA變換。由 此可知，單純依靠空間相關(guān)系數(shù)或者光譜相關(guān)系數(shù)只能得出片面的結(jié)論。從MI指標(biāo)上可知， BT變換的融合影像質(zhì)量最高，WS方法最差，顯然與視覺(jué)評(píng)價(jià)結(jié)果相違背，而本發(fā)明方法FCC 的評(píng)價(jià)結(jié)果則與視覺(jué)評(píng)價(jià)完全一致，WS方法的融合影像質(zhì)量最高，BT變換最差，運(yùn)是與FCC 指標(biāo)的人眼視覺(jué)特性緊密相關(guān)的。
[0057] 為了進(jìn)一步檢驗(yàn)本發(fā)明評(píng)價(jià)方法對(duì)于融合影像模糊、噪聲、亮度變化等空間特征 和光譜特征扭曲的評(píng)價(jià)能力，對(duì)上述WS方法的融合影像進(jìn)行多種扭曲操作。其中包括:高斯 模糊，高斯核窗口大小為3，方差為1;均值降低，均值降低1.2倍;高斯噪聲(高斯白噪聲），添 加均值為0,方差為625的高斯白噪聲;JPEG壓縮，壓縮后質(zhì)量為原始影像的10%。操作后獲 取扭曲結(jié)果，根據(jù)扭曲結(jié)果得出扭曲后影像的視覺(jué)效果均要明顯低于扭曲前，此外，對(duì)上述 另外=種方法的融合影像使用同樣的扭曲方法進(jìn)行扭曲，并計(jì)算空間相關(guān)系數(shù)、光譜相關(guān) 系數(shù)、MI和FC巧旨標(biāo)，得到圖2所示的質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果圖，分別為圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)和圖2 (d)。
[0058] 由于均值降低對(duì)融合影像來(lái)說(shuō)是一個(gè)線性變換，因此空間相關(guān)系數(shù)和光譜相關(guān)系 數(shù)在均值降低處的值與原始影像基本一致，說(shuō)明運(yùn)兩個(gè)指標(biāo)無(wú)法區(qū)分運(yùn)種影像扭曲。高斯 模糊后空間相關(guān)系數(shù)降低，而光譜相關(guān)系數(shù)升高，運(yùn)是由于高斯模糊操作去除了影像中的 細(xì)節(jié)信息導(dǎo)致的。從MI指標(biāo)的結(jié)果看，高斯模糊后PCA變換和WS方法的值會(huì)升高，均值降低 后PCA變換和BT變換的值會(huì)大幅升高JPEG壓縮后WS方法的MI值甚至比原始影像都要高，運(yùn) 些情況都說(shuō)明，基于統(tǒng)計(jì)量的M巧旨標(biāo)可能會(huì)存在嚴(yán)重的錯(cuò)誤評(píng)價(jià)。而圖2(d)中FC巧旨標(biāo)的值 與人眼視覺(jué)評(píng)價(jià)的結(jié)果一致，四種方法的變化趨勢(shì)是一樣的，且高斯模糊與均值降低的值 比較接近，都要高于肝EG壓縮和高斯噪聲。
[0059] 同時(shí)，為證明本發(fā)明評(píng)價(jià)方法的普適性，選用其他幾種傳感器所獲取的全色和多 光譜影像，包括SPOT、TM、IKONOS和WorldView-2進(jìn)行融合和質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，影像大小均為 512巧12像素，多光譜影像為3個(gè)波段組成的真彩色影像，采用BT變換、I服變換、PCA變換、WS 方法對(duì)運(yùn)些全色和多光譜影像進(jìn)行融合，融合之前均進(jìn)行嚴(yán)格的幾何配準(zhǔn)，然后計(jì)算空間 相關(guān)系數(shù)、光譜相關(guān)系數(shù)、MI和FCC客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到計(jì)算結(jié)果分別為表2、表3和表4。其 中，表2為STOP全色和TM多光譜影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，表3為IKONOS全色和多光譜影像融 合質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，表4為WorldView-2全色和多光譜影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果。表2、表3和表4 中僅列出了 3個(gè)波段的平均值，并采用與表1 一樣的方法進(jìn)行視覺(jué)評(píng)價(jià)如下：
[0060]
[0061]
[0062]
[0063]
[0064]
[00 化]
[0066] 表 4
[0067] 從上述普適性驗(yàn)證可W得出，本發(fā)明評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)總是能夠獲得與視覺(jué)評(píng)價(jià)一 致的結(jié)果，而其它評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)卻經(jīng)常與視覺(jué)評(píng)價(jià)的結(jié)果不一致。因此驗(yàn)證得到本發(fā)明 的方法對(duì)不同影像不同融合方法均具有良好的適用性，同時(shí)對(duì)圖像質(zhì)量扭曲也有很好的評(píng) 價(jià)結(jié)果。
[0068] 在該評(píng)價(jià)方法中，在對(duì)影像融合質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)中，由于將融合影像空間特征與 光譜特征進(jìn)行了分離，計(jì)算空間相關(guān)系數(shù)和光譜相關(guān)系數(shù)，同時(shí)引入代表人眼視覺(jué)特性的 均值偏差，=者的乘積來(lái)對(duì)影像融合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此對(duì)于空間細(xì)節(jié)信息和光譜信息的 扭曲如影像模糊、添加噪聲、亮度變化等都能夠被反映出來(lái)，能夠表現(xiàn)出較好的自適應(yīng)性和 魯棒性，綜合評(píng)價(jià)融合影像保持空間特征和光譜特征的能力，避免人眼主觀評(píng)價(jià)不一致的 問(wèn)題，全面評(píng)價(jià)整個(gè)影像融合的質(zhì)量。
[0069] 同時(shí)，本發(fā)明還提供一種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，由圖3所示，該系統(tǒng)包括：
[0070] 特征提取模塊100,提取全色影像各波段的空間特征，提取多光譜影像各波段的光 譜特征W及分別提取融合影像各波段的空間特征和光譜特征。
[0071] 特征提取模塊100進(jìn)行特征提取，將空間特征和光譜特征分別從融合影像上分離 出來(lái)。具體的:特征提取模塊100對(duì)全色影像、多光譜影像和融合影像各波段進(jìn)行濾波，濾波 后提取全色影像各波段的空間特征，提取多光譜影像各波段的光譜特征W及分別提取融合 影像各波段的空間特征和光譜特征。
[0072] 濾波可W采用各種高通、低通濾波器或者邊緣檢測(cè)算子，如Sobel算子等。優(yōu)選 的，特征提取模塊100采用的濾波器是B3樣條函數(shù)，其5巧的濾波器卷積核為：
[0073]
[0074] 由于融合影像的空間分辨率比原始多光譜影像要高，因此不能直接將融合影像各 波段的光譜特征作為各波段的光譜特征，需要按照空間分辨率比進(jìn)行重采樣。故特征提取 模塊100對(duì)融合影像各波段進(jìn)行重采樣，使融合影像各波段光譜特征與多光譜影像光譜特 征的空間分辨率保持一致。
[0075] 評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算模塊200,根據(jù)融合影像各波段的空間特征和全色影像各波段的空 間特征計(jì)算融合影像各波段與全色影像的空間相關(guān)系數(shù);根據(jù)融合影像各波段的光譜特征 和多光譜影像各波段的光譜特征計(jì)算融合影像各波段與多光譜影像各波段的光譜相關(guān)系 數(shù);計(jì)算融合影像各波段與多光譜影像各波段的均值偏差;將空間相關(guān)系數(shù)、光譜相關(guān)系數(shù) W及均值偏差=者相乘得到乘積作為影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[0076] 在分別提取了全色影像各波段的空間特征，多光譜影像各波段的光譜特征、融合 影像各波段的空間特征和融合影像各波段的光譜特征后，評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算模塊200根據(jù)提取 到的空間特征和光譜特征，分別計(jì)算得到空間相關(guān)系數(shù)和光譜相關(guān)系數(shù)，同時(shí)計(jì)算得到均 值偏差來(lái)結(jié)合人眼主觀評(píng)價(jià)，將S者相乘得到乘積作為影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)（FCC， Fea1:ure-based Correlation Coefficient)。運(yùn)樣就從空間質(zhì)量和光譜質(zhì)量?jī)煞矫嫒胧郑?綜合考慮運(yùn)兩方面的影響，同時(shí)結(jié)合人眼視覺(jué)特性，=方面的來(lái)對(duì)影像融合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)， 綜合評(píng)價(jià)融合影像保持空間特征和光譜特征的能力，W此作為融合質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)，避免 人眼主觀評(píng)價(jià)不一致的問(wèn)題，全面評(píng)價(jià)整個(gè)影像融合的質(zhì)量。
[0077] 在該評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，在對(duì)影像融合質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)中，由于將融合影像空間特征與 光譜特征進(jìn)行了分離，計(jì)算空間相關(guān)系數(shù)和光譜相關(guān)系數(shù)，同時(shí)引入代表人眼視覺(jué)特性的 均值偏差，=者的乘積來(lái)對(duì)影像融合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此對(duì)于空間細(xì)節(jié)信息和光譜信息的 扭曲如影像模糊、添加噪聲、亮度變化等都能夠被反映出來(lái)，能夠表現(xiàn)出較好的自適應(yīng)性和 魯棒性，綜合評(píng)價(jià)融合影像保持空間特征和光譜特征的能力，避免人眼主觀評(píng)價(jià)不一致的 問(wèn)題，全面評(píng)價(jià)整個(gè)影像融合的質(zhì)量。
[0078] 本發(fā)明影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)，在對(duì)影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，將融合影像空 間特征與光譜特征進(jìn)行了分離，計(jì)算空間相關(guān)系數(shù)和光譜相關(guān)系數(shù)，同時(shí)引入代表人眼視 覺(jué)特性的均值偏差，=者的乘積來(lái)對(duì)影像融合質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，因此對(duì)于空間細(xì)節(jié)信息和光 譜信息的扭曲如影像模糊、添加噪聲、亮度變化等都能夠被反映出來(lái)，能夠表現(xiàn)出較好的自 適應(yīng)性和魯棒性，能夠綜合評(píng)價(jià)融合影像保持空間特征和光譜特征的能力，避免人眼主觀 評(píng)價(jià)不一致的問(wèn)題，全面評(píng)價(jià)整個(gè)影像融合的質(zhì)量。
[0079] W上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，包括如下步驟： S10:提取全色影像各波段的空間特征，提取多光譜影像各波段的光譜特征以及分別提 取融合影像各波段的空間特征和光譜特征； S20:根據(jù)融合影像各波段的空間特征和全色影像各波段的空間特征計(jì)算融合影像各 波段與全色影像的空間相關(guān)系數(shù);根據(jù)融合影像各波段的光譜特征和多光譜影像各波段的 光譜特征計(jì)算融合影像各波段與多光譜影像各波段的光譜相關(guān)系數(shù);計(jì)算融合影像各波段 與多光譜影像各波段的均值偏差;將空間相關(guān)系數(shù)、光譜相關(guān)系數(shù)以及均值偏差三者相乘 得到乘積作為影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟SlO具體為： 對(duì)全色影像、多光譜影像和融合影像各波段進(jìn)行濾波，濾波后提取全色影像各波段的 空間特征，提取多光譜影像各波段的光譜特征以及分別提取融合影像各波段的空間特征和 光譜特征。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述對(duì)全色影像、多光 譜影像和融合影像各波段進(jìn)行濾波的步驟具體為： 所述濾波采用高通、低通濾波器或者邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，采用濾波器進(jìn)行濾波， 采用的濾波器是B3樣條函數(shù)，其5*5的濾波器卷積核為：5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，所述步驟SlO還包括： 對(duì)融合影像各波段進(jìn)行重采樣，使融合影像各波段光譜特征與多光譜影像光譜特征的 空間分辨率保持一致。6. -種影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 特征提取模塊，提取全色影像各波段的空間特征，提取多光譜影像各波段的光譜特征 以及分別提取融合影像各波段的空間特征和光譜特征； 評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算模塊，根據(jù)融合影像各波段的空間特征和全色影像各波段的空間特征計(jì) 算融合影像各波段與全色影像的空間相關(guān)系數(shù);根據(jù)融合影像各波段的光譜特征和多光譜 影像各波段的光譜特征計(jì)算融合影像各波段與多光譜影像各波段的光譜相關(guān)系數(shù);計(jì)算融 合影像各波段與多光譜影像各波段的均值偏差;將空間相關(guān)系數(shù)、光譜相關(guān)系數(shù)以及均值 偏差三者相乘得到乘積作為影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述特征提取模塊對(duì)全 色影像、多光譜影像和融合影像各波段進(jìn)行濾波，濾波后提取全色影像各波段的空間特征， 提取多光譜影像各波段的光譜特征以及分別提取融合影像各波段的空間特征和光譜特征。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述特征提取模塊濾波 采用高通、低通濾波器或者邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述特征提取模塊采用 濾波器進(jìn)行濾波，采用的濾波器是B3樣條函數(shù)，其5*5的濾波器卷積核為：10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的影像融合質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于，所述特征提取模塊對(duì) 融合影像各波段進(jìn)行重采樣，使融合影像各波段光譜特征與多光譜影像光譜特征的空間分 辨率保持一致。
【文檔編號(hào)】G06T5/00GK106023111SQ201610343618
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】劉軍, 陳勁松, 陳會(huì)娟, 錢靜
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院