2026年多源遥感影像融合处理技术专题试卷及答案

2026年多源遥感影像融合处理技术专题试卷及答案一、单项选择题（每题1.5分，共15分）1.影像融合的最低层次是（）。A.像素级融合B.特征级融合C.决策级融合D.数据级融合答案A解析像素级融合是直接在原始影像像元灰度层上进行的融合，属于最低层次；特征级融合位于中间层次；决策级融合层次最高。数据级融合与像素级融合为同一概念。2.IHS变换融合方法中，H分量代表（）。A.亮度B.色度C.饱和度D.强度答案C解析IHS色彩空间中，I（Intensity）为亮度，H（Hue）为色度，S（Saturation）为饱和度。IHS变换融合通常将多光谱影像变换到IHS空间后，用高分辨率全色影像替换I分量。3.下列哪种植被指数最常用于多光谱影像植被信息提取？（）A.NDVIB.NDWIC.MNDWID.BSI答案A解析NDVI（归一化差异植被指数）利用红光波段与近红外波段的反射差异来反映植被覆盖状况，是应用最广的植被指数。NDWI用于水体提取，BSI用于裸土信息提取。4.Gram-Schmidt（GS）融合方法的第一个步骤是（）。A.对低分辨率多光谱影像进行主成分变换B.模拟生成低分辨率全色波段C.对多光谱影像进行小波分解D.对全色影像进行直方图匹配答案B解析GS融合先以多光谱各波段的加权平均模拟低分辨率全色波段，将其作为第一分量进行Gram-Schmidt正交变换，再用高分辨率全色影像替换第一分量后逆变换得到融合结果。5.下列影像融合方法中，空间细节保持能力最弱的是（）。A.主成分变换（PCA）融合B.小波变换融合C.Brovey变换融合D.高通滤波（HPF）融合答案C解析Brovey变换通过色彩归一化方法进行融合，虽然能较好保持光谱信息，但空间细节增强能力有限。HPF和PCA融合对空间细节注入较强，小波变换能在多尺度上保持细节。6.在像素级融合评价中，相关系数反映的是（）。A.融合影像与原始多光谱影像之间的光谱保真度B.融合影像的信息量C.融合影像的空间分辨率D.融合影像的清晰度答案A解析相关系数计算融合影像与原始多光谱影像对应波段之间的相关程度，值越接近1，表明融合影像的光谱畸变越小。7.关于影像融合中"光谱扭曲"现象，下列说法正确的是（）。A.空间分辨率提高导致的地物边缘模糊B.融合后影像的颜色与原始多光谱影像产生明显偏差C.融合影像中出现条带噪声D.融合后影像中所有地物都变得不可识别答案B解析光谱扭曲指融合影像的光谱特征与原始多光谱影像产生显著差异，表现为颜色偏差。原因是融合过程中波段灰度关系被改变，属光谱信息损失。8.下列遥感影像来源中，最适合作为融合中"高空间分辨率全色影像"的是（）。A.Landsat-8OLI多光谱影像B.Sentinel-2MSI影像C.GF-2全色影像D.MODIS影像答案C解析GF-2全色影像空间分辨率为1m，融合时可与4m分辨率的多光谱影像进行像素级融合。Landsat-8OLI、Sentinel-2、MODIS均无与高分辨率全色影像对应的匹配多光谱数据。9.小波变换融合中，高频分量代表的是（）。A.影像的光谱信息B.影像的空间细节信息C.影像的均值D.影像的方差答案B解析小波分解将影像分解为低频近似分量与水平、垂直、对角三个方向的高频细节分量。高频分量对应影像的边缘与细节，融合时用全色影像的高频分量替换原始多光谱影像的高频分量。10.下列哪种融合方法属于深度学习融合方法？（）A.基于卷积神经网络（CNN）的融合方法B.基于IHS变换的融合方法C.基于比值变换的融合方法D.基于PCA变换的融合方法答案A解析CNN方法通过学习全色影像与多光谱影像之间的非线性映射关系来实现融合，是当前深度学习影像融合的代表方法。IHS、比值变换、PCA均属传统数学变换类融合方法。二、多项选择题（每题2分，共10分）1.按信息表征层次，影像融合可分为（）。A.像素级融合B.特征级融合C.决策级融合D.波段级融合答案ABC解析影像融合按信息抽象程度分为像素级、特征级和决策级三个层次。像素级融合保持原始信息最完整，决策级融合信息损失最大、抗干扰能力最强。2.下列属于像素级影像融合方法的有（）。A.IHS变换融合B.PCA变换融合C.小波变换融合D.基于贝叶斯决策的融合答案ABC解析IHS、PCA、小波变换融合均直接对像元灰度进行操作，为像素级融合。基于贝叶斯决策的融合属于决策级融合。3.关于IHS变换融合，下列说法正确的有（）。A.能有效增强融合影像的空间细节B.只适合包含三个波段的RGB多光谱影像C.融合影像可能产生较明显的光谱扭曲D.对全部波段进行主成分变换答案ABC解析IHS变换融合将RGB三个波段变换到IHS色彩空间，用高分辨率全色影像替换I分量后逆变换，能提高空间分辨率但可能出现光谱扭曲。该方法只适用于三个波段，并非对所有波段做PCA变换。4.评价融合影像质量的主观评价指标包括（）。A.清晰度B.光谱保真度C.目视判读能力D.均方根误差答案ABC解析主观评价依靠人的目视判读，从清晰度、颜色保真度、目标可识别能力等方面定性评价。均方根误差属客观定量评价指标。5.遥感影像融合前的图像配准目的包括（）。A.消除影像间的几何畸变B.使同名地物在不同影像上精确对应C.提高影像的空间分辨率D.消除辐射畸变答案AB解析影像配准通过几何变换使不同来源影像的同名地物点精确对准，是融合的前提条件。配准不解决辐射畸变问题，也不能直接提高影像分辨率。三、填空题（每空1分，共15分）1.影像融合的三个层次是\\\\\\、\\\\\\和\\\\\\。答案像素级融合；特征级融合；决策级融合解析三个层次由低到高，信息抽象程度递增。2.IHS色彩空间中，I代表\\\\\\，H代表\\\\\\，S代表\\\\\\。答案亮度；色度；饱和度解析IHS变换是常用色彩空间变换方法，与RGB空间之间可相互转换。3.在Gram-Schmidt融合中，模拟低分辨率全色波段通常取多光谱各波段的\\\\\\。答案加权平均解析GS融合以多光谱波段加权平均作为模拟全色波段，权重可根据波段光谱响应范围确定。4.常用影像融合质量客观评价指标包括\\\\\\、\\\\\\、\\\\\\等。答案均方根误差（RMSE）、峰值信噪比（PSNR）、相关系数、光谱角映射（SAM）、ERGAS、偏差指数、信息熵、平均梯度等（写出三个即可）解析客观评价指标分为光谱保真度评价与空间信息评价两大类，可任选三个正确指标。5.小波变换将影像分解为低频近似分量与\\\\\\、\\\\\\、\\\\\\三个方向的高频细节分量。答案水平；垂直；对角解析二维小波分解产生一个低频近似分量和水平（HL）、垂直（LH）、对角（HH）三个高频细节分量。6.全色影像是指具有\\\\\\空间分辨率、\\\\\\光谱分辨率的单波段影像。答案较高；较低解析全色传感器记录整个波长范围的辐射总量，空间分辨率高但无光谱可分性。7.图像融合前配准的精度一般要求不超过\\\\\\个像元。答案0.5（或1）解析为保证融合精度，配准误差一般控制在0.5个像元以内，特殊情况下不超过1个像元。8.Brovey变换融合方法通过将多光谱影像的每个波段除以\\\\\\，再乘以高分辨率全色影像来实现融合。答案各波段之和解析Brovey变换是先对各波段做归一化（除以波段总和），再与全色影像相乘，以保持像元亮度总和。四、判断题（每题1分，共10分）1.像素级融合直接对原始像元灰度值进行运算，能够保留尽可能多的原始信息。答案正确2.IHS变换融合方法可以处理任意波段数的多光谱影像。答案错误解析IHS变换仅适用于三个波段的多光谱影像（RGB）。3.PCA变换融合将多光谱影像进行主成分变换后，用全色影像替换第一主成分。答案正确解析第一主成分包含多光谱影像最大的方差信息，替换后逆变换可提高空间分辨率。4.影像融合的空间分辨率越高，光谱畸变一定越小。答案错误解析空间分辨率提升与光谱保真度常常互相矛盾，空间细节注入过度往往导致光谱畸变增大。5.小波变换融合能够在一定程度上抑制光谱畸变，是因为它只替换高频分量。答案正确解析小波融合只对高频分量进行替换，低频分量保留原多光谱信息，故光谱保真较好。6.决策级融合对数据预处理要求最高，原始数据需要精确到像素级。答案错误解析决策级融合处理的是特征提取与分类决策的结果，对配准精度要求相对较低。7.高通滤波融合方法通过提取全色影像的高频信息注入到多光谱影像中。答案正确解析HPF融合将高通滤波后的全色影像细节信息加到多光谱影像中，以提高空间细节表现力。8.全色影像与多光谱影像融合后，即使未经配准也能取得理想效果。答案错误解析像素级融合要求影像间精确配准，否则会出现重影、边缘模糊等严重问题。9.NDVI的计算公式为NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，其中NIR为近红外波段反射率，R为红光波段反射率。答案正确10.影像融合只能处理同一传感器获取的影像数据。答案错误解析融合是典型的多源遥感数据处理技术，可以融合来自不同传感器的影像数据，如Landsat与SPOT、GF-1与GF-2之间的融合。五、名词解释（每题4分，共20分）1.像素级融合答案像素级融合是在原始影像的像元灰度层上直接进行信息综合的融合方法。它要求各影像已经过精确配准，通过对各像元灰度值的运算生成一幅新的融合影像，能够保留最多的原始细节信息，是三种融合层次中信息损失最少的一种。2.光谱保真度答案光谱保真度指融合影像保持原始多光谱影像光谱特征的程度。光谱保真度越高，融合影像中地物的色彩、光谱曲线与原始影像越接近。常用的评价指标包括相关系数、均方根误差（RMSE）、光谱角映射（SAM）等。3.IHS变换答案IHS变换是一种将RGB色彩空间转换到亮度（Intensity）、色度（Hue）、饱和度（Saturation）色彩空间的方法。在影像融合中，先将三波段多光谱影像由RGB空间变换到IHS空间，用高空间分辨率全色影像替换I分量后逆变换回RGB空间，从而获得既保留多光谱色彩信息又具有高空间分辨率的融合影像。4.图像配准答案图像配准是使不同时间、不同传感器或不同条件下获取的同一地区的影像在几何上精确对齐的过程。配准通过选取控制点、建立几何变换模型和重采样来实现，是像素级影像融合的前提条件。5.光谱角映射（SAM）答案光谱角映射是一种衡量两个光谱向量之间夹角的光谱相似性度量方法。它将每个像元的光谱看作多维空间中的一个向量，通过计算融合影像与参考影像对应像元光谱向量之间的夹角来评价光谱畸变程度，夹角越小表明光谱保真度越高。六、简答题（每题5分，共20分）1.简述遥感影像融合的一般流程。答案(1)影像预处理：包括辐射校正、大气校正和几何校正；(2)影像配准：以某一影像为基准，将待融合影像精确配准到同一几何框架；(3)选择融合方法：根据数据特点和应用目的选择合适的融合算法；(4)执行融合运算：对影像进行变换、替换、逆变换或模型推理，生成融合影像；(5)质量评价：采用主观与客观指标对融合结果进行评价，必要时调整参数重新融合。2.简述IHS变换融合的基本原理及优缺点。答案原理：将三波段多光谱影像经IHS正变换到亮度-色度-饱和度空间，将高分辨率全色影像与I分量进行直方图匹配后替换I分量，再进行IHS逆变换得到融合影像。优点：算法简单、计算效率高、空间细节增强效果明显，适用于RGB三波段影像。缺点：仅能处理三个波段，存在光谱扭曲问题；全色影像与I分量相关性不高时畸变更明显。3.简述小波变换融合的基本原理。答案小波变换融合首先对已配准的多光谱影像各波段和全色影像分别进行小波多分辨率分解。多光谱影像分解为低频近似分量与高频细节分量，全色影像同样分解。融合规则为：多光谱影像的低频分量保持不变（保留光谱信息），高频细节分量用全色影像的高频分量替换（注入空间细节信息），最后通过小波逆变换重构融合影像。由于只替换高频分量，光谱畸变较IHS、PCA等方法有所改善。4.简述Gram-Schmidt融合方法的基本步骤。答案(1)以多光谱各波段的加权平均模拟生成低分辨率全色波段；(2)以模拟全色波段为第一分量，对多光谱各波段进行Gram-Schmidt正交变换，得到一组正交分量；(3)将高分辨率全色影像进行直方图匹配，使其均值与方差与第一分量一致；(4)用匹配后的高分辨率全色影像替换第一分量；(5)执行Gram-Schmidt逆变换，得到融