圖像處理與解釋系統(tǒng)用戶手冊

1、遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)用 戶 手 冊同濟大學海洋與地球科學學院地信課題組2006年5月目 錄第一章 遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)概述1§1.1軟件概述1§1.2軟件特點1第二章 遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)的安裝與卸載2§2.1系統(tǒng)安裝要求2§2.2 系統(tǒng)安裝過程2§2.3系統(tǒng)卸載過程：2第三章 遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)的使用3§3 1系統(tǒng)啟動界面3§3.2系統(tǒng)主界面4§3 3文檔管理：4§3.4 圖像的格式及色度轉(zhuǎn)換4§3.5圖像預處理5§3.6 點運算6§3.7 圖像變換6§

2、3.8圖像增強7§3.9圖像合成7§3.10圖像形態(tài)學處理8§3.11圖像分析8§3.12圖像分類9§3.13圖像復原9§3.14圖像壓縮10§3.9窗口管理子系統(tǒng)的各項功能：11第一章 遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)概述§1.1軟件概述歡迎使用遙感圖像處理與解譯系統(tǒng) 本軟件重點是對遙感圖像進行各種處理和解議，包括圖像變換、圖像增強、圖像合成、圖像分析、圖像分類、圖像壓縮、格式轉(zhuǎn)換、以及圖像預處理和色度變換等。§1.2軟件特點：一、界面友好：采用可視化操作界面，布局合理，操作簡單；二、功能強大：1、提供圖像數(shù)據(jù)格

3、式轉(zhuǎn)換功能。可以就jpg、bmp、tif、pcx、gif、png、wmf、ico、tga、jpeg等格式的數(shù)據(jù)進行任意的轉(zhuǎn)換，并且存儲；2、提供圖像色度轉(zhuǎn)換功能。可以在RGB/YIQ，RGB/YUV，RGB/YCbCr，RGB/GRAY之間進行任意的色彩轉(zhuǎn)換；3、提供圖像預處理功能。可以進行圖像二值化以及對圖像進行亮度和對比度的調(diào)整；4、提供圖像的點運算?？梢圆榭磮D像的直方圖，對圖像進行反色處理，闕值變換、窗口變換、灰度拉伸、灰度均衡以及圖像的線性處理等功能；5、提供圖像的幾何變換和正交變換的功能。在幾何變換中包括圖像旋轉(zhuǎn)、縮放、轉(zhuǎn)置和平移等功能，以及垂直鏡像、水平鏡像、圖像扭曲和定義圖像的大

4、小的功能；在圖像的正交變換中包括傅立葉變換、離散余弦變換以及沃爾什變換；6、提供圖像增強功能，包括圖像平滑、中值濾波、梯度銳化、拉普拉斯銳化以及偽色彩編碼和浮雕效果；7、提供圖像合成的功能；8、提供形態(tài)學處理，其中包括二值形態(tài)學處理和灰度形態(tài)學處理。9、提供圖像分析的功能，其中包括定向檢測、輪廓提取、輪廓跟蹤、種子填充、闕值分割、投影檢測、差影檢測、模版匹配等部分；10、提供圖像分類的功能，其中包括監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類、具有混合像元的圖像分類以及綜合遙感圖像分類等部分11、提供圖像還原的功能，其中包括圖像模糊、圖像復原、圖像噪聲等部分。圖像模糊中又包括卷積模糊、卷積模糊+噪聲、水平運動模糊、垂

5、直運動模糊等四部分；圖像復原中包括逆濾波復原和維納濾波復原等兩部分；在圖像噪聲中包括隨機噪聲和椒鹽噪聲兩部分；12、提供圖像壓縮的功能，其中包括哈夫曼編碼表、香弄弗諾編碼表、行程編碼、LZW編碼以及JEPG編碼等。三、綠色軟件：本軟件為綠色軟件，對操作系統(tǒng)無污染，不需安裝，方便卸載，便于攜帶，可以拷貝到便攜的U盤上隨處運行；第二章 遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)的安裝與卸載§2.1系統(tǒng)安裝要求:硬件：計算機兼容機/品牌機CPUPIII1.6 GB以上 內(nèi)存256MB以上硬盤20GB以上顯示1024×768分辨率操作系統(tǒng)Windows xp/2000§2.2 系統(tǒng)安裝過程：

6、 只需拷貝“圖像處理應用程序”文件夾到任意硬盤下，即便安裝成功。運行時點擊“圖像處理.exe”即可。§2.3系統(tǒng)卸載過程：因為是綠色軟件，對系統(tǒng)無污染，在注冊表中沒有留下任何記錄，所以只要把拷貝到本地硬盤上的應用程序和附帶的文件夾（名為：圖像處理應用程序）刪除即可。第三章 遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)的使用點擊遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)可執(zhí)行文件的圖標即可運行該系統(tǒng)，如圖所示：§3 1系統(tǒng)啟動界面：因為本系統(tǒng)要求其使用的對象為海洋學院學生，對用戶有一定的權(quán)限限制，因此在啟動界面后，設有用戶的登陸界面。啟動界面及用戶的登陸界面分別如下所示：圖1：遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)啟動截面圖圖2：系

7、統(tǒng)登陸窗體圖 在開啟遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)時，如果用戶輸錯用戶名或密碼三次以后，會彈出提示系統(tǒng)出錯對話框，同時系統(tǒng)將自動關閉，其界面如下所示：圖3：登陸失敗后的出錯對話框§3.2系統(tǒng)主界面組成部分：圖像顯示區(qū)菜單欄工具欄圖4：系統(tǒng)主界面圖菜單欄和工具欄大部分功能是一一對應的，下面對系統(tǒng)中實現(xiàn)的功能及操作進行介紹。§3 3文檔管理： 文檔管理中主要包括四個部分，分別是文檔打開、存貯、關閉以及智能記錄近期打開的文件等四部分。1)文檔打開：可以打開集成系統(tǒng)所涉及的各種(主要常見)類型的數(shù)據(jù)源,如地圖掃描位圖影像*.TIF、*.BMP、*.JPG、*.TGA等。各種格式的圖像都可作

8、為獨立的文檔讀取,以相應視窗顯示。2)文檔存貯：以相應圖像結(jié)構(gòu)或經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換來存貯文檔，包括對各種處理結(jié)果圖像的存貯。3)文檔關閉:可連續(xù)關閉選中的多個圖像層。4)近期文件:提供快捷的打開圖像文件的方式。§3.4 圖像的格式及色度轉(zhuǎn)換圖像的格式轉(zhuǎn)換是將目標圖轉(zhuǎn)換為bmp、pcx、gif、tif、jpeg等；而圖像的色度轉(zhuǎn)換是實現(xiàn)圖像各色度之間的轉(zhuǎn)換，包括了一些常用的色度之間的轉(zhuǎn)換：RGB->YcbCr、RGB->Gray等以及他們之間的反變換。要啟動格式轉(zhuǎn)換，點擊工具欄上的“格式轉(zhuǎn)換”按鈕，擇適合的文件格式點擊即可轉(zhuǎn)換，同時彈出保存對話框提醒用戶保存轉(zhuǎn)換后的文件。要啟動色

9、度轉(zhuǎn)換，與啟動格式轉(zhuǎn)換基本相同，點擊工具欄上的“色度轉(zhuǎn)換”按鈕，即可對圖像進行常用色度之間的轉(zhuǎn)換，例如：RGB->YIQ、RGB->YUV、RGB->YcbCr、RGB->Gray等以及他們之間的反變換。下圖是RGB->YIQ的轉(zhuǎn)換實例。圖5：RGB->YIQ轉(zhuǎn)換圖§3.5圖像預處理主要對多種影像實施各種預處理，使處理結(jié)果滿足目視要求或有利于后續(xù)處理。主要包括如下功能:1)圖像二值化處理:包括固定閾值和雙閾值二值化功能。將圖像二值化，便于采用一些成熟的二值化處理算法。閾值初值確定首先由軟件統(tǒng)計提供，然后由用戶借助經(jīng)驗確定。2)圖像可視化調(diào)整：對選定

10、的原始圖像進行實時的可視化調(diào)整，形象地調(diào)節(jié)明度和對比度，以滿足用戶各種要求。在圖像可視化調(diào)整中包括亮度調(diào)整和對比度調(diào)整，如右圖所示：以亮度調(diào)整為例，點擊亮度調(diào)整，彈出對話框如下圖所示：圖6：亮度值調(diào)整窗體通過調(diào)節(jié)亮度值，就可以改變圖像的亮度，點擊確定后，改變了的圖像在“圖像顯示區(qū)”內(nèi)顯示，并且可以保存。§3.6 點運算利用圖像上的像素點，來進行對圖像的處理，圖像輸入是一個像素。處理之后輸出的是與此相對應的像素，而與他的鄰域像素無關。主要包括以下幾個方面：圖像的閾值變換、圖像的窗口變換、圖像的灰度拉伸以及灰度均衡、圖像的線性變換、圖像反色以及查看直方圖等功能。以上功能全都是通過點擊菜單

11、欄上的“點運算”彈出下拉菜單，用戶直接選擇相應的操作即可。以闕值變換為例。要啟動闕值變換，點擊菜單欄上的，在彈出的下拉菜單中選擇后，在圖像顯示區(qū)內(nèi)彈出“闕值變換參數(shù)設置”窗口，如下圖所示：圖7：闕值變換參數(shù)設置”窗體可以在闕值框中填入所需要的數(shù)值，如原圖中的128換成23后，所得圖如下所示：圖8：闕值為23后的圖像本下拉菜單中其他的功能操作基本同上。§3.7 圖像變換圖像的變換包括幾何變換和正交變換。幾何變換是用以完成圖像的旋轉(zhuǎn)、縮放、水平、垂直鏡像變換、圖像扭曲等基本處理功能；而圖像正交變換主要包括Fourier變換，DCT變換，Wollrsh變換等，算法包括FFT、DCT、WOL

12、LRSH三種常用函數(shù)變換。下圖分別是圖像幾何變換中的水平鏡像和垂直鏡像效果圖。圖9：水平鏡像和垂直鏡像效果圖§3.8圖像增強處理圖像增強是指有選擇地加強圖像的某些信息，如邊緣、輪廓、對比度等,以便于進一步的處理和分析。增強方式有：對比度增強、圖像平滑去噪、圖像模板卷積，偽彩色增強等。以及顯示圖像浮雕效果。啟動圖像平滑去躁，點擊菜單欄中的“圖像增強”，在彈出的下拉菜單中選中“圖像平滑”，點擊后彈出“圖像平滑模板設置”窗口，如下圖所示。用戶選中所需模板，點擊“確定”后，即可在圖像顯示區(qū)內(nèi)得到所需圖像。圖10：圖像平滑模版設計窗體§3.9圖像合成啟動圖像合成，只需點擊菜單欄中的“

13、圖像合成”，便彈出圖像合成對話框如圖12所示，在打開原圖的基礎上點擊“加入源圖”，在彈出的對話框中選中所需圖像，打開，如圖11所示。點擊“合成”，就可以在圖像合成對話框中看到“原圖”與“源圖”合成后的結(jié)果。如果用戶需要，還可以選擇合適的“原圖”與“源圖”的透明度，然后進行合成。圖11：點擊“加入源圖”后彈出的對話框圖12：圖像合成窗體圖§3.10圖像形態(tài)學處理圖像形態(tài)學處理包括圖像的二值形態(tài)學變換及灰度形態(tài)學變換等功能。在二值形態(tài)學處理中又包括膨脹、腐蝕、開運算、閉運算、細化功能；灰度形態(tài)學處理中又包括圖像腐蝕、圖像膨脹、開運算、閉運算、形態(tài)學梯度、形態(tài)學平滑，形態(tài)學邊緣提取等功能。

14、對于以上各項功能，只需直接點擊便可實現(xiàn)。在二值形態(tài)學變換的各項處理中，如果選取的圖像不符合系統(tǒng)要求，就會彈出如圖13所示的體統(tǒng)提示。圖13：系統(tǒng)提示§3.11圖像分析圖像分析中包括定向檢測、輪廓提取、輪廓跟蹤、種子填充、闕值分割、投影檢測、差影檢測、模版匹配等功能。圖像邊緣提取顯示了用各種常用算子提取的圖像邊緣圖，邊緣檢測技術(包括基本邊緣算子的檢測方法和HOUGH變換檢測方法)以及模板匹配三個功能塊。在圖像的定向檢測中又分為兩類：邊緣檢測和平行直線檢測，邊緣檢測又包括Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子、Kirsch算子、Gauss-Laplace算子等五種方法。種

15、子填充中包括簡單的種子填充和掃描線種子填充兩大類。投影檢測中包括水平方向和垂直方向的檢測。以上各部分功能可以通過點擊直接實現(xiàn)。§3.12圖像分類圖像分類包括圖像監(jiān)督分類、圖像非監(jiān)督分類、具有混合像元的圖像分類和綜合遙感圖像分類四類。監(jiān)督分類中包括最小距離法、歐幾里德線性判別、馬氏距離線性判別、Fisher線性判別和Bayes分類5大類。非監(jiān)督分類包括K-均值算法和ISODATA算法。綜合遙感圖像分類包括引進高程信息的分類和引進線理信息分類兩類。以上各部分功能可以通過點擊直接實現(xiàn)。§3.13圖像復原圖像復原是指在保真度原則下，盡量恢復退化圖像的本來面貌。簡單逆濾波、Wiene

16、r濾波最小平方濾波器，可對同一幅圖像分別采用以上方法，也可用同一種方法處理不同的退化圖像,比較恢復結(jié)果，從而了解各方法的針對性及局限性。不僅各恢復方法的參數(shù)可變，并可改變退化條件以得到各種程度的退化圖像。圖像復原包括圖像模糊、圖像復原、圖像噪聲三部分。其中圖像模糊包括卷積模糊、卷積模糊+噪聲、水平運動模糊、垂直運動模糊部分；圖像復原包括逆濾波復原、維納濾波復原兩類；圖像噪聲包括隨機噪聲、椒鹽噪聲兩部分。要啟動隨機噪聲，首先點擊系統(tǒng)菜單欄中的，啟動，系統(tǒng)會在圖像顯示區(qū)內(nèi)顯示隨機去噪后的結(jié)果，如圖14所示。圖14：圖像隨機噪聲結(jié)果圖要啟動椒鹽噪聲，首先點擊系統(tǒng)菜單欄中的，啟動，系統(tǒng)會在圖像顯示區(qū)內(nèi)顯示椒鹽噪聲后的結(jié)果，如圖15所示。圖14：圖像椒鹽噪聲結(jié)果圖§3.14圖像壓縮圖像壓縮包括哈夫曼編碼、香農(nóng)弗諾編碼、行程編碼，LZW編碼、JPEG編碼等方法。啟動哈夫曼編碼，后會彈出列有灰度