遙感導(dǎo)論復(fù)習(xí)資料

1、第一章 緒論1、遙感的基本概念廣義：泛指一切無接觸的遠(yuǎn)距離探測，包括電磁波遙感（光、熱、無線電波）；力場遙感（重力、磁力）；聲波遙感；地震波遙感等狹義：是指從不同高度的平臺上，使用各種傳感器(即探測儀器) ，不與探測目標(biāo)物相接觸，從遠(yuǎn)處把目標(biāo)物的電磁波特性記錄下來，通過分析，揭示出目標(biāo)物的特征性質(zhì)及其變化的綜合性探測技術(shù)遙測：是指對被測物體某些運(yùn)動參數(shù)和性質(zhì)進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量的技術(shù)，分接觸測量和非接觸測量。遙控：是指遠(yuǎn)距離控制目標(biāo)物運(yùn)動狀態(tài)和過程的技術(shù)。2、遙感系統(tǒng)遙感系統(tǒng)：是一個(gè)從地面到空中直至空間；從信息收集、存儲、傳輸處理到分析判讀、應(yīng)用的完整技術(shù)系統(tǒng)遙感系統(tǒng)的組成：被測目標(biāo)物的信息特征（目

2、標(biāo)物的電磁波特性）、信息的獲取、信息的傳輸與記錄 、信息的處理信息的應(yīng)用3、遙感的類型按遙感平臺分：地面遙感、航空遙感、航天遙感、宇航遙感按傳感器的探測波段分：紫外遙感、可見光遙感、紅外遙感、微波遙感按工作方式分:主動式遙感、被動式遙感按遙感的應(yīng)用領(lǐng)域分:大的研究領(lǐng)域可分為外層空間遙感、大氣遙感、陸地遙感、海洋遙感等4、遙感的特點(diǎn)大面積同步觀測（宏觀性：宏觀觀測，能大范圍獲取數(shù)據(jù)資料，大面積同步觀測 時(shí)效性：獲得資料的速度快、周期短，時(shí)效性強(qiáng)（多時(shí)相性，重復(fù)探測，有利于進(jìn)行動態(tài)分析， 動態(tài)監(jiān)測，快速更新監(jiān)控范圍數(shù)據(jù)，獲取信息快、更新周期短）數(shù)據(jù)的綜合性和可比性（多波段性）：技術(shù)手段多樣，可獲取

3、海量信息 ，數(shù)據(jù)具有綜合性、可比性經(jīng)濟(jì)性：成本低，經(jīng)濟(jì)效益高，用途廣局限性：遙感技術(shù)所利用的電池波還很有限，僅有其中的幾個(gè)波段范圍第二章 電磁輻射與地物光譜特征1、 電磁波譜與電磁輻射1.1電磁波：由振源發(fā)出的電磁振蕩在空間的傳播 ，是通過電場和磁場間的相互聯(lián)系向前傳播的! 電磁波性質(zhì)：是橫波; 在真空中以光速傳播；滿足f=c和=hf；電磁波具有波粒二象性。電磁波在傳播過程中，主要表現(xiàn)為波動性；在與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要表現(xiàn)為粒子性! 電磁波譜：根據(jù)電磁波在真空中傳播的波長或頻率的大小，按遞增或遞減順序依次排列所構(gòu)成的圖譜。該波譜以頻率從高到低排列（即按波長從?。ǘ蹋┑酱螅ㄩL）排列），可以劃分為

4、射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、無線電波。 電磁波的波長不同，是因?yàn)楫a(chǎn)生它的波源不同?？梢姽夂图t外線同時(shí)具有粒子性和波動性兩重性；微波和無線電波的光子能量遠(yuǎn)小于紅外線和可見光，所以主要表現(xiàn)為波動性；紫外線、X射線、射線的光子能量遠(yuǎn)大于紅外線和可見光，所以主要表現(xiàn)為粒子性。1.2電磁輻射:電磁能量的傳遞過程輻射源：（1）自然輻射源：主要包括太陽輻射和地物的熱輻射（2）人工輻射源：微波輻射源和激光輻射源。電磁輻射測量：輻射能量（W）：電磁輻射的能量。! 輻射通量（）：單位時(shí)間內(nèi)通過某一面積的輻射能量。輻射通量是波長的函數(shù)。! 輻射通量密度（E）：單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的輻射能量。! 輻照度（

5、I）：被輻射的物體表面單位面積上的輻射通量。! 輻射出射度（M）：輻射源物體表面單位面積上的輻射通量。輻照度（I）與輻射出射度（M）都是輻射通量密度的概念，不過I為物體接收的輻射，M為物體發(fā)出的輻射。它們都與波長有關(guān)。1.3黑體：所謂黑體是絕對黑體的簡稱，指在任何溫度下，對于各種波長的電磁輻射都能全部吸收的物體，即吸收系數(shù)恒等于1（100%）的物體。絕對黑體的吸收率恒等于1，與物體的溫度和入射電磁波波長無關(guān)。顯然，絕對黑體的反射率恒等于0，透射率也等于0。 黑體輻射：黑體的熱輻射。熱輻射：也叫溫度輻射。在這種輻射過程中，物體的內(nèi)能不變，只要通過加熱來維持其溫度，輻射就可以連續(xù)不斷地進(jìn)行下去。任

6、何高于絕對零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射。黑體輻射的特性：輻射出射度（輻射通量密度）隨波長連續(xù)變化，每條曲線只有一個(gè)最大值。溫度愈高，輻射出射度（輻射通量密度）也愈大， 不同溫度的曲線不相交。隨著溫度的升高， 輻射最大值所對應(yīng)的波長移向短波方向。普朗克公式：普朗克公式描述出黑體輻射出射度與黑體溫度及黑體輻射電磁波波長關(guān)系。利用普朗克公式，可以計(jì)算出既定溫度和既定波長下，黑體輻射出射度。! 斯忒藩玻爾茲曼定律：黑體在一定溫度下的全部波長范圍內(nèi)（0）的總輻射出射度M。M=T4：黑體總輻射出射度隨溫度的增加而迅速增加，它與溫度的四次方成正比。因此，溫度的微小變化，就會引起輻射通量密度很大的變化。是紅外裝置

7、測定溫度的理論基礎(chǔ)。=5.67*10(-8)W.m(-2).K(-4)維恩位移定律黑體輻射的峰值波長max，max · T=b隨著溫度的升高，輻射最大值對應(yīng)的峰值波長向短波方向移動。地物發(fā)射電磁波的能力以發(fā)射率作為衡量標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)射率(比輻射率) ：實(shí)際物體的輻射出射度（單位面積上發(fā)出的輻射總通量）Mi與同溫度下的黑體輻射出射度M黑的比值?；鶢柣舴蚨桑?在任一給定溫度下，物體單位面積上的輻射出射度M和吸收率之比，對于任何物體都是一個(gè)常數(shù)，并等于該溫度下同面積黑體輻射出射度M黑。按照發(fā)射率與波長的關(guān)系，把地物分為：黑體或絕對黑體：發(fā)射率為1，常數(shù)。灰體(grey body)：發(fā)射率小于1

8、，常數(shù)選擇性輻射體：發(fā)射率小于1，且隨波長而變化。黑體輻射與實(shí)際物體發(fā)射光譜特征 黑體輻射出射度,隨著輻射波長變化而連續(xù)變化,而且每條輻射出射度曲線只有一個(gè)最大值;黑體自身溫度越高,黑體輻射出射度越大,而且不同溫度黑體輻射出射度曲線互不相交;隨著黑體自身溫度升高,黑體輻射出射度最大值向著輻射波長較短方向移動;只要黑體自身溫度稍微變化,其總輻射出射度就會發(fā)生較大變化;輻射出射度峰值對應(yīng)波長與黑體溫度乘積為一常數(shù)為何得到后兩點(diǎn)結(jié)論，可從普朗克公式計(jì)算求證2、太陽輻射及大氣對輻射的影響2.1！ 太陽常數(shù)：通常把垂直于太陽輻射方向上、與太陽的距離等于日地平均距離處的單位面積、單位時(shí)間內(nèi)接受的太陽總輻射

9、能量稱為太陽常數(shù)，或稱太陽平均輻射強(qiáng)度。太陽輻射的光譜是連續(xù)光譜。太陽輻射通過大氣層后，總的能量及各波長的能量都衰減了，而且通過大氣層愈厚，能量衰減得愈多。太陽輻射在短波部分的能量衰減比長波部分更大。2.2大氣組成：分子（氮N2和氧O2約占99%，臭氧、二氧化碳、水分子，及其他只占1%）和微粒（煙、塵埃、霧霾、小水滴及氣溶膠（直徑約為0.0130µ）等）大氣的垂直分層：對流層、平流層、電離層和大氣外層大氣吸收：氧氣：小于0.2 m；0.155為峰值。高空遙感很少使用紫外波段的原因。臭氧：數(shù)量極少，但吸收很強(qiáng)。兩個(gè)吸收帶；對航空遙感影響不大。水：吸收太陽輻射能量最強(qiáng)的介質(zhì)。到處都是吸收

10、帶。主要的吸收帶處在紅外和可見光的紅光部分。因此，水對紅外遙感有極大的影響。二氧化碳：量少；吸收作用主要在紅外區(qū)內(nèi)?？梢院雎圆挥?jì)。！ 大氣對輻射的吸收作用：吸收主要位于太陽輻射的紫外和紅外區(qū)，而對可見光區(qū)基本上是透明的。2.3散射：輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開，稱為散射。影響：削弱了原傳播方向的輻射強(qiáng)度，增加了其他各方向的輻射，即改變了電磁波的傳播方向；干擾傳感器的接收；降低了遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量、影像模糊，影響判讀.大氣散射的類型:！ 瑞利散射(大氣中粒子的直徑比波長小得多時(shí)發(fā)生的散射).米氏散射(當(dāng)大氣中粒子的直徑與輻射的波長相當(dāng)時(shí)發(fā)生的散射)無選擇性散射(當(dāng)大氣

11、中粒子的直徑比波長大的多時(shí)發(fā)生的散射).！瑞利散射：當(dāng)微粒的直徑比輻射波長小得多時(shí)，此時(shí)的散射稱為瑞利散射。散射率與波長的四次方成反比，因此，瑞利散射的強(qiáng)度隨著波長變短而迅速增大。紫外線是紅光散射的30倍，0.4微米的藍(lán)光是4微米紅外線散射的1萬倍。瑞利散射對可見光的影響較大，對紅外輻射的影響很小，對微波的影響可以不計(jì)大氣散射集中在太陽輻射能量最強(qiáng)的可見光區(qū)。因此，散射是太陽輻射衰減的主要原因。散射衰減的類型與強(qiáng)弱又和波長密切相關(guān)。太陽的電磁波輻射幾乎包括電磁輻射的各個(gè)波段，因此，在大氣狀況相同時(shí)，同時(shí)會出現(xiàn)各種類型的散射。對于大氣分子、原子引起的瑞利散射主要發(fā)生在可見光和近紅外波段。對于大氣

12、微粒引起的米氏散射從近紫外到紅外波段都有影響，當(dāng)波長進(jìn)入紅外波段后，米氏散射的影響超過了瑞利散射。大氣云層中，小雨滴的直徑相對其他微粒最大，對可見光只有無選擇性散射發(fā)生，云層愈厚，散射愈強(qiáng)。在微波波段，由于微波波長比小雨滴的直徑還要大得多，所以小雨滴對微波波段的散射又是屬于瑞利散射的類型，散射強(qiáng)度與波長四次方成反比，波長越長散射強(qiáng)度越小，所以微波才可能有最小散射，最大透射，有極強(qiáng)的穿云透霧能力。紅外輻射穿透云層的能力不如微波，但比可見光大10倍以上.2.4電磁波穿過大氣層時(shí)，會出現(xiàn)傳播方向的改變，即發(fā)生折射。大氣的折射率與大氣密度相關(guān)，密度越大折射率越大。電磁波在大氣中的傳播軌跡是一條曲線。電

13、磁波傳播過程中，當(dāng)通過兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，還會出現(xiàn)反射現(xiàn)象。氣體、塵埃的反射作用很小，反射現(xiàn)象主要發(fā)生在云層頂部，取決于云量和云霧，而且波段不同其影響不同，反射極大地削弱了電磁波到達(dá)地面的強(qiáng)度。 ！ 大氣窗口：通過大氣而較少被反射、吸收或散射的投射率較高的電磁輻射波段。大氣窗口是選擇遙感工作波段的重要依據(jù)。常見的大氣窗口：電磁波性質(zhì)大氣窗口遙感光譜通道應(yīng)用條件與成像方式反射光譜0.31.3µ紫外、可見光、近紅外波段必須在強(qiáng)光照下，采用攝影方式和掃描方式成像（即只能在白天作業(yè)）1.51.8µ2.03.5µ近紅外波段強(qiáng)光照下，白天掃描成像反射和發(fā)射混合光譜3.55.5

14、µ中紅外波段白天和夜間都能掃描成像發(fā)射光譜814µ遠(yuǎn)紅外波段適于夜間掃描成像0.825c微波波段有光照和五光照下都能掃描成像太陽輻射與地球大氣相互作用的結(jié)果是能量不斷衰減。太陽輻射通過大氣層后的能量及各波長的能量都衰減了，而且通過大氣層愈厚，能量衰減得愈多。太陽輻射在短波部分的能量衰減比長波部分更大。3、地球的輻射與地物波譜！ 地球輻射的分段特性波段名稱可見光與近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外波長0.32.5µ2.56µ）6µ輻射特性地表反射太陽輻射為主地表反射太陽輻射和自身的熱輻射地表物體自身熱輻射為主自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規(guī)律，如具有反射

15、、吸收外來紫外線、可見光、紅外線和微波的某些波段的特性；它們又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的特性；少數(shù)地物還有透射電磁波的特性；這些特性通稱為地物的光譜特性。地物的電磁波響應(yīng)特性隨電磁波波長改變而變化的規(guī)律。不同類型的地物，其電磁波響應(yīng)特性不同，因此地物波譜特征是遙感識別地的基礎(chǔ)。！ 反射率（反射系數(shù)或亮度系數(shù)）：物體反射的輻射能量占總?cè)肷淠芰康陌俜直?，影響地物反射率大小的因素：入射電磁波的波長；入射角的大??；物體本身的性質(zhì)和表面狀況根據(jù)地物表面狀況，太陽輻射主要產(chǎn)生三種反射:漫反射、鏡面反射、實(shí)際物體反射！ 反射波譜：地物的反射率隨入射波長變化的規(guī)律。地物反射光譜曲線：根據(jù)地物反射率與波長之間

16、的關(guān)系而繪成的曲線。地物電磁波光譜特征的差異是遙感識別地物性質(zhì)的基本原理。地面物體的反射波譜特征：1)不同地物在不同波段反射率存在差異。2)同類地物的反射光譜具有相似性，但也有差異性。3) 地物的光譜特性具有時(shí)間特性。！ 植被的反射光譜曲線特征：規(guī)律性明顯而獨(dú)特可見光波段:0.55m(綠光波段)有一個(gè)反射率為10%-20%的小反射峰，兩側(cè)0.45m(藍(lán)光波段)和0.67m附近有兩個(gè)明顯的吸收谷。這是因?yàn)槿~綠素對藍(lán)光和紅光吸收作用強(qiáng)，而對綠光反射作用強(qiáng)造成的。近紅外波段：在0.70.8 m有一反射“陡坡”，反射率急劇增高， 0.8 1.3m之間有一個(gè)反射率可達(dá)40%或更大的反射峰，形成植被的獨(dú)有

17、特征。這是由于植被葉細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響而形成的高反射峰。中紅外波段：在1.32.5m受到綠色植物含水量的影響，吸收率大增，反射率大降，在水的吸收帶1.45m、 1.95m和2.6 2.7m處形成三個(gè)吸收谷。 植物波譜具有上述的基本特征，但仍有細(xì)部差別，這種差別與植物種類、季節(jié)、病蟲害影響、含水量多少等有關(guān)系。土壤在自然狀態(tài)下表面的反射率沒有明顯的峰值和谷值，即土壤的反射光譜曲線很少有峰和谷的變化。一般來講土質(zhì)越細(xì)反射率越高，有機(jī)質(zhì)含量越高和含水量越高反射率越低，此外土類和肥力也會對反射率產(chǎn)生影響。由于土壤波譜曲線呈比較平滑的特征，所以在不同光譜段的遙感影像上，土壤的亮度區(qū)別不明顯。濕地在黑白像片上

18、，其色調(diào)常呈深暗色調(diào)。土壤的反射光譜特征主要受到土壤中的原生礦物和次生礦物、土壤水分含量、土壤有機(jī)質(zhì)、鐵含量、土壤質(zhì)地等因素的影響。！ 水的光譜特征主要是由水本身的物質(zhì)組成決定的，同時(shí)又受到各種水狀態(tài)的影響。在可見光范圍內(nèi)，純凈水體的反射率總體上比較低，不超過10%，一般為4%-5%，主要在藍(lán)綠光波段。隨著波長的增大逐漸降低，到0.6m（橙紅）處約2%3%。0.75m外的近紅外和中紅外波段純凈水體幾乎成為全吸收體，反射率趨近于零，所以水體在近紅外遙感影像上常呈黑色。水中含有其他物質(zhì)時(shí)，反射光譜曲線會發(fā)生變化。水中含泥沙時(shí)，由于泥沙散射，可見光波段反射率會增加，峰值出現(xiàn)在黃紅區(qū)。水中含葉綠素時(shí)，

19、近紅外波段明顯抬升。巖石的反射波譜曲線無統(tǒng)一的特征影響因素：礦物成分；礦物含量；物質(zhì)結(jié)構(gòu)；巖石風(fēng)化程度；巖石含水狀況；礦物顆粒大??；巖石表面光滑程度；巖石色澤1 為什么電磁波譜中不同類別的電磁波的波長和頻率不同，是因?yàn)槠洚a(chǎn)生的波源或稱電磁輻射源不同？（即各電磁波成因） 答： 無線電波主要由電磁振蕩發(fā)射； 微波主要利用諧振腔及波導(dǎo)管激勵與傳輸,通過微波天線向空中發(fā)射； 紅外波主要由分子振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷產(chǎn)生； 可見光與近紫外主要由原子、分子外層電子躍遷產(chǎn)生； 紫外線、X射線、射線主要由原子、分子內(nèi)層電子躍遷以及原子核內(nèi)狀態(tài)變化產(chǎn)生；宇宙射線主要來自宇宙空間。2 為何天空呈現(xiàn)蔚藍(lán)色？答：首先屬于瑞

20、利散射，就可見光而言,從紅光到藍(lán)光,波長逐漸減小,瑞利散射效應(yīng)增強(qiáng).因此,無云的晴天,由于藍(lán)光絕大部分被散射到四面八方,所以天空呈現(xiàn)蔚藍(lán)色.3 為何日出和日落呈現(xiàn)橘紅色？答：同樣屬于瑞利散射。日出或日落時(shí)分,由于太陽高度角較小,陽光傾斜射到地表,可見光穿過大氣層路徑比太陽直射時(shí)長,較長傳播過程中藍(lán)光被散射殆盡,波長次短的綠光也部分被散射,只剩下波長最長的紅光散射最弱,加之剩余的少量綠光,兩者混合,使得朝霞和夕陽呈現(xiàn)橘紅色. 4 為何微波具有強(qiáng)穿透性？答：屬于瑞利散射,微波瑞利散射強(qiáng)度與其波長4次方成反比,微波波長越長散射強(qiáng)度越小,所以微波具有最強(qiáng)穿透性.5 已知太陽常數(shù),可以求得太陽表面輻射出

21、射度M=6.284×107W/m2.進(jìn)而可求出:太陽有效溫度T和太陽光譜中輻射最強(qiáng)波長max. 解:通常可以將太陽當(dāng)作黑體看待. 因此,根據(jù)斯忒潘-玻爾茲曼定律M=T4,可得:T=(M/)1/4=(6.284×107W/m2)/ 5.67×10-8W.m-2.K-41/4=5770K. 另外,根據(jù)維恩位移定律maxT=b,可得: max=b/T=(2.898×10-3m.K)/5770K=0.50µm 答:太陽有效溫度為5700K,輻射最強(qiáng)波長為0.50µm.6 如何將黑體輻射作為參照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算實(shí)際物體發(fā)射電磁輻射呢？例如:一般金屬材料

22、均可當(dāng)作灰體看待.已知氧化銅表面溫度為1000K,比輻射率(或吸收系數(shù))為0.7,求此時(shí)該物體總輻射出射度M. 解:根據(jù)斯忒潘-玻爾茲曼定律,可得溫度為1000K黑體總輻射出射度為: M0=T4=5.67×10-8W.m-2.K-4(1000K)4=5.67×104W/m2 再根據(jù)基爾霍夫定律,可得:M=M0,=,與波長無關(guān). 所以:M=M0=0.7×5.67×104W/m2=3.97×104W/m2答:此時(shí)該物體總輻射出射度M為3.97 ×104W/m2.！大氣對太陽輻射影響？（綜合）P24第三章3.1遙感平臺：1、定義：搭載傳感器

23、的工具2、分類：航空平臺包括低、中、高空飛機(jī)。根據(jù)航天遙感平臺的服務(wù)內(nèi)容，可以將其分為氣象衛(wèi)星系列、陸地衛(wèi)星系列、海洋衛(wèi)星系列。根據(jù)工作平臺相對于地面的高度，可分為地面平臺、航空平臺和航天平臺。3、我國氣象衛(wèi)星：“風(fēng)云一號”氣象衛(wèi)星是中國發(fā)射的第一顆環(huán)境遙感衛(wèi)星。其主要任務(wù)是獲取全球的晝夜云圖資料及進(jìn)行空間海洋水色遙感實(shí)驗(yàn)。 “風(fēng)云二號”于1997粘6月10日由長征三號火箭從昌西發(fā)射中心發(fā)射升空。是中國第一顆自旋穩(wěn)定靜止氣象衛(wèi)星。4、主要的陸地衛(wèi)星系列 Landsat（陸地衛(wèi)星）：1972、1975、1978、1982、1984、1993（失敗）、1999近極地太陽同步近圓形軌道、重復(fù)覆蓋周期

24、1618天、空間分辨率80m、30m、15m。SPOT（斯波特衛(wèi)星）：1986年開始，至今已有4顆、近極地太陽同步近圓形軌道、重復(fù)覆蓋周期26天、空間分辨率20m、10m、可獲取同一地區(qū)的立體像對。CBERS（中國資源一號衛(wèi)星中巴地球資源衛(wèi)星）：1999/10/14、太陽同步近極地軌道、重復(fù)覆蓋周期26天、空間分辨率19.5m3.2遙感成像3.2.1攝影機(jī)分幅式攝影機(jī)全景攝影機(jī)多光譜攝影機(jī)（對同一地區(qū)，在同一瞬間攝取多個(gè)波段影像的攝影機(jī)）3.2.2攝影像片的幾何特征1、像片的比例尺2、像點(diǎn)位移3、像片的投影1、 中心投影是指空間任意點(diǎn)與某一固定點(diǎn)（投影中心）的連線或其延長線被一平面所截，那么此

25、直線與這平面的交點(diǎn)就是該空間點(diǎn)的中心投影。2、垂直攝影：攝影機(jī)主光軸垂直于地面或偏離鉛垂線在3°以內(nèi)。水平像片傾斜攝影：攝影機(jī)主光軸偏離鉛垂線大于3°。傾斜像片3、主光軸：通過物鏡中心并與主平面（或焦平面）垂直的直線。象主點(diǎn)：主光軸與感光片的交點(diǎn)。物鏡中心（透鏡中心）投影中心航攝傾角或像片傾角：主光軸與鉛垂線的夾角。4、航片是中心投影，即攝影光線交于同一點(diǎn)。地形圖、平面圖是垂直投影，即攝影光線平行且垂直于投影面。5、中心投影和垂直投影的區(qū)別第一，投影距離的影響 垂直投影圖像的縮小和放大與投影距離無關(guān)，并有統(tǒng)一的比例尺。中心投影圖像像片比例尺受投影距離和焦距影響。第二，投影面

26、傾斜的影響垂直投影，投影面始終水平，圖上各部分比例尺相同。即使投影面傾斜，圖上各部分的比例尺也保持一致變動。中心投影，投影面傾斜時(shí)，像面上各部分的比例尺顯著變化，且變動趨勢和變動量均不一致。第三，地形起伏的影響地形起伏對垂直投影沒有影響。同一鉛垂線上的高度不等的點(diǎn)，在垂直投影的地形圖上均投影為同一個(gè)像點(diǎn)。中心投影的像片上，同一鉛垂線上的高度不等的點(diǎn)會投影成不同的像點(diǎn)。地面點(diǎn)在中心投影的像片上的位置相對于其在地形圖上的位置而言發(fā)生了移動，產(chǎn)生了投影誤差，稱為像點(diǎn)位移。6、像片比例尺：航空像片上某一線段長度與地面相應(yīng)線段長度之比。平均比例尺：是以整張像片的平均航高（以各點(diǎn)的平均高程面為起始面）計(jì)算

27、而得的。主比例尺 ：以像主點(diǎn)的航高（航測部門用航測高差儀記錄）計(jì)算而得的 。某點(diǎn)的像片比例尺：以該點(diǎn)的航高計(jì)算而得的。 傾斜像片的比例尺：像片上無窮小線段與地面上相應(yīng)無窮小線段之比。攝影比例尺： 即航片上某線段與地面相應(yīng)線段的水平距離之比，稱之為攝影比例尺1/m。平坦地區(qū)、攝影時(shí)像片處于水平狀態(tài)（垂直攝影），則像片比例尺等于像機(jī)焦距（f）與航高（H）之比。.平坦地區(qū)的像片平均比例尺 丘陵地區(qū)的像片比例尺 7、航空像片是地面的中心投影，根據(jù)中心投影的原理，無論是帶有起伏狀態(tài)的地形，還是高出地面的任何物體，反映到航空像片上的像點(diǎn)與其平面位置相比，一般都會產(chǎn)生位置的移動，這種像點(diǎn)位置的移動，叫做像點(diǎn)

28、位移。8、a a0即為因地形起伏引起的像點(diǎn)位移，用h表示，常稱其為像片上的投影差。為投影差或稱位移量，h為地面高差，r為像點(diǎn)到像主點(diǎn)的距離，為像主點(diǎn)的航高或稱攝影高度 可以得出：位移量與地形高差h成正比，即高差越大引起的像點(diǎn)位移量也越大。位移量與像主點(diǎn)的距離成正比，即距主點(diǎn)越遠(yuǎn)的像點(diǎn)位移量越大，像片中心部分位移量較小。位移量與攝像高度（航高）成反比。即攝影高度越大，因地表起伏引起的位移量越小。9、航空像片是地面的中心投影，根據(jù)中心投影的原理，無論是帶有起伏狀態(tài)的地形，還是高出地面的任何物體，反映到航空像片上的像點(diǎn)與其平面位置相比，一般都會產(chǎn)生位置的移動，這種像點(diǎn)位置的移動，叫做像點(diǎn)位移。3.3

29、掃描成像：依靠探測元件和掃描儀對目標(biāo)地物以瞬時(shí)視場為單位進(jìn)行的逐點(diǎn)、逐行取樣，以得到目標(biāo)地物電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。掃描成像與攝影成像的區(qū)別： 掃描成像：數(shù)字圖像，數(shù)字量，離散變量 攝影成像：光學(xué)圖像，模擬量，連續(xù)變量 光學(xué)圖像A/D數(shù)字圖像 數(shù)字量與模擬量的本質(zhì)區(qū)別在于模擬量是連續(xù)變量而數(shù)字量是離散變量。 10、原理：掃描鏡在機(jī)械傳動裝置驅(qū)動下，隨遙感平臺前進(jìn)運(yùn)擺動，依次逐點(diǎn)逐行對地面進(jìn)行掃描，地面物體的輻射波束經(jīng)掃描鏡反射，并經(jīng)透鏡聚焦和分光分別將不同波長的波段分開，再聚焦到感受不同波長的探測元件上。探測元件把接收到的電磁波能量轉(zhuǎn)換成電信號，在磁介質(zhì)上記錄或再經(jīng)電/光轉(zhuǎn)換成為

30、光能量，在設(shè)置于焦平面的膠片上形成影像。11、光機(jī)掃描儀用光學(xué)系統(tǒng)接收來自目標(biāo)地物的輻射，并分成幾個(gè)不同的光譜段，使用探測儀器把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，同時(shí)發(fā)射信號回地面，如MSS、TM等。、12、瞬時(shí)視場角（2）：掃描系統(tǒng)在某一時(shí)刻對空間所張的角度稱為瞬時(shí)視場角。即掃描儀的空間分辨率。像元：瞬時(shí)視場角在影像上對應(yīng)的點(diǎn)稱為像元或像素。地面分辨率：瞬時(shí)視場角在地面上對應(yīng)的距離?？傄晥鼋牵汗鈱W(xué)掃描系統(tǒng)對目標(biāo)掃描擺動的最大角度為總視場角。掃描帶的地面寬度稱總視場。從遙感平臺到地面掃描帶外側(cè)所構(gòu)成的夾角，叫總視場角。3.4.1微波遙感的特點(diǎn)能全天候、全天時(shí)工作；可見光遙感只能在白天工作，紅外遙感雖可克服夜

31、障，但不能穿透云霧。對某些地物具有特殊的波譜特征；對冰、雪、森林、土壤等具有一定穿透力；對海洋遙感具有特殊意義；分辨率較低，但特性明顯。微波遙感：指通過傳感器獲取從目標(biāo)地物發(fā)射或反射的微波輻射，經(jīng)過判讀處理來認(rèn)識地物的技術(shù)。3.4.2微波遙感方式：微波遙感分有有源（主動）和無源（被動）兩大類。主動微波遙感：是指通過向目標(biāo)地物發(fā)射微波并接收其后向散射信號來實(shí)現(xiàn)對地觀測遙感方式。3.5遙感圖像的特征14、圖像的空間分辨率指像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時(shí)視場，或地面物體能分辨的最小單元。波譜分辨率是指傳感器在接受目標(biāo)輻射的波譜時(shí)能分辨的最小波長間隔。輻射分辨率是指傳感器接受波譜信號時(shí)，能

32、分辨的最小輻射度差。在遙感圖像上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級。1. 某個(gè)波段遙感圖像的總信息量與空間分辨率（以像元數(shù)n表示）、輻射分辨率（以灰度量化級D表示）有關(guān)。2. 在多波段遙感中，遙感圖像總信息量還取決于波段數(shù)k。Im=n*log2DIm=k*Im=k*n*log2D=k*A/P2*log2D時(shí)間分辨率指對同一地點(diǎn)進(jìn)行采樣的時(shí)間間隔，即采樣的時(shí)間頻率，也稱重訪周期。第四章 遙感圖像處理 遙感圖像處理是指對遙感探測所獲取的圖像或資料進(jìn)行的各種技術(shù)處理，發(fā)生在對遙感圖像資料進(jìn)行分析、判讀、理解、識別以前。處理的目的是使遙感圖像或資料更適于應(yīng)用。 遙感圖像有光學(xué)圖像和數(shù)字圖像。從處理方法上，主要

33、有光學(xué)處理和計(jì)算機(jī)（數(shù)字圖像）處理。4.1 光學(xué)原理與光學(xué)處理 遙感圖像光學(xué)處理的目的是通過光學(xué)手段增強(qiáng)目標(biāo)地物的影像差異或影像特征，將目標(biāo)地物從環(huán)境背景信息中突現(xiàn)出來，更適于識別和進(jìn)行信息提取。波長在0.380.76m范圍的電磁波能引起人的視覺反應(yīng)。物體的顏色取決于兩方面因素，對發(fā)光體而言，物體的顏色由其發(fā)出的光所具有的波長而定。常見地物多為非發(fā)光體，其物體的顏色首先取決于光的照射，其次才是物體對光的吸收和反射和透射等。自然界中的物體，如果對可見光的各波段不具有選擇性吸收和反射，就產(chǎn)生非彩色；如果對可見光的各波段具有選擇性吸收和反射，就產(chǎn)生彩色。4.1.1 顏色視覺人對光的感應(yīng)靠眼睛。1、亮

34、度對比和顏色對比 （1）亮度對比：對象相對于背景的的明亮程度。亮度對比是視場中對象與背景的亮度差與背景亮度之比，記作：C=|L對象L背景|/L背景。改變對比度，可以提高圖象的視覺效果。在遙感圖像中，亮度對比主要用于單色黑白影像，但有時(shí)很難說明哪個(gè)是背景，哪個(gè)是對象。這時(shí)亮度對比就變成兩個(gè)或多個(gè)對象之間的對比。 （2）顏色對比：在視場中，相鄰區(qū)域的不同顏色的相互影響叫做顏色對比。兩種顏色相互影響的結(jié)果，使每種顏色會向其影響色的補(bǔ)色變化。在兩種顏色的邊界，對比現(xiàn)象更為明顯。因此，顏色的對比會產(chǎn)生不同的視覺效果。 在可見光譜段中顏色從紫到紅是逐漸變化的。 一般而言，只要波長改變了0.0010.002

35、m人眼就能覺察出差別，但對不同波長，人眼的區(qū)別能力也不同。最靈敏、分辨能力最強(qiáng)的是黃綠光，即波長為0.555m。就整個(gè)光譜而言，正常人眼應(yīng)能分辨出幾百種不同顏色。 人眼對彩色的分辨力要比對黑白灰度的分辨力強(qiáng)得多，所以彩色圖像能表現(xiàn)出更為豐富的信息量。 2、顏色的性質(zhì) 所有顏色都是對某段波長有選擇地反射而對其他波長吸收的結(jié)果。 顏色的性質(zhì)由明度、色調(diào)、飽和度來描述。 （1）明度（亮度）：是人眼對光源或物體明亮程度的感覺。即彩色光的亮度，彩色的明亮程度。 明度的高低取決于光源光強(qiáng)及物體表面對光的反射率。對光源而言，亮度越大，明度越高。一般來說，物體反射率越高，明度就越高。彩色光的亮度越高，明度就越

36、高；發(fā)光物體的亮度越高，明度也越高；非發(fā)光物體反射比越高，明度越高；彩色物體表面的光反射率越高，明度就越高。明度受視覺感受性和經(jīng)驗(yàn)影響。 （2）色調(diào)：是色彩彼此相互區(qū)分的特性。 物體的色調(diào)決定于物體向外輻射的光譜組成，不同色調(diào)的物體具有不同的輻射光譜，光源的色調(diào)決定于輻射的光譜組成對人眼所產(chǎn)生的感覺。 可見光譜段的不同波長的電磁輻射刺激人眼產(chǎn)生了紅橙黃綠青藍(lán)紫等彩色的感覺。因?yàn)檠劬σ暰W(wǎng)膜上的錐體細(xì)胞能分辨顏色。 對于眼睛色覺來說，單一波長的光對應(yīng)著單一色彩 （見第16頁表2.1），而色對光并不存在單一的對應(yīng)關(guān)系。 多數(shù)情況下，刺激人眼的光波不是單一波長的光波，而常常是一些不同波長的光波的組合。

37、色彩就是由不同波長的光按一定比例疊加混合形成的。 （3）飽和度：是色彩純潔的程度，即光譜中波長段是否窄，頻率是否單一的表示。 取決于物體表面反射光譜的選擇性程度，反射光譜越窄，即光譜的選擇性越強(qiáng)，彩色的飽和度就越高。 對于光源，發(fā)出的若是單色光就是最飽和的彩色。對于物體顏色，如果物體對入射光譜的反射具有很高的選擇性，即只反射很窄的波段，那么顏色越純潔，飽和度越高。 如由三棱鏡分光產(chǎn)生的光譜色中，主波長為445nm的彩色就是非常純的藍(lán)色，即這種藍(lán)色的飽和度最高。如果光源或物體反射光在某種波長中混有許多其他波長的光或混有白光則飽和度變低。3、非彩色非彩色，即黑白色只用明度（亮度）描述，不使用色調(diào)、

38、飽和度。非彩色（黑白色）的亮度變化就是亮度最小的黑色向亮度最大的白色的漸變過程，由此形成黑灰白的灰階。4、 顏色立體 （1）顏色立體：中間垂直軸代表明度；中間水平面的圓周代表色調(diào)；圓周上的半徑大小代表飽和度。 （2）孟賽爾顏色立體：中軸代表無色彩的明度等級；在顏色立體的水平剖面上是色調(diào)；顏色離開中央軸的水平距離代表飽和度的變化。4.1.2 加色法與減色法視網(wǎng)膜上的視錐細(xì)胞具有完善的色覺，因?yàn)橐曞F細(xì)胞中的色素不同，它們分別對藍(lán)、綠、紅（通常接近棕紅）波段具有敏感性，因此在白天我們能看到色彩鮮明的大千世界，五顏六色的地物的反射光經(jīng)過視錐細(xì)胞的分光分色，轉(zhuǎn)換為藍(lán)、綠、紅三原色，然后沿著視覺神經(jīng)傳輸至

39、大腦。色對于光并不存在單一的對應(yīng)關(guān)系。一些色彩可以由不同波長的色光按一定比例疊加混合而成，即可以用少數(shù)幾種色光合成出眾多的色彩。彩色合成就是依照人眼的這種色覺現(xiàn)象完成的。彩色合成有兩種基本方法，即加色法和減色法。 1、 顏色相加原理 1）三原色：若三種顏色，其中的任一種都不能由其余二種顏色混合相加產(chǎn)生，這三種顏色按一定比例混合，可以形成各種色調(diào)的顏色，則稱之為三原色。紅、綠、藍(lán)。 2）互補(bǔ)色：若兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色，這兩種顏色就稱為互補(bǔ)色。黃和藍(lán)、紅和青、綠和品紅。3）色度圖：可以直觀地表現(xiàn)顏色相加的原理,更準(zhǔn)確地表現(xiàn)顏色混合的規(guī)律。根據(jù)紅綠藍(lán)三種色光混合形成各種色調(diào)光的方法稱為加色法。

40、 1）色光的等量疊加：紅+綠=黃 綠+藍(lán)=青 藍(lán)+紅=品紅 紅+綠+藍(lán)=白 2）色光不等量疊加：形成各種中間色 3）當(dāng)兩種色光相加成為白色時(shí)，稱這兩種色光為互補(bǔ)色。 黃藍(lán) 品紅 綠 青 紅 加色法適用于色光的疊加混合，采用紅、綠、藍(lán)三種色光為基色，按一定比例混合疊加產(chǎn)生其它顏色的方法。 彩色顯示器的顯象管是利用加色法原理產(chǎn)生色彩的。2、 顏色相減原理 減色過程：白色光線先后通過兩塊濾光片的過程。 顏色相減原理：當(dāng)兩塊濾光片組合產(chǎn)生顏色混合時(shí)，入射光通過每一濾光片時(shí)都減掉一部分輻射，最后通過的光是經(jīng)過多次減法的結(jié)果。 加色法與減色法的區(qū)別：減法三原色：黃、品紅、青減色法就是從自然光（白光）中減去

41、一種或兩種原色光而生成其它色彩的方法。一般適用于顏料配色、彩色印刷等。顏料本身的色彩是由于其選擇性的吸收了入射自然光中一定波長的光，反射未被吸收的色光而呈現(xiàn)的顏色。 黃=白藍(lán) 品紅=白綠 青=白紅 黃、品紅、青（加法三原色的補(bǔ)色）就是減法三原色。 4.2 數(shù)字圖像的校正 遙感數(shù)字圖像處理是指利用計(jì)算機(jī)對遙感圖像及其資料進(jìn)行的各種技術(shù)處理。包括圖像校正（圖像處理前的預(yù)處理部分）、圖像增強(qiáng)（為突出影像中的某些特定信息而作的處理）、多源信息復(fù)合等。4.2.1 數(shù)字圖像（結(jié)合第6章6.1數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn)）1、數(shù)字圖像的性質(zhì)：掃描的過程就是數(shù)字化的過程。就是把模擬圖像分割成許多同樣形狀（矩形）的小單

42、元，將連續(xù)的空間變量等間隔分割，每個(gè)小單元的空間位置就由其圖像坐標(biāo)（行號，列號）來確定。將連續(xù)變化的灰度值（亮度值）等分成64級或256級等，以各個(gè)小單元的平均亮度值或中心部分的亮度值作為該單元的亮度值。這種小單元就是數(shù)字圖像的最基本單位、最小單位，稱為像元或像素。通常把前一部分空間離散化處理叫采樣（sampling）；把后一部分亮度值的離散化處理叫量化（quantization）；以上兩種過程結(jié)合起來叫圖像的數(shù)字化（digitization）。所以掃描的實(shí)質(zhì)就是對圖像的位置變量進(jìn)行離散化和對圖像的灰度值進(jìn)行量化。像元（像素）：是數(shù)字圖像的最小單位、最基本的單位，是成像過程中的采樣點(diǎn)，也是計(jì)算

43、機(jī)處理的最小單元。像元具有空間特征和屬性特征。像元的空間特征： 由于傳感器是從空中觀測地球表面，因此每個(gè)像元含有特定的地理位置信息，并表征一定的面積。對于MSS提供的數(shù)字圖像來說，一個(gè)像元對應(yīng)的地表面積是由傳感器的瞬時(shí)視場角決定的，瞬時(shí)視場角在地表的投影面稱像素的地面分辨率（或空間分辨率）。 像元的屬性特征：像元的屬性特征是用亮度值來表達(dá)的。 入射到傳感器中的電磁波被探測元件轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換，成為絕對輻射亮度值R。為便于應(yīng)用，R又被轉(zhuǎn)換為能夠表征地物輻射亮度的相對值V。V就是被記錄下的像元數(shù)據(jù)值（灰度值、亮度值）。 不同傳感器提供的有效量化的級數(shù)是不同的。常用的遙感數(shù)字圖像有效量化

44、級數(shù)表：傳感器類型 衛(wèi)星名稱 有效量化級數(shù)信息量/bit MSS Landsat 64 6 TM Landsat 256 8 HRV(S) Spot 256 8 HRV(PA) Spot 64 6 AVHRR NOAA 1024 10像素有正像素和混合像素之分。正像素：像素內(nèi)只包含一種地物。如水體，它的亮度值代表了水體的光譜特征?；旌舷袼兀合袼貎?nèi)包括兩種或兩種以上地物。如出苗不久的麥田，它的一個(gè)像素亮度位內(nèi)包含麥苗和土壤的光譜特征。 2、 遙感數(shù)字圖像的特點(diǎn)： 1）便于計(jì)算機(jī)處理與分析：計(jì)算機(jī)是以二進(jìn)制方式處理各種數(shù)據(jù)的。采用數(shù)字形式表示遙感圖像，便于計(jì)算機(jī)處理。因此，與光學(xué)圖像處理方式相比，

45、遙感數(shù)字圖像是一種適于計(jì)算機(jī)處理的圖像表示方法。 2）圖像信息損失低：由于遙感數(shù)字圖像是用二進(jìn)制表示的，因此在獲取、傳輸和分發(fā)過程中，不會因長期存儲而損失信息，也不會因多次傳輸和復(fù)制而產(chǎn)生圖像失真。而模擬方法表現(xiàn)的遙感圖像會因多次復(fù)制而使圖像質(zhì)量下降。 3）抽象性強(qiáng)：盡管不同類別的遙感數(shù)字圖像，有不同的視覺效果，對應(yīng)不同的物理背景，但由于它們都采用數(shù)字形式表示，便于建立分析模型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)解譯和運(yùn)用遙感圖像專家系統(tǒng)。3、遙感數(shù)字圖像的表示方法：模擬圖像被數(shù)字化以后，原圖像的連續(xù)的空間變量被等間隔取樣成離散值。圖像以左上角O為坐標(biāo)原點(diǎn)，以i代表行，以 j 代表列。一幅圖像就可以表示為一個(gè)矩陣。

46、即遙感數(shù)字圖像是以二維數(shù)組來表示的。在數(shù)組中，每個(gè)元素代表一個(gè)像元，像元的坐標(biāo)位置隱含，是由這個(gè)元素在數(shù)組中的行列位置所決定的。元素的值表示傳感器探測到的該像元對應(yīng)地面物體的電磁輻射強(qiáng)度。這樣地球表面一定區(qū)域范圍內(nèi)的物體的電磁輻射信息就可記錄在一個(gè)二維數(shù)組（或二維矩陣）中了。一幅（單波段）的遙感數(shù)字圖像可表示成：F = f( i ,j ) , i = 1，2，3，mj = 1，2，3，n，式中，i代表行號，j代表列號，f（i，j）的值代表在第i行第j列位置上的像元內(nèi)地物的電磁輻射強(qiáng)度值。數(shù)字圖像中的像元值可以是整型、實(shí)型和字節(jié)型。為了節(jié)省存貯空間，字節(jié)型最常用，即每個(gè)像元紀(jì)錄為一個(gè)字節(jié)（byt

47、e）8位。量化后，灰度值從0到 255，共256級灰階；或者從0到63，共64級灰階。0代表黑，255代表白。遙感數(shù)字圖像需要相當(dāng)大的存貯空間。一景Landsat4或5的TM數(shù)字圖像，共有7個(gè)波段，每個(gè)波段有6166行，6166列，代表地面約185km×185km的范圍。每個(gè)波段約有6166×6166=3801955638兆個(gè)像元。7個(gè)波段全部存貯約有（6×38019556）+24兆252兆個(gè)像元，即需要252兆字節(jié)的空間才能存下一景TM數(shù)據(jù)。中國全境約530景。 4、航空相片的數(shù)字化：常見的遙感數(shù)字圖像的獲取方法之一。航空像片的數(shù)字化可以利用掃描儀來進(jìn)行。數(shù)字化

48、質(zhì)量取決于航空像片本身的質(zhì)量與采樣間距和屬性量化精度。 采樣間距與掃描儀的光學(xué)分辨率密切相關(guān)。航空像片取樣一般采用300dpi，航空像片負(fù)片則需要600dpi以上的光學(xué)分辨率。 黑白航空像片的屬性量化精度，可以采用8位（bit）量化精度，它可以提供256級灰度值；彩色航空像片需采用24位（bit）量化精度，分別配給紅綠藍(lán)三原色各8位，每個(gè)顏色層面數(shù)據(jù)為256級。 4.2.3 幾何校正 1、遙感影像變形的原因： （1）遙感平臺位置和運(yùn)動狀態(tài)變化的影響 航高：當(dāng)平臺運(yùn)動過程中受到力學(xué)因素影響，產(chǎn)生相對于原標(biāo)準(zhǔn)航高的偏離，或者說衛(wèi)星運(yùn)行的軌道本身就是橢圓的。航高始終發(fā)生變化，而傳感器的掃描視場角不變

49、，從而導(dǎo)致圖像掃描行對應(yīng)的地面長度發(fā)生變化。航高越向高處偏離，圖像對應(yīng)的地面越寬。航速：衛(wèi)星的橢圓軌道本身就導(dǎo)致了衛(wèi)星飛行速度的不均勻，其他因素也可導(dǎo)致遙感平臺航速的變化。航速快時(shí)，掃描帶超前，航速慢時(shí)，掃描帶滯后，由此可導(dǎo)致圖像在衛(wèi)星前進(jìn)方向上（圖像上下方向）的位置錯動。俯仰：遙感平臺的俯仰變化能引起圖像上下方向的變化，即星下點(diǎn)俯時(shí)后移，仰時(shí)前移，發(fā)生行間位置錯動。翻滾：遙感平臺姿態(tài)翻滾是指以前進(jìn)方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。可導(dǎo)致星下點(diǎn)在掃描線方向偏移，使整個(gè)圖像的行向翻滾角引起偏離的方向錯動。偏航：指遙感平臺在前進(jìn)過程中，相對于原前進(jìn)航向偏轉(zhuǎn)了一個(gè)小角度，從而引起掃描行方向的變化，導(dǎo)致圖像的傾

50、斜畸變。 （2）地形起伏的影響 （3）地球表面曲率的影響 （4）大氣折射的影響 （5）地球自轉(zhuǎn)的影響2、幾何畸變校正4.3 數(shù)字圖像增強(qiáng)存在問題：對比度不夠、圖像模糊；邊緣部分或線狀地物不夠突出；波段數(shù)據(jù)量大，波段間存在很強(qiáng)相關(guān)性等。增強(qiáng)處理目的：（1）增強(qiáng)目視效果；（2）提高圖像質(zhì)量和突出所需信息；（3）有利于分析判讀或作進(jìn)一步的處理。4.3.1 對比度變換 是一種通過改變圖像像元的亮度值來改變圖像像元對比度，從而改善圖像質(zhì)量的圖像處理方法。 亮度值是輻射強(qiáng)度的反映，所以也稱之為輻射增強(qiáng)（Radiometric Enhancement）。 輻射增強(qiáng)（對比度增強(qiáng)）主要以圖像的灰度直方圖作為分析

51、處理的基礎(chǔ)。直方圖：數(shù)字圖像直方圖是以每個(gè)像元為統(tǒng)計(jì)單元，表示圖像中各亮度值或亮度值區(qū)間像元出現(xiàn)頻率的分布圖；就是以統(tǒng)計(jì)圖的形式表示圖像亮度值與像元數(shù)之間的關(guān)系。數(shù)字圖像：0581013141413 504914151211 62101013151512 68991012118 588999119 57788778 34766345 11467322直方圖統(tǒng)計(jì)表：灰度級 0 12 3 4 5 6 7 8 9 10 1112131415像元數(shù) 2 23 3 4 5 5 6 8 7 4 3 3333百分比 3.1 3.1 4.7 4.7 6.3 7.8 7.8 9.4 12.5 10.8 6.3

52、4.74.74.74.74.7直方圖： 從直方圖上可以直觀地了解該圖像的亮度值分布范圍、峰值位置、均值以及亮度值分布的離散程度等，即可以粗略地分析圖像的質(zhì)量。 直方圖應(yīng)該呈正態(tài)分布，直方圖的包絡(luò)線應(yīng)近似接近正態(tài)分布。 一般說來，直方圖分布曲線越接近正態(tài)分布，說明圖像反差適中、亮度分布均勻、層次豐富，圖像質(zhì)量高。直方圖峰值偏向亮度坐標(biāo)軸左側(cè)或右側(cè)時(shí)，說明圖像偏暗或偏亮。峰值過陡過窄，則表明圖像的高密度值過于集中。1、線性變換：在改善圖像對比度時(shí)，如果采用線性或分段線性的函數(shù)關(guān)系，那么這種變換就是線性變換。調(diào)整線性參數(shù)，改變變換效果。 例子：其亮度值為015，現(xiàn)在欲將亮度值范圍拉伸為030。為此，設(shè)計(jì)一個(gè)線性變換函數(shù)，橫坐標(biāo)Xa為變換前的亮度值，縱坐標(biāo)Xb為變換后的亮度值。當(dāng)亮度值Xa從015變換成Xb從030，變換函數(shù)在圖中是一條直線OO，方程式為Xb/30=Xa/15，即Xb=2Xa，變換時(shí)將每個(gè)像元的亮度值逐個(gè)帶入公式，求出Xb值并替換Xa，便得到變換后的新圖像。05810131414