Top Banner
A new look at IHS-like image fusion methods Te-Ming Tu, Shun-Chi Su, Hsuen-Chyun Shyu, Ping S. Huang * Department of Electrical Engineering, Chung Cheng Institute of Technology, Taoyuan 33509, Taiwan, ROC Received 12 January 2001; received in revised form 11 April 2001; accepted 23 April 2001 Abstract The intensity-hue-saturation IHS) method, principal component analysis PCA), Brovey transform BT) and wavelet transform WT) are the contemporary image fusion methods in remote sensing community. However, they often face color distortion problems with fused images. In other words, they are sensitive to the characteristics of the analyzed area. To investigate this color distortion problem, this work presents a relatively detailed study indicating that the color distortion problem arises from the change of the saturationduringthefusionprocess.Meanwhile,PCA,BT,andWTareevaluatedandfoundtobeIHS-likeimagemergingtechniques. Experimental results for distinct image fusion methods are also demonstrated in this paper. Ó 2001 Published by Elsevier Science B.V. Keywords: Image fusion; Intensity-hue-saturation method; Principal component analysis; Brovey transform; Wavelet transform 1. Introduction With the development of new imaging sensors a meaningful fusion method for all employed imaging sourcesbecomesnecessary.Imagefusionisanovelmeans of combining the spectral information of a coarse-reso- lution image with the spatial resolution of a ®ner image. The resulting merged image is a product that synergisti- callycombinesthebestfeaturesofeachofitscomponents. The bene®t of merged image has been demonstrated in many practical applications, especially for vegetation, land-use, precision farming, and urban studies. For local environmental applications, the high-resolution CAR- TERRA images from the IKONOS satellite can now currently be acquired in two dierent modes: the pan- chromatic Pan) mode with high spatial resolution of 1 m andthemultispectralMS)modewithafourtimescoarser ground resolution. To take the advantage of CAR- TERRAimages,itisimportanttodetermineanoptimum merging approach for the current task. Various methods for image fusion [1±14] have been described earlier. According to their eciency and im- plementation, intensity-hue-saturation IHS) method [1±3], principal component analysis PCA) [2,4] and Brovey transform BT) [2,9] are most commonly used algorithms in remote sensing community. However, the problem of color distortion appears at the analyzed area after transformed by using these fusion methods. Compared to these methods, the wavelet transform WT) with multiresolution decomposition [5±7,10±13] is a relatively new approach. The WT can characterize the local variance at dierent scales due to its changing resolutions in both the spatial and spectral domains. Until now, these methods have only been indepen- dently evaluated by some statistical metrics and have seldom been compared quantitatively with each other, in both spectral and spatial features. For instance, all of the IHS, PCA, and BT can keep the same spatial reso- lution as the Pan image but distort the spectral color) characteristics with dierent degree. In contrast to above methods, the WT is the easiest method to control the trade-o between the spatial and spectral information. However, WT method preserves more spectral infor- mation but looses more spatial information, this needs to be investigated. Under this background, the present work was initiated. A detailed study indicated that the color distortion problem arises from the change of the saturation during the fusion process. Experimental re- sults for distinct fusion methods are also demonstrated in the present paper. 2. The RGB±IHS conversion model Several dierent mathematical representations of the transformation can convert RGB tristimulus values into the parameters of human color perception and vice versa Information Fusion 2 2001) 177±186 www.elsevier.com/locate/inus * Corresponding author. Tel.: +886-3380-3552; fax: +886-3380- 1407. E-mail address: [email protected] P.S. Huang). 1566-2535/01/$ - see front matter Ó 2001 Published by Elsevier Science B.V. PII:S1566-253501)00036-7
10

A new look at IHS-like image fusion methods

May 05, 2023

Download

Documents

Khang Minh
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: A new look at IHS-like image fusion methods

� ��� ���� � �� ���� ����� ������ ������

�� ���� ��� ���� ��� ��� ����� ����� ����� ���� �� ����� �

���������� ��� ��� �� ������������ ����� ����� ��������� �� ������ ������ ������ ������� ���

����� �� !" #����$� "%%!& $���� �� �� $� ���� ��$� !! �'$�� "%%!& ����'�� "( �'$�� "%%!

��������

��� ������� ��� ���$���� )��* ������ '$����'�� ���'���� �������� )���*� +$� �� $�����$� )+�* ��� �� ��� $�����$�

),�* �$� �� �����'�$�$� ����� ������ ������ �� $���� ������� ��������� ���� �$� ��� ���� ���� ����$ ����$��� '$�-����

��� ����� ������� � ���$ ��$��� ��� �$� ������ � � �� ���$���$����� �� �� �����.�� �$��� �� �� ������ ��� ����$ ����$���

'$�-���� ��� ��$� '$����� � $���� ��� ������� ���� ��������� �� �� ����$ ����$��� '$�-��� �$���� �$�� �� ������ �� ��

���$���� ��$��� �� ������ '$���������������� ���� +�� ���,��$� � ������ ��� ����� � -� �� ���� �������$���� �����/����

01'�$������ $����� ��$ ������ ����� ������ ������ �$� ���� ������$��� �� ��� '�'�$�� "%%! ��-������ -� 0��� ��$ ������� +�2�

����� �! ���� ������& ������ ��� ���$���� �����& �$����'�� ���'���� ��������& +$� �� $�����$�& ,� ��� $�����$�

� ���� ������

,�� �� �� ���'��� �� ��� ������� �����$� �

���������� ������ ����� ��$ ��� ��'����� �������

���$��� -������ �������$�� ���� ������ �� � �� �� �����

�� ���-����� �� �'��$�� ����$����� �� � ���$�� $���

����� ����� ��� �� �'���� $�������� �� � 3��$ ������

��� $������� ��$��� ����� �� � '$���� �� ����$����

����� ���-���� �� -�� ����$�� �� ���� �� �� ���'������

��� -���3 �� ��$��� ����� ��� -��� ������$��� ��

���� '$������ �''��������� ��'������� ��$ ��������

���� ���� '$������� ��$����� ��� �$-�� ������� 4�$ �����

�� �$������� �''��������� �� ���� $�������� ���

�0��� ������ �$�� �� 5676� ������� ��� ���

��$$���� -� ��/��$�� �� �� ��8�$�� �����9 �� '��

��$����� )���* ���� ��� ���� �'���� $�������� �� ! �

��� �������'��$�� )��*������� � ���$ ���� ���$��$

�$���� $��������� �� ��� �� �� ����� �� ���

�0��� ������� � �� ��'�$�� � ���$���� �� �'����

��$���� �''$���� ��$ �� ��$$�� ����

2�$���� ������ ��$ ����� ������ :!;!<= �� � -���

����$�-�� ��$���$� ����$���� � ���$ �>������ ��� ��

'���������� ������� ��� ���$���� )��* �����

:!;(=� '$����'�� ���'���� �������� )���* :"�<= ���

+$� �� $�����$� )+�* :"�?= �$� ��� �������� ����

����$���� �� $���� ������� ��������� ���� �$� ��

'$�-��� �� ����$ ����$��� �''��$� � �� �����.�� �$��

���$ $�����$��� -� ����� ���� ������ �������

���'�$�� � ���� ������� �� �� ��� $�����$�

),�* ��� ����$�������� �����'������ :@;A�!%;!(= ��

� $���� ��� ��� �''$����� ��� ,� ��� ���$���$�.� ��

����� �$����� � ��8�$�� ������ ��� � �� ��������

$��������� �� -�� �� �'���� ��� �'��$�� ��������

B��� ���� ���� ������ �� � ���� -��� ����'��

����� � ������ -� ���� �������� ��$��� ��� �� �

������ -��� ���'�$�� /������ ��� ��� ���� ���$� ��

-�� �'��$�� ��� �'���� ����$��� 4�$ �������� ��� ��

�� ��� ���� ��� +� ��� ���' �� ���� �'���� $���

����� �� �� ��� ����� -� ����$ �� �'��$�� )����$*

���$���$����� ��� ��8�$�� ���$��� � ���$�� � �-� �

������� �� ,� �� �� ������ ����� � ���$�� ��

$��� �8 -����� �� �'���� ��� �'��$�� ����$������

���� �$� ,� ����� '$���$ �� ��$� �'��$�� ����$

����� -� ������ ��$� �'���� ����$������ ��� �����

� -� �� �������� B���$ ��� -����$����� �� '$����

��$� ��� �������� � ������� ���� �������� �� ��

����$ ����$��� '$�-��� �$���� �$�� �� ������ �� ��

���$���� ��$��� �� ������ '$������ 01'�$������ $�

���� ��$ ������ ������ ������ �$� ���� ������$���

�� �� '$���� '�'�$�

� ��� ������ ���������� �� ��

�� �$�� ��8�$�� ���������� $�'$��������� �� ��

$�����$����� ��� ��� �$ �C+ $�������� ����� ���

�� '�$����$� �� ����� ����$ '�$��'��� ��� ��� �$��

���$����� 4����� " )"%%!* !AA;!DE

�������� ��$����F�����F��8��

���$$��'������ ����$� ����9 GDDE ((D% (@@"& ��19 GDDE ((D%

!<%A�

�"���� � ����! '������H��������� )���� �����*�

!@EE "@(@F%!FI ��� �$�� ���$ � "%%! ��-������ -� 0��� ��$ ������� +�2�

�9 � ! @ E E " @ ( @ ) % ! * % % % ( E A

Page 2: A new look at IHS-like image fusion methods

:!<�!@=� +����� ���'������� �'���� ���� ����$����

��8�$ ������ �� �� ������ �� ���$����� ������ )�����

�$���� �$ �'��$���� ���$������*� �� '$���$� ����$ ����

�� �� ��� $���$���� '���� ��� �� ����� ���� � ���

����� �� ������� ���'���� �� �� $�����$�������

�� ����$���� �� ����$ ����$��� ��$��� �� �����

������ '$������ � �� �������$� � $� ��� �� �������� -�

��'�$�� �C+;�� ��� �$���� ������� ��� 3$�

�C+;�� ��� �$���� ����� �� � �����$ $�����$�����9

�!

�"

��

!�( !�( !�(

����

"�

�E ����

"�

�E "���

"�

�E

!����

"�

�!����

"�

%

���

��

! �!����

"�

!����

"�

! �!����

"�

�!����

"�

!���

"�

%

�!

�"

�� �!�

2�$��-��� �! ��� �" �� )!* ��� -� �������$�� �� # ��� �

�1�� �� �� ��$����� ���$����� ����� ����� ������� �

�������� �� $ �1��� � ��� ���� �� ��� ��� ��� ���

$���� ��� ��� -� $�'$������ -�9

� � ���! �"

�!

��� � ��������������������

�!" � �""

� �"�

���$������ �� ��� $��� �� �C+ ��-� ���� �� ��$

�.���� '���� �� '�$����� � �� ��1���� $������ ��� ��

�$���� �1�� ���� �� �� �$�� ���� �� �� �C+ ��-�� ��

����� � ��������$ �C+;�� ��� �$���� ����� ��� -�

$�'$������ -� :!<=9

� � ��� �� ���( �(��

� � ����!��� �� ����

"�� ����!��� �� ����

� � �"�� �� ���"�������������������������������������������������������

��� ��" � ��� ����� ��� �

�(-�

� � !� (������������ �� �

� �(��

����� �� �C+;�� ��� �$���� ������ ��8�$ ������ ��

���$ $�'$��������� ��$ �� ���$����� � )!* ��� )"*�

'�1��� ��� ���������������������������

�!" � �""�

�� � �� ���� ���$����

���� ����� �� ����'����� �� �� ������� � ����� '�1��

'���� ��$� � ���$���� -�$$�� �� �� �� �'���� 4�$ ��

��� �$���� ����� �� )(�*� )(-* ��� )(�*� '�1��� ���

���������������������������

�!" � �""�

�$� ������ �� �� ��$���� �� � ��

�$���� ���� ��� ���$���� ����� '$�'�$����� � ���

��� ���������� J����� �� �� $������ -����� )!*� )"*�

)(�*� )(-* ��� )(�* �� � -��� $�'�$�� -� K����� � ��� :!E=�

� � ���������� �� ����� ����� !���"

�� ���'�$� �$���� ����� ������ ������ �� �C+;

�� �'���� �� 3$� ��$����� � �������� ����� ������

����� ������ ����$���.�� �� )C��*� +� ����� C���

�� ��� $�������� ������� ���'���� )�%* �� �� �'���

�� $�'����� -� � �$�� �� �� ����� ��� �����$ �'����

$�������� )����* ��� $�����$��� -��� ��� �� �$������

�C+ �'��� ��� �� �$������ � ��� � ���'����� �� )"*�

��� ���

%��� !9

�%�!%�"%

� �!�( !�( !�(

����

"�

�E ����

"�

�E "���

"�

�E!�

���

"�

�!����

"�

%

�%

�%

�%

�� �<��

%��� "9 �% �� $�'����� -� �����

%��� (9

����

����

����

� �! �!�

���

"�

!����

"�

! �!����

"�

�!����

"�

!���

"�

%

�����!%�"%

�� �<-�

���$� �%� �%� �%� �%� �!%� ��� �"% $�'$���� �� ��$$�

�'������ ����� ��$ �� $���.�� �$������ �����'��$��

������ ����� ����� ��� ���� �$� ��$$��'������ ����� ��

�� ����� �������

J�$���� ��'�������� �� �� C�� ����� �� )<�*

��� )<-* $�/��$�� ����$��� ����'������� ��� �������

�'�$������ ������ � ���'��������� ���>����� ��

�� ���' � ���'��������� �>���� ����� ����� ��

���$����� $�����$������ )<�* ��� )<-* ��� -� $�

�$��� ��

����

����

����

��

! �!����

"�

!����

"�

! �!����

"�

�!����

"�

!���

"�

%

�% � ����� � �%��!%

�"%

�! �!�

���

"�

!����

"�

! �!����

"�

�!����

"�

!���

"�

%

�% � �

�!%

�"%

��% � �

�% � �

�% � �

�� �@�

���$� � � ���� � �%� 0/� )@* ���� �� �� ����� �����

������ ����� ������ ��� -� ������ �-����� �$�� �� $�

��.�� �$������ ����� ��%��%��%��� ���'�� -� ��������

������ �� C�� ����� ��� -� ��'������� �>

�������

� '$�-��� �� �� C�� ����� )��� ���� ���� ���$

����� ������ ������* �� �� �� ����$ �� �� ����� ���

-� ������� ��$��� ������� ���� '��������� �� �$���

�� ����$ ����$��� '$�-��� ��$� ���$� 7���$��� '$�

���� �1'�$����� ���� �������$�� ��� '$�-���� ����

����� �� �� ���$���� �� ������ ����� -� ����� 0/�

)<-* �� �����$ �$ ����$ ��� �� �$������ ���� �� ��

�����'��$�� ������ ��$������� �� 0/� )<-* �� ���

���� �$�

!AD �&"'& �� �� ��& ( �������� )���� * +*��,- ,../,01

Page 3: A new look at IHS-like image fusion methods

����

����

����

� �������������

���!�

���

"�

!����

"�

�!����

"�

�!����

"�

���

"�

%

�!%�"%

�E�

$� ���� �� -�� 2 ��� % ��3��� -� )"* �$� '$���$ ��

��$��� ������� +� ��-������ ����� ����� ��� ���� ���

)!*� ���� �$� �� ��� �!� ��� �" $�$��� �/��� �!%� ���

�"%� ���$���$�� �� ���$���� '$���$ ��� '$�'�$� �� )<-*

'$������ � ����$�� ��� ��� ���$���� ����� ��$ ��

��� )�����* ������ � �������� ��'�$������ �� �� ��

-���� ������

�� ����� �$ ��� �� ��� ��� ���$���� ������

��$��� �� ����� ������ '$������ � �� 0/� )@* ��� -�

��-����� ��� 0/�� )(-* ��� )(�* ��� �� �������

��3��� -���$� ��� -� ���'��� 4�������� ����� �������

� �� 0/� )(-* ��� -� $� ��������� ��

� � �"��% � �� � ��% � �� � ��% � ����"�

���%

��

� �� � ��% � ���" � ���% � �� � ��% � ���

� ���% � �� � ��% � ����!�"

� �"�% � �% � �%��"������������������������������������������������������������������

��% � �%�" � ��% � �%���% � �%�� � �%� �A�

0/� )A* �������� �� �� ��� � ��$ �� ����� �����

����� 0/� )(-* �� ���������� ����� �� ���� �� �� �� ��

�$������ �����'��$�� ����$ ������ ���� �% �� $�'�����

-� ����� ���$���$�� �� ��� ���� �� ������ ����� -� 0/��

)<�* ��� )<-* �� ������ ��$$��� � ���$��� -� ����� 0/�

)(�*� �� ���$���� ���� ��$ �� $���.�� �$������ ����

�'��$�� ����� ��� -� �� �� -�

�% � !� (%

�% � �% � �%

� �% � %

�%� �D��

���$� % ������ �� ������� ���� ����� �%� �%� �%�

+� ��-������ � ��� ��$$��'������ ������� ��� 0/�

)D�*� �� ��� ���$���� ���� ��$ �� ����� ����� -�

�����

� � !� (�����% � ���% � ���% � ���% � �% � �% � (�

� !� (�% � ���% � �% � �% � (�

� �% � %

����� �D-�

6- ������� �� ���$���� ���� ������� ���� ���� � �%�

��� ��8�$���� -����� ���� �� ���$���� ����� ��

�� � � � �% ��% � %

����

� �% � %

�%

� ���% � %��

���� � �%� �?�

����� % �� �� ������� ���� ����� �%� �%� ���

�%� �% � % �� 0/� )?* ��� -� '���� �� ������ �� ��

����� � �� � �� '���� � ��� ��� �$��� �����/������ � ��

�$����� �� �� ����$ ����$��� '$�-���� ����� ���� $�$���

�/���� �%� � �� �� ����$���� �/��� � .�$�� � ��� '����

�� ���$���� ���� ��� �� �� ����� ����� �� ��8�$��

�$�� �� ���$���� ���� )�%* �� �� $���.�� �$������

�����'��$�� ������ ���$���$�� �� ����$ ����$���

'$�-��� �''��$��

# � ��$ ���% �� ��&��%� ����� �����

3&,& �2% ����� ����

��� �� :!;(= �� ��� �� �� �����'$��� ����� ������

������ �� �� $���� ������� �������� ��� ��� -���

��'����� �� � �����$� '$�����$� �� ���� �����$����

'�������� ����$���� � �� ������ �$�����$� ����$�-��

�� �� '$� ���� ������� �� ���� �� �� �� �� ��$�����

����� �� C�� ���� ���� �� $�'����� -� �� ���� $��

������ ��� ������ 4�������� 0/� )@*� � ���'���������

�>���� �� ����� ����� �� ���$����� $�����$

����� ��� -� �� �� ��

����

����

����

��

! �!����

"�

!����

"�

! �!����

"�

�!����

"�

!���

"�

%

���

�!%

�"%

��

�% � �

�% � �

�% � �

��

�!%����$� � � ���� �%�

B��� ���� ��� ���$��$�� $������.�� �� �� ��

�$��$ �$�� ����� -������ � ��'���� � (� ( ��$�1 ��

�� $�����$� ��$���� � ��$� �� �� ����� '$�'����

��$��� ���� �� ���� �� �� ��� ���'���� ��'�-���� ��$

����� ������ -� ���� �� �-���� � �1��� $��������

�$�� �$��$ $�����$������ � �$-�$�$� �$��$� ��� ���

� � �� � �� �!!����$� �� ������ �� $���.�� ��'�$�'��$�� �$ ����

�'��$�� ����� �� -��� �� � � ���� ��

� � ��!� ��

��! ���� ��� � $�'$����� �� �$��$ �$ ��

���-�$ �� -�����

���� ������ �����/��� ��� �� �$-�$�$� �$��$ �$�

�� �������� -������ ��� ��� ������ ������ �����$

�$��$ $���� ������� ������ ���� ��'�$�'��$�� �$ ���

��'��$�� ������ ��� ��$� ��� �$�� -�����

3&*& 4�5�� �������

��� +� �� � ���'�� ����� ������ ����� �� '$�

��$ �� �� $���� � �'��$�� ���$�-����� �� ���� '�1��

-� $�'����� �� � �$��� -$������� ��� �� ���� $�����

��� '����$����� ������ +� �� ��3��� ��

����

����

����

�� � �

�%

�%

�%

�� ���

�%

�%

�%

�%

�� �!"�

���$� � � �����%� �� � ����� �� ���$���� �8�� ��

��� $�����$�� 0/�� )!* ��� )"* ��� -� ��-����� ���

0/� )!"* � �-��� �� �� ���� ��$� �� �������9

�&"'& �� �� ��& ( �������� )���� * +*��,- ,../,01 !A?

Page 4: A new look at IHS-like image fusion methods

����

����

����

� � � �! �!�

���

"�

!����

"�

! �!����

"�

�!����

"�

!���

"�

%

�%�!%�"%

�! �!�

���

"�

!����

"�

! �!����

"�

�!����

"�

!���

"�

%

���

� � �!%� � �"%

�� �!(�

0/� )!(* ������$��� �� ������� �� ��� ��$ ��

����� ����� ����� +� �� ���������� ���� �$� �� ��

�$���� ���� �� ������� �$�� �% �

� � � ��������������������

�!"% � �""%

� � � �%� �!<�

� �����$�� -�� �� �� ��� +� �$� �����$ �����

������ ������ ���� ���' �� ���� �'���� $�������� ��

�� ��� ����� -� ����$ �� �'��$�� )����$* ���$��

�$������ ,��� �% �� $�'����� -� ���� �� ���$���� $�

��������' ����� ��� +� ��� C�� ��� -� �� �� -�

�% � � � � ��$ �� �� ��� C�� ����� �!@����

� � �" � � ��$ +$� �� $�����$� ��� C�� ������

�!E������/������ �� ����$ ����$��� '$�-��� �� �� ��$�

$������ -� �� +� ��� ������� -��$ -� �� �� ������

3&�& 6��� ���� ������� ��������

��� ��� �����/�� :";<=� ���� ����� �� �� 5�$�

����;K�� � $�����$�� �� � ����$$������ ������ ����

��$ �$���� ��''��� ��� ����$����� �1$����� �� $�

��� ������� ����� ���� �� '����-�� � ��$� � �� �$

������� ����$ ���$����� ����� ��$ ��� ����� ��

�� �� -����9

��!

��"

��(

� ��!! �!" �!(

�"! �"" �"(

�(! �(" �((

�%

�%

�%

� �!A��

� � ���! ��(

��"

��� � ����������������������������

��"" � ��("

� �!A-�

��� ��� ��� ���$���� ��3��� ��$� �$� ��8�$�� � ��

�� ����� �� 0/� )"*� ��� $�����$����� ��$�1 �

���'���� �� �$� ���� ������� �� �� ����� ���$� �� ��

�� �$����� ��$�1 �� �� �C+ ���$�� K� � $�'$�����

�� �� �$����� ��$�1 ��� ����$�� �$�� ���� ��� ��

$�����$����� ��$�1 ����3�� �� $���������'

���� � �� �!D����$� � � ������!��"��(� �$� ����� ����� ��$$��'���

��� � � ��� � ������� �$��$�

��� '$�����$� � ��$�� �� �C+ ��� �� ��� �����

����� �� ��� ����� �� ������$ � �� �� �� ��

������ ��� ��� �� 3$� ���'���� )��!* �� �� ���

�'��� �� $�'����� -� �� ��� ����� ��� $�$�����$���

-��� ��� �� �$������ �C+ �'���9

����

����

����

� ��!! �"! �(!

�!" �"" �("

�!( �"( �((

���

��"

��(

�� �!?�

����� ��� ��'���� �� �� ������ �$��$ ������� ��

�� ���� � � ����� �� ����$ �8�� �� �� ��� ������

��� �� ��� +� ������ -������ � ��>��� ����

4�$��$��$�� � �� ��$� � ����$�-� �� $�����$�����

���$���$����� -� ����� �� ����� ���$� �� �� ��$��� ��

��� � ���� ����� ��� ����'����� $�����$�� '�����

5K $�����$� )�5K�* :!A= � �����$�� ��� ������� ���

�5K� �� $�'$������ -�

���!

���"

���(

� �!�( !�( !�(!�" % �!�"�!�< !�" �!�<

�� �"%�

� � ������$ �����$� �� �5K� ����� ������ ��� -�

����$���� -� $�'������ �� 3$� ���'���� )���!* -�

���� ��� ���

����

����

����

� �! ! �"�(! % <�(! �! �"�(

���

���"

���(

����

���

���

��! �"�(% <�(�! �"�(

���"

���(

��% � �

�% � �

�% � �

�� �"!�

���$� � � ���� ���!�

� ��� ������ �� ����� ���$ �$���$�� �� � $���

�����'��$�� ����� �$� ������$ � �� �� �� $�����$�

��$��� �� 0/� )"%*� ����� ��� �� � �� ���� .�$� �$������

���-�$�� ������� 0/� )!?* ��� -� �''$�1����� � ��

��������� ��$�9

����

����

����

� ��!! �"! �(!

�!" �"" �("

�!( �"( �((

���

��"

��(

����

���

���

���"! �(!

�"" �("

�"( �((

��"

��(

����

���

���

���"! �(!

�"" �("

�"( �((

��"

��(

��% � �

�% � �

�% � �

�� �""�

���$� � � ���� ��!� ���� �$� ��� � ��� ����

���� �� 3$� ����� ���$ ��!! �!" �!(� �/���� �

�!�( !�( !�(��+� �-��$ ��� 0/�� )"!* ��� )""*� � ��� -� ���� ��

-�� ������ ��' �� ������$ �'���� $��������� -�

��� ��8�$�� ���$���� ����$���� ����$���� � 0/�

)"!*� �� 3$� ���'���� )���!* �� �5K� �� L�� �/���

!D% �&"'& �� �� ��& ( �������� )���� * +*��,- ,../,01

Page 5: A new look at IHS-like image fusion methods

� �� ������� ���'���� �% �� ��� ��� ��� �� �8��

�� ���$���� $������ �� �5K� ��� �� �� �� ����� ��

���'�$� �� ����$ ����$��� �� �5K� ��� ��� �������

�� ��� ��$���� ���'�$� �� ����� �� � ��� �� J�� �

�� ��� �� ���! $�'$����� �� ���� ����� �� �� ���

$�������� ����$ ����� ����� ��! ����� ��$ �� ��$���

�$����� ������ ���� ���� � �� ������$ ��� � �������! ����� �� ��$� �'���� ������ ��� ���!� � ���$

��$��� ��! ��� ������$ ��$$������ ��� �� ��� ������

���� �$����� ��$��� ��� ��� �.M� �1'�$����� :"=�

������ ��� ������ ����$� �� �'��$�� ���$���$�����

���� -������ �� ���$���� ���� �� �� ��� �� ��

������� ����� ���� �$�� �������

3&3& 7�5���� ����� ����

�� � '���$��� ��������� ���� �� ��� -���� ���

��� �� � -��� $������ �� ���'�� ��$ ������ ��� �����

'$��������� ��$� $������� �� ���� �� � ��$�� '���

��� � $��� �� ����� ������� ��� �$������ '$����'�� �� ��

�� ��� ����� ������ �� � �� �� -�� $��������

����� ���$��� �� �'��$�� ������ �� �� ������

��$� ����$��� ��� '$����'�� �� -���� �� ����$��������

�������� '$� ���� -� �� �� ��� $�����$�� :!D=�

��'���� �� ���� ��$ ����� ������ �$� ������� ������ ��

����� �'���� ����� �� ����� ��.� �� ���� ������ � �

'���$ �� "� �� $���� � ��� $��$������ #�$�� � ���

:A;!!= '$�'���� �� NN�� $���MM ����$��� ��� �( ��-��

�'���� ������� ��� �� � �$�� �� �� �����'������

��$ �� ����� �������

�� NN�� $���MM -����� �� ��� ����� ������ ��� -�

�����'������ -� �� ��8�$�� �''$������� ����� ��-��

���� ��� ����� � �''$������� ,� ��� ��-������

����� ),�* :A�!%�!!= ��-����� �� ������ �� ����

�'��$�� ������ -� ���� �� �� '����$����� ������ ���

��� ���-���� ��� ��� �� $������� �����'��$�� ��

����� ��� ���

����

����

����

���$

�$

�$

��

��!

���

��!

���

��!

���

��$

�$

�$

��������

� �"(��

����� ����3��

��� ��

��!

��� � ���$ � �� � ���$ �"(-�

���

�%

�%

�%

���$

�$

�$

��

��

��!�����

��!�C���

��!�+�

���$

�$

�$

�����C�+

�� �"(��

���$� �� ���

��! ��� � ���� ���$ ������ �� ����

$�������� �� ��� '����� ��� ���$ �� �� ����� �$����

�� ���� � ���� �� ��� -� $���$��� �� �� �'���� ������

�� �� ��� ������ ��� �C ��� �+ �$� �� �������� � �� ��

������ �� �� �%� �%� ��� �% ������� $��'��� ���� �$� �$

��� �$ �$� �� $������� �����'��$�� �������

� �� ,� ��� ����� � ),�* ����� :A�!%;!"=� ��

�������� � �� �� ������ �� '����$����� ����� �$� ��

$���� ����� � �� �����'��$�� ����� �� �������� ����

�� $���� ��� �� ���� ������

����

����

����

� ��%

�%

�%

��������

�� �"<�

�� � ����� �� �8�� �� ���$���� �� �� ,� �����

������� 0/�� )!* ��� )"* ��� -� ��-����� ��� 0/� )"<*

� �-��� �� �� ���� ��$� ����� �� �� �� -����9

����

����

����

� ��%

�%

�%

��������

�! �!�

���

"�

!����

"�

! �!����

"�

�!����

"�

!���

"�

%

�% � ���!%�"%

�������������

���!�

���

"�

!����

"�

�!����

"�

�!����

"�

���

"� ���

%�

�!%�"%

� �"@�

���$� ���� � �% � ���

���$���$��������� 0/� )"@* �������� �� �� ,�

����� ���� �� ��� �� ��� ����� -� ���� � $�'���� �%�

���� �/����� ������� �� �� �'���� /����� �� ��

��$��� ����� -� �� ,� ����� �� �- ������ ���� ���

���� -� $�������� ������� ����� �� �'���� ������

�1$���� -� ���� �$� ������ ���� ��� ���� �� �� ���

4��� !� ��� '����$����� ��6� ������

�&"'& �� �� ��& ( �������� )���� * +*��,- ,../,01 !D!

Page 6: A new look at IHS-like image fusion methods

4��� "� )�* ����$ ���'���� �� �� $���.�� ��6� O� ������ ����$ ���'���� �� �� ����� ����� ����� )-* ��� )�* +�� )�* ���� )�* ,�� )�* ,��

!D" �&"'& �� �� ��& ( �������� )���� * +*��,- ,../,01

Page 7: A new look at IHS-like image fusion methods

������ � ���$�� � �� ���$ �� ���� ������� ��

���� �� �� �� ,� �� ��L���-�� $���$ ��� � 31�� �����

��� ��$��$ �� ���� �� ��� �� ��$� �'���� ����� ��

�� ���� $�������� '����$����� ����� �� ��-�����

��� �� ��$��� ����� ��� '$������ ��$� ����$��

���$����� ��� ��� �$���

6� �� ���$ ����� �� ,� ����� ��-����� ��

������ �� ����$ ����� -� ���� �� '����$����� ��

���� ���� �$� �� �1$� �����'������ �� �� ����$

����� ��� �� ��$��� � �����$ ������ /������ ��

�$��� ��� ���� �����$ ����$ ����� ���C�+ �� 0/� )"(�*

�� ��-����� ��� 0/� )D-* ��� �� $���� �� �� ��

-����9

�,� � !� (�����$ � ����$ � ����$ � ���

�$ � �$ � �$ � (��

� !� (� % � ���

�% � �% � �% � (�� � ��� � �C � �+�

� � � % � �

���� � �� � �

%

����

� !� (�����% � ����% � ����% � ����% � �% � �% � (��

� �,�� �"E�

���$� � � ��� � �C � �+��(� % �� �� ������� ����

����� �$� �$� ��� �$�

�����/������ �� �� ��� ������ $� ��� �� ��

NN����� �MM ����� �� �� � ���'��� ���� ��� �>���� ��

���� '$����� ��� �� NN��-������MM ���� ����� ��

NN����� �MM �� ��� ����� ��$ ����� ������ ���� ��

�����'��� �� �����'��$�� ����� -� L�� ��� ��

������ �� '����$����� ����� ��� �� �����'��$��

������

' ()*��������� �������

��� ��� ������ �''���� ������ '$�����$� �� ��

��$���� �� '����$����� ��6� ����� ��� �$�� ����$

��6� �����$� �$ �����'��$�� K�7J��� �� ����

�$�� ��� 3$� �1'�$���� '$����� �� �1��'�� �� � �����

��6� ����� � �������� �� ����$ ����$��� '$�-����

��� �� ������ ���� ��$��� �������� � !% � $��������

'����$����� ����� ��� �$�� "% � ����$ ������ �� �

$�$�� �$�� �� ��������� ������ �������� �� ��$�� <�

!??< -� �� ��6� �������� ��� ��.� �� �� �� ����� ��

@!"� @!" '�1��� ��$ �� '����$����� ����� �� ���

'����� �� 4��� !� 4��� ")�* '$����� �� $���.�� �$��

����$ �����$�� 4���� ")-*;)�* �����$�� �� ������ $�����

-� ��� +�� ���� ,�� ��� ,�� $��'��� ���� +� ���

����$��� �'���� �8�� � $� ���� �� �� $����� �� ��

�$�� ��$��$ ������ )��� +� ��� ���* ���$� ��

������$ ������� �� �$� ������� �$��� ��� �� �� �$� � �

��� �� �� ����� ������ ���� ����� ��� ���� �$��

������� ���� �$� ���� �� �� �'���� ������ �1$����

-� �� �� ��� -���� ������ �$� ���� ���'�$�� � ��

�$������ ����$ ������ 4��� ")-*� �� ����$ �� �� �����

������ �-����� -� �� ��� +� �� �- ������ ����$��

)��� $�� ��$������*� J���$��� �� �� �'��$�� ���$��

�$����� $������ -� �� +� ����� �� �� ���� 6� ��

���$ ����� �� ���� ,� ��� ,� ������ '$� ���

���� ����$ �8��� ��� $�� �$��� �� ���� �$�� ������

�� � ����� �� ���� ����$ ��� -$������� �� ���� ��

�� �$������ �$�� ����$ ��6� �����$�� ���������� ��

����$ �� �� $��������� �$��� �� ����� ���������

� '$����� �� /������ � ������ �� � -��� �����

�� ��$$�� ���$��$� � � ����� �� '�$��$����� ��

�$���� ����� ������ �����/���� ��� �� �� � �������

��-�� !

��� ��$$������ ���>����� -����� �$�� ����$ )�� C� ��� +* $���.��

��6� ������ ��� ������ ����� -� ������ ������ ��� ���$ � �$���

�����

� C + � �$���

�� %�AE?" %�DD"< %�DE@A %�D(?!

+� %�@%?@ %�DA@! %�DAD! %�A@<"

��� %�D(!@ %�DD(E %�?%(? %�DA(%

,� %�?A%< %�?A@? %�?A!? %�?A"A

,� %�?@D? %�?E@! %�?@@? %�?@??

��-�� "

��� ��$$������ ���>����� -����� �� '����$����� ����� ��� ��

������� ����� �� �� ��$��� �����

�� +� ��� ,� ,�

%�?D<D %�??@@ %�?@A" %�D@@( %�DD!%

4��� (� ��� '����$����� 5676� ������

�&"'& �� �� ��& ( �������� )���� * +*��,- ,../,01 !D(

Page 8: A new look at IHS-like image fusion methods

4��� <� )�* ����$ ���'���� �� �� $���.�� �����'��$�� 5676� ������ ����$ ���'���� �� �� ����� ����� ����� )-* ��� )�* +�� )�* ���� )�* ,��

)�* ,��

!D< �&"'& �� �� ��& ( �������� )���� * +*��,- ,../,01

Page 9: A new look at IHS-like image fusion methods

�� -���� �� ����� �1��������� � ��� ��$� �� ��� ��

��$$������ ���>����� -����� �� �$������ $���.��

�$�� ����$ �����$� ��� �� ��$��� �$�� ����$ ����� ��

�� ����1 ��$ �� ��$$������ �� �'��$�� /������ 4�$

�'���� /����� � �������� �� �� � ��������� �� ��$

$������ ���>����� -����� �� '����$����� �����

��� �� ������� ����� �� �� ��$��� ����� �� �����$

����1� ��$$������ ���>����� ��$ ��� ���� 3 � �����

������ ������ �$� ��'���� �� ��-��� ! ��� "�

��-�� ! ������$��� �� ��$$������ ���>����� -�

���� �$�� ����$ )�� C� ��� +* $���.�� ��6� ������

��� ������ ����� -� ������ ������ ��� ���$ � �$���

������ ������� ��� �� ���� ����� �� �� �� � ����

��8�$����� ��� ��� -� ��'�$��� ��� �� ������

�$��'�� ��� 3$� �$��' �������� �$�� ������� ���� ���

+�� ��� ���� �'�$ �$�� �� ��$� ����� ��� �����

�$� �$���� %�A;%�?� ��� ������ �$��' ������� �� ��

�� ��� ����� ������ ������ ��� ���$ ����� ���

�$���$ ��� %�?@� ����� ��$��� �$��� ��$ '$� ����

���������� �� �� ����� ������ -� ��� +�� ��� ���

�� � ����$ ����$��� '$�-��� � ���� ���$�� -�

�� ��� ������ ��� '$���$ � �� �'��$�� ���$���$�����

-��$� ��-�� " �������� �� �'���� ��$$������ ���>

����� ��$ ���� 3 � ����� ������ ������� ��$��������

�$��'� �� ���� �� �-��� �$� �������� -� ���$

'$�'�$��� �$� /��� ��8�$�� )�� �''���� �����$*� ���

��$$������ ���>����� �� �� �$��' �� ��� +�� ���

��� �$� �$���$ ��� %�?@ ����� ���� �� ,� ��� ,�

�$� �$���� %�D;%�?� � �����$�� ���� �� �$��'� $�'

$���� �� ������ �''$������ ��� ��8�$�� �$����

��� �$��-����� ��� ��� +�� ��� ��� ��� '$���$ �

����� ��� �� �'���� ����$����� �� ��� ��� �� ��

����� ����� -� ��� ���� ����$ ����$��� '$�-����

����� �� �� ��$� $������ -� +�� ���$��� ���� ,�

��� ,� ��� '$���$ � �� �'��$�� ����$����� ��

�����'��$�� ������ �� � -� '$����� -��$$�� �����

������� ������$ $����� ��$� �-����� �� �� ���������

�1'�$�����

��� ������ �1'�$���� �������� �� ��� ������ ��

-���� �� �� ��� ����0��� ������ ��� �� �������

� ! � $�������� '����$����� ��� �$�� < � ����$

������ �� +��L���� ����� ��$� �������� �� 6��-�$ ""�

!??? -� �'��� ������M� 5676� �������� 4��� ( ���

'���� �� �� '����$����� ����� ����� 4��� <)�* '$�

���� �� $���.�� �����'��$�� ����� )����� �� C ��� +

-���� ����*� ���������� 4���� <)-*;)�* �����$�� �� ��

���� $����� -� ���� 3 � �����/���� ��� ��$$��'������

��$$������ ���>����� �$� �-����� �� ��-��� ( ��� <�

���'�$��� ���� �� �1'�$������ � ��� -� ���� ��

�� ����� ��� /������ � $����� �$�� �� ���

�0��� ����� �$� ������$ � ��6� ������ �������

$����� �� ��$$������ ���>����� ����� �� ��-��� ! ���

" ��� $��'�� � ��-��� ( ��� < �$� ��8�$��� �� �$��'

���-�$� ��� ���$ '$�'�$��� �� ���� ���$ �-��� �$�

���������

� ��$� ������� ���'����� $� ���� �� ������� ��

�'���� /����� �� �� ��� +� ��� ��� �$� �����

��������� � ��-�� ��������� ���� �1��� �� �� �'����

������ �� �� ��� ����� �� ��� �$� ���� ��� �� �'����

������ �� �� ��� ����� �� �� ��� +�� ���$���$�� ��

�'���� /����� �� �� ��$��� ����� -� ��� �� �������

��$�� ��� �� -� �� ��� +�� ���������� �� ���

�$��� �� �� �'��$�� ���$���$����� -� +� ����� ��

�� ������ ��� �� ���� -� ��� ����� ����� ����

$�������� ������� 4�$��$ �1'�$����� ����� ��

��6� ��� ����0��� ����� ���� $���� ������$ ���

��������� ��� �'���� �� �� �����'������ ��$ �� ,�

-���� ����� ������ � �� �� -�� $�������� �����

���$��� �� �'��$�� ������ �� �� ����� �� �$�� �

���$� ��$� �$ ���� �� ��� �� �����'������ ���� � �

������$���� �� ����$ �'���� /����� �$ �'��$��

���$���$������

+ ,����������

2�$���� ����� ������ �����/��� �� � -��� ���

����� � ��$�� ��8�$�� �����$ ���� ,�� �� �� ��

�'��� �� ��� ������� �����$�� ���� �$� ����� ������

-������ �� ��'�$�� �����/��� ����� �� ��'�-�� ��

/������ ��$���� �� ����� � ����� �� ��� ����� ��

����������� '$���$ ��� ��� ����$������ B��� ����

���� �����'�$�$� ������ �� � ���� -��� ����'��

����� � ������ -� ���� �������� ��$���� ��� �� �

������ -��� ���'�$�� /������ ��� ��� ���� ���$� ��

-�� �'��$�� ��� �'���� ����$��� �� � ����� ����

������� ��� ��$� ��$� �$�� �������� �� ����$ �'���

�� ������ ��� '$����� � $���� ��� ������� ���� ����

����� �� ��� �� �� ��� +�� ���� ��� �� ��� -����

������ ��� -� $���$��� �� �� �� ���� ������ ,�

���� ������� �� ��� �� � ����$ ����$��� '$�-���

�$����� �$�� �� ������ �� �� ���$���� ��$��� ��

������ '$������ 01'�$����� ��� �� �$�� ��6� ���

����0��� ��� ��� ���3$��� �� �� '$�'����

��-�� (

��� ��$$������ ���>����� -����� �$�� ����$ )�� C� ��� +* $���.��

5676� ������ ��� ������ ����� -� ������ ������ ��� ���$

� �$��� �����

� C + � �$���

�� %�A(A< %�A""" %�E?!E %�A!A!

+� %�A%(( %�E?D" %�A(?? %�A!(D

��� %�A!E" %�A"%E %�A@%? %�A"?"

,� %�?%(A %�D?AD %�DDD? %�D?ED

,� %�D?%A %�DD<" %�DA"" %�DD"<

��-�� <

��� ��$$������ ���>����� -����� �� '����$����� ����� ��� ��

������� ����� �� �� ��$��� �����

�� +� ��� ,� ,�

%�???A %�???" %�??A! %�DDA% %�D?D%

�&"'& �� �� ��& ( �������� )���� * +*��,- ,../,01 !D@

Page 10: A new look at IHS-like image fusion methods

���'���� �$� ������ $����-�� ��� ���� ��$ � �� � $���$

���� � ������ ��� ����$���� ��$ ����� �������

��%��$�� �������

��� ����$� ����� ���� � ���� �'��� ������

���'��� ��$ '$� ����� �� 5676� ���� ,� ����

���� �� 7������ ������� ������� �� �� ��'�-��� ��

����� ��$ 3������� ��''�$ ����$ ���$�� 7�� 7��

D? ""!( 0 %!< %!(� 4������� �� ����$� ����� ���� �

���� �� ��������� $� ����$� ��$ ���$ �������

����� ���'�� � ��'$� � �� '�'�$ /����� ��� '$����

�����

�� �������

:!= ,�#� ��$'�$� ���� K��������� ��,� 5����$� ��� ��� �� �������

��� ���$���� $�����$������ ��$ ��$���� ��6� '����$�����

��� �����'��$�� ����� ���� �����$���� 0��� ����� �������

@E )!??%* <@?;<EA�

:"= ���� ��� �. #$�� ���� ������ #��� ����$���� ���'�$���� �� �$��

��8�$���� ������ � ��$�� ����$�������� ��� �����'��$��

���9 K����� �� ��� ��6� '����$������ �����$���� 0���

����� ������� @A )!??!* "?@;(%(�

:(= 0� 5������� ��J� �����'� ��� ��� �� ������� ��� ���$����

$�����$����� ��$ '$������� ����$ ������ $����� ������� ����

�$���� 0��� ����� ������� E% )!??<* !(E?;!(A<�

:<= ���� ��� �.� ��P� 5��$���� 01$����� �'��$�� ���$�� ��

K����� ������ ��''�$ ����� ��� ����� ������ � '$����'��

���'���� ��������� �����$���� 0��� ����� ������� @@

)!?D?* ((?;(<D�

:@= �� +����� �� +���� �� �������� K� ,���� �� ������� B���� ��$���

$������ 3��$ -���� ����� �� ���� �����'� ��$ '$������� !% �

K����� �����'��$�� ������� �� #� ����� ������� !? )!??D*

"((!;"(<(�

:E= �� �������� K� ,���� 4����� �� ���� �'���� ��� �'��$��

$�������� ������9 �� ���� �����' ��� �� ��'����������

�����$���� 0��� ����� ������� EE )"%%%* <?;E!�

:A= 7� #�$��� 6� O� ��$� 4� 6�� �� �� ��-�$� �� 2������ �� ������

����$�������� -���� ������ ������ ������ ��� ����� � �� ���

�����'������� 000 �$���� C������ ����� ������� (A )!???*

!"%<;!"!!�

:D= �� ����� #�K� 2�� C����$��� ���������$ ����� ������ �� $����

�������9 �����'�� ������ ��� �''��������� �� #� �����

������� !? )!??D* D"(;D@<�

:?= 0� ��''�$ @�% ����$����� 0�$� �����$�� ��''��� �� K��

!??@�

:!%= J��� P����� ����$�������� �� ��� �����'������ ����� ��$��

�� K����� ������� ��''�$ ��� ��6� '����$����� ����

�����$���� 0��� ����� ������� E" )!??E* !%EA;!%A<�

:!!= 7� #�$��� 6� O� ��$� 4� 6�� �� �� ��-�$� ����������� �����

������ ��� $�����$����� ����� �� ���� �''������� �

��6�� K�7J��� ������� 2���� ��$��� <! )!??A* (@!;(@A�

:!"= +�C� J�'�$� #� C�$��� #��� ������$�� C� ������ ��� ��� ��

����$�������� �������� ��� �� ���� $�����$� ��$ ��$����

��6� '����$����� ��� �����'��$�� ����� ���� �����$����

0��� ����� ������� E" )!??E* !%@A;!%EE�

:!(= �� �������� K� ,���� ��� �� ��� $�����$� ��$ �������� ��

$������ ������ ������� �� #� ����� ������� !< )!??(* E!@;E!?�

:!<= ���� C��.���.� ��0� ,����� J����� ���� �$��������� �������

,������ �������� ��� !??"�

:!@= ,�5� �$�� J����� ���� �$��������� ������ ���� ,����� 7��

P�$�� !??!�

:!E= ���� K������ �� +���� ��#� C���-� 4���������� �� $�� ����$

����� '$��������� �$��� �� ����� ���$� ���������� ! )!??%*

A?!;A?@�

:!A= ���� ��$������ K�C� ���'�$�� ���'��$ ��� ��-� 2������

������� ,������ �������� ��� !??"�

:!D= �� ������ � ,� ��� ���$ �� ������ �$��������� �������� �$����

7�� P�$�� !??D�

!DE �&"'& �� �� ��& ( �������� )���� * +*��,- ,../,01