详细理解RGB图像、全色图像、多光谱图像、高光谱图像


这里写代码片


参考：
https://www.zhihu.com/question/54688096
http://blog.sina.com.cn/s/blog_15183f5750102vxgm.html
http://www.docin.com/p-980446793-f4.html
http://blog.csdn.net/Darrenwangcheng/article/details/52847750?locationNum=10&fps=1
http://blog.csdn.net/chenjh23/article/details/7571355
https://www.zhihu.com/question/21559635
由于是初入融合的小白，对于这些名词的解释或多或少会有错误，如果有博友看出错误，希望能够指出。

RGB图像

首先提出一个问题可以通过RGB图像恢复高光谱图像吗？
一句话就是RGB图像本身就不包含高光谱的信息，自然也就无法通过图像处理从RGB图像恢复到高光谱图像。换句话说，普通的光学相机在自然光下拍的照片不包含完整的光谱信息。看一幅波长与光对应的图，

可见普通的可见光相机只记录了2/3/4即红绿蓝三个波段的信息，其他波段就都丢掉了，所以我们会看到RGB图像就有3个通道。因为只记录了3个信号，所以也就没有办法根据3个通道的信息去恢复其他丢失的光谱信息。

遥感成像原理

在继续下面的介绍之前，我们先来说一下遥感成像的原理。此处援引知乎一个前辈的回答。
光进入相机镜头，光电感应装置将光信号转换为电信号，量化电脉冲信号，记录为一个像素值。传感器响应函数设计为，要使光电感应装置产生这个电脉冲信号，光子强度必须达到一个阈值。进入镜头的光子数量取决于:相机的感受野大小，镜头能通过的光子。多光谱图像要分出多个波段，镜头会分光，红滤镜只过红光，蓝滤镜只通过蓝光，假设相同的光打到全色与多光谱镜头上，显然因为滤光的缘故，多光谱感光器接收到的光子要少于全色感光器。而这些光子已经足够全色产生电脉冲，却不够多光谱产生电脉冲，这时，为了接收到更多的光子，多光谱相机需要更大的感受野。也就是说，全色看了一眼北京市，就吃够了光子，多光谱需要看一遍河北省，才能吃的和全色一样饱。后面接收光子的底片一样大，也就是说将北京市和河北省画到同样大小的一张纸上且占满整张纸，显然北京市的一张纸细节要多的多，而河北省的红绿蓝三张纸却一片模糊。

全色图像

全色图像是单通道的，其中全色是指全部可见光波段0.38~0.76um，全色图像为这一波段范围的混合图像。因为是单波段，所以在图上显示为灰度图片。全色遥感图像一般空间分辨率高，但无法显示地物色彩，也就是图像的光谱信息少。 实际操作中，我们经常将全色图像与多波段图像融合处理，得到既有全色图像的高分辨率，又有多波段图像的彩色信息的图像。

高光谱图像

正如上图表示的那样，高光谱则是由很多通道组成的图像，具体有多少个通道，这需要看传感器的波长分辨率，每一个通道捕捉指定波长的光。把光谱想象成一条直线，由于波长分辨率的存在，每隔一定距离才能“看到”一个波长。“看到”这个波长就可以收集这个波长及其附近一个小范围的波段对应的信息，形成一个通道。也就是一个波段对应一个通道。注意对图中土壤的高光谱图像，如果我们沿着红线的方向，即对高光谱上某一个像素的采样，就可以针对此像素生成一个“光谱特征”。

多光谱图像

多光谱图像其实可以看做是高光谱的一种情况，即成像的波段数量比高光谱图像少，一般只有几个到十几个。由于光谱信息其实也就对应了色彩信息，所以多波段遥感图像可以得到地物的色彩信息，但是空间分辨率较低。更进一步，光谱通道越多，其分辨物体的能力就越强，即光谱分辨率越高。