1.基本概念
圖像融合是將多源遙感圖像按照一定的算法，在規定的地理坐標系下生成新的圖像的過程，需要最大限度的提取各自信道中的有利信息，最后綜合成高質量的圖像，以提高圖像信息的利用率、改善計算機解譯精度和可靠性、提升原始圖像的空間分辨率和光譜分辨率，利於監測。
多源遙感數據具有以下三種特點：
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冗余性：表示多源遙感數據對環境或目標的表示描述或解譯結果相同；
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互補性：表示信息來自不同的信息源且相互獨立；
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合作性：不同傳感器在觀測和處理信息時對其它信息有依賴關系。
融合的目的是充分利用多源數據互補性和合作性，將單一傳感器的多波段信息或不同類別傳感器所提供的信息加以綜合，消除多傳感器之間可能存在的冗余和矛盾，加以互補，改善遙感信息提取的及時性和可靠性，提高數據的使用效率。
目前圖像融合技術在許多領域都得到了廣泛的應用，包括遙感、自動識別、計算機視覺、醫學圖像處理。在航天、航空多種運載平台上,各種遙感器所獲得的大量光譜遙感圖像(其中分辨率差別、灰度等級差別可能很大)的復合融合,在軍事領域，圖像融合技術在目標跟蹤等系統發揮了重要作用。
隨着多傳感器圖像融合技術的不斷發展和完善,其在軍事和民用的各個領域的應用會更加廣泛。因此，對圖像融合技術展開深入的研宄,對於國民經濟的發展和國防事業的建設均具有非常重要的意義。
2.操作演示
2.1 色彩標准化融合
色彩標准化融合是用來自融合圖像的高空間分辨率波段對輸入圖像的低空間分辨率波段進行增強。PIE-Basic軟件的色彩標准化融合功能是對彩色圖像和高分辨率圖像進行數學合成，從而使圖像得到銳化。
為融合結果影像各波段DN值； 為低分辨率影像各波段DN值； 為高分辨率影像DN值。
操作流程：
（1）將低分辨率多光譜數據進行歸一化處理；
（2）將高分辨數據加權計算；
（3）加權處理后的高分辨率數據與歸一化后的低分辨率數據的乘積並作加權處理，作為融合影像的結果。
使用數據：
數據名稱 |
數據說明 |
GF1_PMS1_E116.5_N39.4_20131127_L1A0000117600-MSS1_ac_ortho_cj.tif |
GF-1多光譜數據 |
GF1_PMS1_E116.5_N39.4_20131127_L1A0000117600-PAN1_ref_ortho_cj.tif |
GF-1全色波段數據 |
融合前 融合后
打開PIE-Basic軟件，在"圖像預處理"標簽下，單擊【圖像融合】按鈕彈出圖像融合菜單，選擇【色彩標准化融合】，打開"色彩標准化融合"參數設置對話框：
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多光譜影像波段設置：在MAP列表中選擇需要進行融合的低分辨率影像RGB波段；如果文件未打開，可通過點擊【…】按鈕打開文件並加載到影像設置列表中；
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高分辨率圖像波段設置：在MAP列表中選擇需要進行融合的高分辨率影像波段；如果文件未打開，可通過點擊【…】按鈕打開文件並加載到影像設置列表中。
多光譜影像RGB波段和高分辨率圖像波段設置完畢后，點擊【確定】按鈕，彈出"色彩標准化融合"參數設置對話框：
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重采樣方法：選擇插值方式，PIE提供最近鄰法、雙線性插值和三次卷積法三種插值方式；
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輸出影像：設置輸出影像的保存路徑和名稱；
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所有參數設置完成后，點擊【確定】按鈕即執行色彩標准化融合處理。
2.2 SFIM融合
SFIM 融合方法全稱為基於平滑濾波的亮度變換。將高分辨率影像通過低通濾波抑制其高頻空間信息保留低頻信息，再將原高分辨率影像與通過低通濾波的高分辨率影像進行比值運算，以抵消光譜及地形反差，增強紋理結構信息，最后將比值運算的結果融入到低分辨率影像中。
IMAGE_low 為低分辨率影像；IMAGE_high 為高分辨率影像；IMAGE_mean為高分辨率影像進行均值濾波結果。
在"圖像預處理"標簽下，單擊【圖像融合】按鈕彈出圖像融合菜單，選擇【SFIM融合】，打開"SFIM融合"參數設置對話框：
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多光譜影像波段設置：在MAP列表中選擇需要進行融合的低分辨率影像RGB波段；如果文件未打開，可通過點擊【…】按鈕打開文件並加載到影像設置列表中；
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高分辨率圖像波段設置：在MAP列表中選擇需要進行融合的高分辨率影像波段；如果文件未打開，可通過點擊【…】按鈕打開文件並加載到影像設置列表中。
多光譜影像RGB波段和高分辨率圖像波段完畢后，點擊【確定】按鈕，彈出"SFIM融合"參數設置對話框：
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重采樣方法：選擇插值方式，PIE提供最近鄰法、雙線性插值和三次卷積法三種插值方式；
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輸出影像：設置輸出影像的保存路徑和名稱；
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所有參數設置完成后，點擊【確定】按鈕即執行SFIM融合處理。
2.3 PCA融合
主成分分析（PCA）是在統計特征基礎上進行的一種多維（多波段）正交線性變換，數學上稱為 K-L 交換。在遙感應用領域這一方法目前主要用於數據壓縮，用少數幾個主成分代替多波段遙感信息。
首先對具有n 個波段的低分辨率圖像進行主成分分析，然后將單波段的高分辨率圖像經過灰度拉伸，使其灰度的均值和方差與PCA 變換第 1分量圖像一致；最后以拉伸過的高分辨率圖像代替第1分量圖像，經過PCA 逆變換還原到原始空間。
在"圖像預處理"標簽下，單擊【圖像融合】按鈕彈出圖像融合菜單，選擇【PCA融合】，打開"PCA融合"參數設置對話框：
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多光譜影像設置：
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輸入文件：輸入需要進行融合的低空間分辨率多光譜影像文件；
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波段設置：在列表中選擇需要進行融合的多光譜影像波段，
通過點擊【全選】按鈕可以選中所有的波段，通過點擊
【清空】按鈕可以取消選擇已選中的波段。
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高分辨率影像設置：
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輸入文件：輸入需要進行融合的高分辨率影像文件；
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波段設置：設置需要進行融合操作的高分辨率波段。
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重采樣方法：選擇重采樣方法，PIE提供最近鄰法、雙線性插值和三次卷積法三種重采樣方法。
2.4 Pansharp融合
Pansharpen融合是基於最小二乘逼近法來計算多光譜影像和全色影像之間灰度值關系，具體過程是利用最小方差技術對參與融合的波段灰度值進行最佳匹配，以減少融合后的顏色偏差。
Pansharpen 算法利用多光譜若干波段擬合一個全色波段，使擬合全色波段與源全色波段具有較高相似性，從而降低融合過程的光譜失真問題。
為融合影像的DN值； 為全色影像的DN值； 為擬合全色的DN值； 為多光譜影像的DN值。
在"圖像預處理"標簽下，單擊【圖像融合】按鈕彈出圖像融合菜單，選擇【PanSharp融合】，打開"PanSharp融合"參數設置對話框：
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多光譜影像設置：
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輸入文件：輸入需要進行融合的低空間分辨率多光譜影像文件；
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波段設置：在列表中選擇需要進行融合的多光譜影像波段。
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高分辨率影像設置：
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輸入文件：輸入需要進行融合的高分辨率影像文件；
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波段設置：設置需要進行融合操作的高分辨率波段。
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重采樣方法：選擇重采樣方法，PIE提供最近鄰法、雙線性插值和三次卷積法三種重采樣方法。