探討攝影測量與遙感的融合影像質(zhì)量評價方法

作者簡介：李兆輝（1987.08-），男，山東省泰安市人，本科，中級工程師，研究方向：攝影測量與遙感。

摘 要： 攝影測量與遙感是一種先進(jìn)的成像技術(shù)，可以與其他傳感器有效結(jié)合起來，進(jìn)行系統(tǒng)的觀測記錄，可以突破空間的限制，得到更加清晰、精準(zhǔn)的高質(zhì)量融合影像。通過對融合影像進(jìn)行分析和比對，可以得到自然物體和自然環(huán)境的真實信息，其中對融合影像的質(zhì)量進(jìn)行評價尤為重要，本文對攝影測量與遙感的融合影像質(zhì)量評價進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞： 攝影測量;遙感;融合影像

【中圖分類號】TV951 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.35.051

引言：攝影測量與遙感技術(shù)通過對各種攝影設(shè)備的組合使用，可以有效提高圖像的質(zhì)量，得到更加精準(zhǔn)信息，在工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。融合影像可以對不同影像進(jìn)行整合，對圖像進(jìn)行調(diào)光處理，讓圖像更加立體，信息更加全面，融合影像的質(zhì)量對于攝影測量工作尤為主要，因此需要對融合影像的質(zhì)量進(jìn)行多維度的評價。

1 攝影測量與遙感技術(shù)概述

攝影測量與遙感技術(shù)是指使用攝影機(jī)和多種傳感器對攝影目標(biāo)進(jìn)行拍攝，采集圖像信息，并對圖像進(jìn)行一定加工、處理，從而得到更加立體、精準(zhǔn)的圖像，通過對融合后圖像進(jìn)行分析，能得到更多有價值的信息。在實際應(yīng)用中，攝影測量和遙感技術(shù)主要以數(shù)字影像為基礎(chǔ)，通過拍攝確定攝影目標(biāo)的形狀、大小、空間位置和特征，然后利用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)對圖像進(jìn)行測量處理和影像匹配，得到所需要的影像效果，并根據(jù)影像中的數(shù)據(jù)，建立數(shù)字地形圖，方便對攝影目標(biāo)進(jìn)行全面的評估，在工程方面有著廣泛的應(yīng)用。對于與攝影與遙感技術(shù)來說，融合影像的質(zhì)量關(guān)系著測量信息的可靠性、全面性和真實性，對數(shù)字地形圖的精準(zhǔn)度有著巨大影響，因此需要對攝影測量與遙感的融合影像質(zhì)量進(jìn)行全面的評價。

2 攝影測量與遙感的影像融合方法

在對攝影測量與遙感的融合影像進(jìn)行評價之前，需要明確融合影像的融合方法，才能使評價更為準(zhǔn)確和全面。攝影測量與遙感的影像融合方法主要有三種，分別是Brovey變換法、IHS變換法和高通濾波法。Brovey變換法是最常用的影像融合方法，原理是對不同傳感器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，不斷調(diào)整光譜波段的參數(shù)，并對不同波段的光譜影像和分辨率影像進(jìn)行計算，從而形成融合影像，使融合影像能體現(xiàn)出更加全面的信息。IHS變換法的原理是利用不同參數(shù)顏色的色度不同的現(xiàn)象，將光譜影像和全色影像結(jié)合起來，使灰度和亮度保持統(tǒng)一，并不斷改變空間系統(tǒng)，使光譜波段和圖像分辨率發(fā)生變化，得到不同色度的原始影像，并在IHS系統(tǒng)中進(jìn)行融合，得到融合影像[1]。

3 攝影測量與遙感的融合影像質(zhì)量評價方法

3.1 主觀評價法

融合影像主觀評價法是指從評價者的主觀視角，根據(jù)主觀意識對融合影像進(jìn)行評價，主要依據(jù)評價者的工作經(jīng)驗和理論知識。人眼對于融合影像的認(rèn)知能力很強(qiáng)，對影像的變化更為敏感，主觀評價法具有較強(qiáng)的參考性，評價效率也更高。在進(jìn)行主觀評價時，評價者需要從原始影像入手，根據(jù)原影像的分辨率、色度、準(zhǔn)確度，確定具體的評判標(biāo)準(zhǔn)，可以將融合影像分為優(yōu)、良、差幾個等級，直接反應(yīng)影像質(zhì)量。評價者可以對融合影像展開觀察，并與原版影像進(jìn)行對比，進(jìn)行綜合性的考慮，評價融合影像的質(zhì)量是否達(dá)到攝影測量的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。主觀評價法對評價者的個人能力和經(jīng)驗有著很高的要求，要選擇在攝影測量行業(yè)基層從業(yè)過、并擁有豐富專業(yè)經(jīng)驗的工作人員，從專業(yè)角度和適應(yīng)性出發(fā)，進(jìn)行公正、合理的評價。但是主觀評價法缺點(diǎn)也較為明顯，根據(jù)評價者主觀意識進(jìn)行評價，將會導(dǎo)致評價過程中缺乏客觀性，容易受外界因素影響，沒有具體的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，可能會導(dǎo)致評價結(jié)果出現(xiàn)誤差，與實際結(jié)果不符。

3.2 客觀評價法

在客觀評價法中，需要對融合影像的灰度、亮度、光譜信息、清晰度、色度、空間細(xì)節(jié)等方面進(jìn)行評價，主要通過均方根誤差、偏差指數(shù)、信息熵、平均梯度等指標(biāo)，來對融合影像的質(zhì)量進(jìn)行判斷。均方根誤差能直接反映融合影像與原始圖像的相似度，均方根誤差值越小，則與原始影像的差異性越小，融合效果也就越好。信息量增加是融合影像的基本要求，信息熵能直接反映融合影像的信息量增加程度，信息熵的數(shù)值越大，則影像中的內(nèi)容越豐富，信息越多。平均梯度反映著的融合影像的清晰度變化，也反映了影像微小細(xì)節(jié)變化的速率，平均梯度的數(shù)值越大，則影像清晰度越高。偏差指數(shù)反映著原始影像和融合影像在光譜信息上的匹配程度，偏差指數(shù)越小，則說明融合影像繼承的光譜信息越多[2]。通過這些指標(biāo)的計算和比對，可以從多個角度，更加客觀對融合影像展開評價，專業(yè)性更高，結(jié)果更加準(zhǔn)確，能為攝影測量工作提供完善的數(shù)據(jù)支持。

3.3 幾何質(zhì)量評價法

幾何質(zhì)量反映著融合影像恢復(fù)原始影像的能力，幾何質(zhì)量的高低決定著融合影像能否用于攝影測量工作中。融合影像的幾何質(zhì)量可以通過統(tǒng)計影像上檢測位置的線段誤差，來進(jìn)行比對分析，如果線段誤差在攝影標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，則說明融合質(zhì)量較好。線段誤差可以在實地勘測中獲得，也可以在與原始影像的比較中獲得。具體統(tǒng)計時，可以在原始影像上選擇一段均勻分布的線段，然后進(jìn)行人工判斷或算法匹配，在融合影像中找到相對應(yīng)的線段，對兩條線段的匹配性進(jìn)行分析。在采用幾何質(zhì)量評價法評價融合影像時，要注意均勻分布檢測位置，保證主要位置不存在空白的情況，這樣才能在進(jìn)行質(zhì)量檢測時找到對應(yīng)的檢測點(diǎn)。幾何質(zhì)量評價法可以保證融合影像評價結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，但是在實際評價中，對于評價者有很高的知識要求，需要評價者有豐富的攝影經(jīng)驗和專業(yè)的知識技能。在使用幾何質(zhì)量評價法時，需要注意評價過程中的各種細(xì)節(jié)，一個小細(xì)節(jié)出現(xiàn)失誤或者沒有做到位，就會導(dǎo)致評價結(jié)果出現(xiàn)巨大的偏差。

結(jié)論：綜上所述，融合影像通過多種攝影技術(shù)，能對原始影像進(jìn)行加工和處理，提高原始影像的分辨率、立體感，體現(xiàn)出更多有價值的信息。融合影像的質(zhì)量對于攝影測量工作有著非常大的影響，需要采用主觀評價法、客觀評價法、幾何質(zhì)量評價法，來全方位的評價融合影像的質(zhì)量，保證評價結(jié)果公平、科學(xué)，能為攝影測量提供更好的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 王俊慧，龍文賁.攝影測量與遙感的融合影像質(zhì)量評價方法探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018，（20）：1904.

[2] 孫可可，樊濤，侯有為.攝影測量與遙感技術(shù)專業(yè)實踐教學(xué)體系改革探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2020，（17）：194.