亚像元定位目的是确定混合像元中不同地物类型的具体空间位置,获取更高空间分辨率的地物分类图。
亚像元定位最早是由英国学者P.M.阿特金森于1997年提出,之后遥感学界对此进行了广泛的研究。比利时学者于2002年提取出了空间相关性理论的数学模型,将亚像元定位转化为一个线性优化问题,使得邻域像元与中心混合像元内各亚像元之间的空间相关性达到最大。2009年,阿特金森针对亚像元定位发展现状撰写了该技术的综述,由此亚像元定位技术进入到新的阶段。
亚像元定位的理论基础是空间相关性。该理论假定地表类别的分布在像元内和像元之间具有空间相关性,即距离较近的像元和较远的像元相比更可能属于同一类型,其以最大化像元之间和像元内部的空间相关性为基本原则。一般方法可以表述如下:首先利用混合像元分解模型,得到各地物类型在混合像元中的百分比含量;然后根据一定的比例将原始混合像元划分为面积更小的亚像元,认为亚像元均为单一地物类型,并根据混合像元分解结果确定每类地物在混合像元中所占的亚像元数目;最后利用地类空间分布特征或者其他先验信息,确定不同地物类型亚像元所处的空间位置,从而得到亚像元尺度上的地物分类图。根据使用范围的不同,亚像元定位技术可以分为基于单目标的定位和基于多类地物的定位。基于单目标的定位是指,在给定的丰度图中,仅包含目标与背景两大类,而其中以目标类为着重研究对象,定位的目的侧重于确定在高分辨率图像下感兴趣目标所在的位置和目标的具体形状。根据目标大小的不同,基于单目标的亚像元定位方法又可以分为两类:面目标的定位和点目标的定位。面目标是指在给定的低分辨率图像中,感兴趣目标的实际尺寸大于空间分辨率,目标所占的像元个数多于一个,点目标是指目标尺寸小于或等于空间分辨率,所占像元个数为一个。
亚像元定位理论具有重要的科学意义和社会意义,作为混合像元分解的后续处理内容,它可以使结果图像的分类精度达到亚像元级。同原始分类相比较,精度能有很大的提高,这将有利于地物特征的区别和反演。