吉林大学学报(工学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (6): 2076-2081.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20240525

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基于梯度一致性约束的无人机多光谱影像融合算法

唐毅1,2(),鹿丙川1,易虹辰4,余成3,南彬3   

  1. 1.苏州科技大学 环境科学与工程学院,江苏 苏州 215009
    2.苏州科技大学 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室,江苏 苏州 215009
    3.苏州科技大学 地理科学与测绘工程学院,江苏 苏州 215009
    4.东北师范大学 环境学院,长春 130024
  • 收稿日期:2024-05-14 出版日期:2025-06-01 发布日期:2025-07-23
  • 作者简介:唐毅(1978-),男,高级实验师,硕士.研究方向:环境遥感,无人机遥感,数字图像处理. E-mail:tangyi2k3@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(41801148)

Multi spectral image fusion algorithm for unmanned aerial vehicles based on gradient consistency constraint

Yi TANG1,2(),Bing-chuan LU1,Hong-chen YI4,Cheng YU3,Bin NAN3   

  1. 1.School of Environmental Science and Engineering,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 215009,China
    2.National and Local Joint Engineering Laboratory for Municipal Sewage Resource Utilization Technology,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 215009,China
    3.School of Geography Science and Geomatics Engineering,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 215009,China
    4.School of Environment,Northeast Normal University,Changchun 130024,China
  • Received:2024-05-14 Online:2025-06-01 Published:2025-07-23

摘要:

针对地物种类较多、无人机光谱影像特征难提取、光谱信息不确定导致的融合效果不佳问题,提出了一种基于梯度一致性约束的无人机多光谱影像融合算法。通过光束平差算法确保地物点坐标与影像投射坐标的一致性,并利用小波变换提取影像特征,结合梯度一致性算法构建目标融合函数,通过迭代运算实现高质量的影像融合。实验证明,经该方法融合后的影像细节清晰、分辨率高且信息完整性好,可为无人机多光谱影像的后续应用提供强有力的技术支持,尤其在环境监测、农业评估等领域展现出广阔的应用前景。

关键词: 遥感, 梯度一致性约束, 无人机多光谱影像, 影像融合, 局部能量, 边缘梯度

Abstract:

A UAV multispectral image fusion algorithm based on gradient consistency constraint was proposed to address the issues of multiple types of ground objects, difficulty in extracting features from UAV spectral images, and poor fusion performance caused by uncertain spectral information. By using the beam adjustment algorithm to ensure the consistency between the coordinates of ground points and the projected coordinates of images, and using wavelet transform to extract image features, combined with gradient consistency algorithm to construct the target fusion function, high-quality image fusion is achieved through iterative operation. Experimental results have shown that the fused image of this method has clear details, high resolution, and good information integrity, providing strong technical support for the subsequent application of unmanned aerial vehicle multispectral images, especially in the fields of environmental monitoring, agricultural evaluation, etc, it has shown broad application prospects.

Key words: remote sense, gradient consistency constraint, multi spectral imaging of drones, image fusion, local energy, edge gradient

中图分类号: 

  • TP227

表1

数据集和实验相关参数"

参数名称参数取值
影像大小256×256
平均时间消耗/s0.21
显色指数95.2
辐射通量/MW0.518
光效/(lm·W-179.26
无人机成像射线/nm104
成像点范围/mm800~1 200

图1

原始无人机多光谱影像"

图2

四种融合方法对比结果"

图3

四种融合方法信息熵值曲线"

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