1.基本概念
图像融合是将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系下生成新的图像的过程，需要最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后综合成高质量的图像，以提高图像信息的利用率、改善计算机解译精度和可靠性、提升原始图像的空间分辨率和光谱分辨率，利于监测。
多源遥感数据具有以下三种特点：
- 冗余性：表示多源遥感数据对环境或目标的表示描述或解译结果相同；
- 互补性：表示信息来自不同的信息源且相互独立；
- 合作性：不同传感器在观测和处理信息时对其它信息有依赖关系。
融合的目的是充分利用多源数据互补性和合作性，将单一传感器的多波段信息或不同类别传感器所提供的信息加以综合，消除多传感器之间可能存在的冗余和矛盾，加以互补，改善遥感信息提取的及时性和可靠性，提高数据的使用效率。
目前图像融合技术在许多领域都得到了广泛的应用，包括遥感、自动识别、计算机视觉、医学图像处理。在航天、航空多种运载平台上,各种遥感器所获得的大量光谱遥感图像(其中分辨率差别、灰度等级差别可能很大)的复合融合,在军事领域，图像融合技术在目标跟踪等系统发挥了重要作用。
随着多传感器图像融合技术的不断发展和完善,其在军事和民用的各个领域的应用会更加广泛。因此，对图像融合技术展开深入的研宄,对于国民经济的发展和国防事业的建设均具有非常重要的意义。
2.操作演示
2.1 色彩标准化融合
色彩标准化融合是用来自融合图像的高空间分辨率波段对输入图像的低空间分辨率波段进行增强。PIE-Basic软件的色彩标准化融合功能是对彩色图像和高分辨率图像进行数学合成，从而使图像得到锐化。
为融合结果影像各波段DN值； 为低分辨率影像各波段DN值； 为高分辨率影像DN值。
操作流程：
（1）将低分辨率多光谱数据进行归一化处理；
（2）将高分辨数据加权计算；
（3）加权处理后的高分辨率数据与归一化后的低分辨率数据的乘积并作加权处理，作为融合影像的结果。
使用数据：
数据名称 | 数据说明 |
GF1_PMS1_E116.5_N39.4_20131127_L1A0000117600-MSS1_ac_ortho_cj.tif | GF-1多光谱数据 |
GF1_PMS1_E116.5_N39.4_20131127_L1A0000117600-PAN1_ref_ortho_cj.tif | GF-1全色波段数据 |
融合前 融合后
打开PIE-Basic软件，在"图像预处理"标签下，单击【图像融合】按钮弹出图像融合菜单，选择【色彩标准化融合】，打开"色彩标准化融合"参数设置对话框：
- 多光谱影像波段设置：在MAP列表中选择需要进行融合的低分辨率影像RGB波段；如果文件未打开，可通过点击【…】按钮打开文件并加载到影像设置列表中；
- 高分辨率图像波段设置：在MAP列表中选择需要进行融合的高分辨率影像波段；如果文件未打开，可通过点击【…】按钮打开文件并加载到影像设置列表中。
多光谱影像RGB波段和高分辨率图像波段设置完毕后，点击【确定】按钮，弹出"色彩标准化融合"参数设置对话框：
- 重采样方法：选择插值方式，PIE提供最近邻法、双线性插值和三次卷积法三种插值方式；
- 输出影像：设置输出影像的保存路径和名称；
- 所有参数设置完成后，点击【确定】按钮即执行色彩标准化融合处理。
2.2 SFIM融合
SFIM 融合方法全称为基于平滑滤波的亮度变换。将高分辨率影像通过低通滤波抑制其高频空间信息保留低频信息，再将原高分辨率影像与通过低通滤波的高分辨率影像进行比值运算，以抵消光谱及地形反差，增强纹理结构信息，最后将比值运算的结果融入到低分辨率影像中。
IMAGE_low 为低分辨率影像；IMAGE_high 为高分辨率影像；IMAGE_mean为高分辨率影像进行均值滤波结果。
在"图像预处理"标签下，单击【图像融合】按钮弹出图像融合菜单，选择【SFIM融合】，打开"SFIM融合"参数设置对话框：
- 多光谱影像波段设置：在MAP列表中选择需要进行融合的低分辨率影像RGB波段；如果文件未打开，可通过点击【…】按钮打开文件并加载到影像设置列表中；
- 高分辨率图像波段设置：在MAP列表中选择需要进行融合的高分辨率影像波段；如果文件未打开，可通过点击【…】按钮打开文件并加载到影像设置列表中。
多光谱影像RGB波段和高分辨率图像波段完毕后，点击【确定】按钮，弹出"SFIM融合"参数设置对话框：
- 重采样方法：选择插值方式，PIE提供最近邻法、双线性插值和三次卷积法三种插值方式；
- 输出影像：设置输出影像的保存路径和名称；
- 所有参数设置完成后，点击【确定】按钮即执行SFIM融合处理。
2.3 PCA融合
主成分分析（PCA）是在统计特征基础上进行的一种多维（多波段）正交线性变换，数学上称为 K-L 交换。在遥感应用领域这一方法目前主要用于数据压缩，用少数几个主成分代替多波段遥感信息。
首先对具有n 个波段的低分辨率图像进行主成分分析，然后将单波段的高分辨率图像经过灰度拉伸，使其灰度的均值和方差与PCA 变换第 1分量图像一致；最后以拉伸过的高分辨率图像代替第1分量图像，经过PCA 逆变换还原到原始空间。
在"图像预处理"标签下，单击【图像融合】按钮弹出图像融合菜单，选择【PCA融合】，打开"PCA融合"参数设置对话框：
- 多光谱影像设置：
- 输入文件：输入需要进行融合的低空间分辨率多光谱影像文件；
- 波段设置：在列表中选择需要进行融合的多光谱影像波段，
通过点击【全选】按钮可以选中所有的波段，通过点击
【清空】按钮可以取消选择已选中的波段。
- 高分辨率影像设置：
- 输入文件：输入需要进行融合的高分辨率影像文件；
- 波段设置：设置需要进行融合操作的高分辨率波段。
- 重采样方法：选择重采样方法，PIE提供最近邻法、双线性插值和三次卷积法三种重采样方法。
2.4 Pansharp融合
Pansharpen融合是基于最小二乘逼近法来计算多光谱影像和全色影像之间灰度值关系，具体过程是利用最小方差技术对参与融合的波段灰度值进行最佳匹配，以减少融合后的颜色偏差。
Pansharpen 算法利用多光谱若干波段拟合一个全色波段，使拟合全色波段与源全色波段具有较高相似性，从而降低融合过程的光谱失真问题。
为融合影像的DN值； 为全色影像的DN值； 为拟合全色的DN值； 为多光谱影像的DN值。
在"图像预处理"标签下，单击【图像融合】按钮弹出图像融合菜单，选择【PanSharp融合】，打开"PanSharp融合"参数设置对话框：
- 多光谱影像设置：
- 输入文件：输入需要进行融合的低空间分辨率多光谱影像文件；
- 波段设置：在列表中选择需要进行融合的多光谱影像波段。
- 高分辨率影像设置：
- 输入文件：输入需要进行融合的高分辨率影像文件；
- 波段设置：设置需要进行融合操作的高分辨率波段。
- 重采样方法：选择重采样方法，PIE提供最近邻法、双线性插值和三次卷积法三种重采样方法。