實(shí)驗(yàn)五 遙感數(shù)字圖像的增強(qiáng)處理(上)

1、實(shí)驗(yàn)五遙感數(shù)字圖像的增強(qiáng)處理(上實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí):2;實(shí)驗(yàn)類型:(驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)要求:必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆粘Ｓ玫膱D象增強(qiáng)處理的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容空間、輻射、光譜增強(qiáng)處理的主要方法:(1空間增強(qiáng):包括卷積增強(qiáng)處理、紋理分析、(2輻射增強(qiáng):LUT拉伸處理、直方圖均衡化處理(3光譜增強(qiáng):纓穗變換三、實(shí)驗(yàn)要求在理解數(shù)字圖像增強(qiáng)處理的方法原理的基礎(chǔ)上,按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn),做好實(shí)驗(yàn)記錄以及實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。四、實(shí)驗(yàn)條件計(jì)算機(jī)機(jī)房,裝有ERDAS 8.5、phtoshop7.0等軟件。五、實(shí)驗(yàn)步驟1.圖像解譯功能簡(jiǎn)介(Introduction of Image Interpreter利用ERADS IMA

2、GINE 進(jìn)行圖像增強(qiáng)主要采用ERADS IMAGINE的圖像解譯器(Image Interpreter模塊,該模塊包含了50多個(gè)用于遙感圖像處理的功能模塊,這些功能模塊在執(zhí)行過(guò)程中都需要通過(guò)各種按鍵或?qū)υ捒蚨x參數(shù),多數(shù)功能都借助模型生成器(Model Maker建立了圖形模型算法,容易調(diào)用或編輯。圖像解譯器(Image Interpreter或Interpreter,可以通過(guò)兩種途徑啟動(dòng):ERDAS圖標(biāo)面板菜單條:Main/Image Interpreter-Image Interpreter菜單ERDAS圖 標(biāo)面板工具條:點(diǎn)擊Interpreter圖標(biāo)一Image Interpreter

3、菜單從上圖可以看出,ERDAS圖像解譯模塊包含了8個(gè)方面的功能,依次是遙感圖像的空間增強(qiáng)(Spatial Enhancement、輻射增強(qiáng)(Radiometric Enhancement、光譜增強(qiáng)(Spectral Enhancement、高光譜工具(Hyper Spectral Tools、傅立葉交換(FourierAnalysis 、地形分析(Topographic Analysis。地理信息系統(tǒng)分析(GIS Analysis、以及其它實(shí)用功能(Utilities。每一項(xiàng)功能菜單中又包含若干具體的遙感圖像處理功能。2. 圖象空間增強(qiáng)(1 空間增強(qiáng)(Spatial Enhancement空間

4、增強(qiáng)技術(shù)是利用像元自身及其周圍像元的灰度值進(jìn)行運(yùn)算,達(dá)到增強(qiáng)整個(gè)圖像之目的。ERDAS IMAGINE 提供的空間增強(qiáng)處理功能如表3.1所列。 (2 卷積增強(qiáng)處理卷積增強(qiáng)是將整個(gè)圖像按像元分塊進(jìn)行平均處理,用于改變圖像的空間頻率特征。卷積處理的關(guān)鍵是卷積算子一-系數(shù)矩陣的選擇。ERDAS將常用的卷積積算子放在default.klb 的文件中,分別以3×3、5×5、7×7三組,每組又包括edge Detect/edge enhance/low pass/Highpass/Horizontal/vertical/summary等七種不同的處理方式。具體執(zhí)行過(guò)程如下:E

5、RDAS圖標(biāo)面板工具條,點(diǎn)擊Interpreter/spatial Enhancement / convolution打開(kāi)convolution對(duì)話框,并設(shè)置如下參數(shù):lanier.img(3 紋理分析紋理分析通過(guò)在一定的窗口內(nèi)進(jìn)行二次變異分析或三次對(duì)稱分析,使圖像的紋理結(jié)構(gòu)得到增強(qiáng),具體過(guò)程如下:ERDAS 圖板面板工具條中,點(diǎn)擊Interpreter/spatial Enhancement/Texture打開(kāi)Texture 對(duì)話框,并設(shè)置參數(shù)如下:這一分析方法的關(guān)鍵是確定Windowsize 的定義操作函數(shù)Operator。lanier.img 3. 輻射增強(qiáng)處理:(1 輻射增強(qiáng)(Radi

6、ometric Enhancement輻射增強(qiáng)處理是對(duì)單個(gè)像元的灰度值進(jìn)行變換達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。ERDAS IMAGINE供的輻射增強(qiáng)處理功能如表3.2所列。表3.2 遙感圖像輻射增強(qiáng)命令及其功能 (2查找表拉抻處理是通過(guò)修改圖像查找表,使輸出圖像值發(fā)生變化。通過(guò)定義,可實(shí)現(xiàn)線性拉伸、分段線性拉伸、非線性拉伸等處理。在ERDAD圖標(biāo)面標(biāo)工具條中,點(diǎn)出Interpreter/Radiometric Enhancement/LUT Stretch-打開(kāi)LUT stretch對(duì)話框,并設(shè)置參數(shù)如下:其中關(guān)建是:點(diǎn)擊View/custom Table 進(jìn)入查找表編輯狀態(tài)。根據(jù)需要修改查找表。lani

7、er.img(3直方圖均衡化處理直方圖均衡化處理實(shí)質(zhì)上是對(duì)圖像進(jìn)行非線性拉伸,重新分配圖像像元值,使一定灰度范圍內(nèi)的像元的數(shù)量大致相等。在ERDAS圖標(biāo)面板工具條中,點(diǎn)擊Interpreter/Radiometric Enhancement/Histogram Equalization-打開(kāi)Histogram Equalization對(duì)話框,并設(shè)置參數(shù)如下:lanier.img直方圖匹配（Histogram Match）是對(duì)圖像查找表進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，使一幅圖像某個(gè)波段 的直方圖與另一幅圖像對(duì)應(yīng)波段類似。 直方圖匹配經(jīng)常作為相鄰圖像拼接或應(yīng)用多時(shí)相遙感 圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化研究的預(yù)處理工作， 通過(guò)直方

8、圖可以部分消除由于太陽(yáng)高度角或大氣影響 造成的相鄰圖像的效果差異。 打開(kāi) Main|Image Interpreter|Radiometric Enhancement|Histogram Matching 命令,打開(kāi) v 對(duì) 話框。 完成直方圖匹配。 將匹配前后的文件打開(kāi)進(jìn)行比較。 4. 光譜增強(qiáng)處理 (1 光譜增強(qiáng)處理是基于多波段數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)像元的灰度值進(jìn)行變換， 達(dá)到圖像增強(qiáng)的目 的。ERDSA IMAGINE 提供的光譜增強(qiáng)處理功能如下圖所示。 表3.3 遙感圖像光譜增強(qiáng)命令及其功能 光譜增強(qiáng)命令 Principal 主成份變換 Inverse Principal Components：

9、主成份逆變換 Decorrelation Stretch： 去相關(guān)拉伸 Tasseled cap： 纓穗變換 Components 光譜增強(qiáng)功能 ： 將具有相關(guān)性的多波段圖像壓縮到完全獨(dú)立的較少的幾個(gè)波段，使遙感 圖像更易于解譯分析 與主成份變換操作正好相反，將主成份變換圖像依據(jù)當(dāng)時(shí)的變換特征矩 陣重新恢復(fù)到RGB彩色空間 首先對(duì)圖像的主成份進(jìn)行對(duì)比度拉伸處理，然后再進(jìn)行主成份逆變換， 將圖像恢復(fù)到RGB彩色空間 在植被研究中旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)軸優(yōu)化圖像顯示效果 將圖像從紅（R）綠（G）藍(lán)（B）彩色空間轉(zhuǎn)換到亮度（I）、色度（H）、 飽和度（S）彩色空間 將圖像從亮度（I）色度（H）飽和度（S）彩色

10、空間轉(zhuǎn)換到紅（R）綠（G） 藍(lán)（B）彩色空間 用于計(jì)算反映礦物及植被的各種比率和指數(shù) 模擬自然色彩對(duì)波段數(shù)據(jù)變換輸出自然色彩圖像 RGB to HIS： 色彩變換 HIS TO RGB： 色彩逆變換 Indices： 指數(shù)計(jì)算 Natural Color：自然色彩變換 （3）纓穗變換 纓穗變換是針對(duì)植物學(xué)所關(guān)心的植被特征， 對(duì)原始多波段圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)， 獲得 具有物理意義的亮度、綠度、濕度等分量。 在ERDAS圖標(biāo)面板工具條中，點(diǎn)擊Interpret/spectral Enhancement/Tasseled Cap打開(kāi) Tasseled cap對(duì)話框，并設(shè)置參數(shù)。 lanier.img 注： 需要定義相 關(guān) 參 數(shù) set coefficients, 點(diǎn) 擊 set coefficients按鈕，打 開(kāi)對(duì)話框， 確定區(qū)域 內(nèi)的類型。 下圖為原 始圖像與纓穗變換 的亮度、綠度、 濕度 分量的比較圖。