遙感講座-遙感成像與遙感影像特征

1、遙感講座-遙感成像與遙感影像特征專業(yè)知識(shí)   2009-04-20 11:10   閱讀167   評(píng)論0   字號(hào)： 大大  中中  小小 遙感技術(shù)最基本的東西其實(shí)就是遙感影像，不管你是設(shè)計(jì)傳感器，還是研究影像的信息提取，都是圍繞著影像來工作。離開影像來談遙感，等同于畫餅充饑。    這部分內(nèi)容包括：   l遙感成像原理   l影像描述基本概念   l影像特征1、遙感成像下載 (43 KB)圖1 被動(dòng)遙感成像過程&

2、#160;   遙感成像可分為如圖1所示5個(gè)部分，對(duì)于我們來說，需要重點(diǎn)學(xué)習(xí)的是傳感器部分。    傳感器是獲取地面目標(biāo)電磁輻射信息的裝置。傳感器按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可分為很多類，但是任何的傳感器都有四個(gè)基本部分組成收集器、探測(cè)器、處理器和輸出器。    衡量傳感器性能的四個(gè)指標(biāo)：· 空間分辨率是指遙感圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸和大小，是用來表征影像分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)。    目前比較通俗的說法就是像元的大小，比如TM影像是30米，Spot5的分辨率是5米或者10米等。· 時(shí)間分辨率對(duì)同一目

3、標(biāo)進(jìn)行重復(fù)探測(cè)時(shí)，相鄰兩次探測(cè)的時(shí)間間隔。    通俗的叫法是探測(cè)重復(fù)周期，如TM的重復(fù)周期為16天，氣象衛(wèi)星時(shí)間很短，幾乎是一天能重復(fù)好幾次，這樣有利于天氣的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。· 光譜分辨率指?jìng)鞲衅魉苡涗浀碾姶挪ㄗV中，某一特定的波長范圍值，波長范圍值越寬，光譜分辨率越低。光譜分辨率的高低，產(chǎn)生了一個(gè)非常熱門的遙感分支，高光譜遙感。· 溫度分辨率指熱紅外傳感器分辨地表熱輻射（溫度）最小差異的能力。    一般紅外系統(tǒng)的的溫度分辨率達(dá)到0.23.0K的標(biāo)準(zhǔn)，如TM6圖像的溫度分辨率可達(dá)到0.5K。同時(shí)這四項(xiàng)指標(biāo)也是影像的重要參數(shù)之一，特別是空

4、間分辨率和時(shí)間分辨率。    下面我們了解一下目前常見的幾種傳感器1. 光學(xué)機(jī)械掃描系統(tǒng)（optial-mechanial scanning）它是利用平臺(tái)的行進(jìn)和旋轉(zhuǎn)掃描鏡對(duì)與平臺(tái)行進(jìn)的垂直方向的地面進(jìn)行掃描，又稱物面掃描系統(tǒng)。下載 (55.52 KB)圖2 TM的掃描系統(tǒng)示意圖    目前正在使用的傳感器采用這種方式的主要有Landsat、NOAA/AVHRR、我國的“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星。這種掃描方式兩個(gè)特點(diǎn)是掃描寬幅大但空間分辨率較低。    2、推掃式掃描系統(tǒng)（push-broom scanning）又稱鏡面掃描系統(tǒng)，用廣角光學(xué)

5、系統(tǒng)，在整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)成像。它是用CCD組成的線性矩陣來感應(yīng)地面。下載 (61 KB)圖3 推掃式掃描系統(tǒng)示意圖    目前正在使用的大部分高分辨率的傳感器就是這種系統(tǒng)，包括SPOT系列，中巴資源系列，IKONOS，QUICKBIRD等。此類掃描系統(tǒng)一般分辨率比較高，但掃描寬幅比較小。    3、成像光譜此類系統(tǒng)是把成像技術(shù)和分光譜技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，獲取的影像光譜分辨率非常高，波段數(shù)非常的多，能達(dá)到上百個(gè)波段，它仍屬于多光譜掃描儀的范疇。很典型的一個(gè)傳感器就是MODIS（中等分辨率成像光譜儀）。2、遙感影像特征    在圖像處理、分析和

6、解譯過程中，我們要了解圖像中包含的信息內(nèi)容，定量地研究其信息量的多少，特別是比較不同的類型的圖像和同一圖像的不同波段，以及不同處理方法得到的結(jié)果中信息的種類、多少和豐富量等信息。    遙感圖像反映的信息內(nèi)容主要有波譜信息、空間信息和時(shí)間信息。（注：文中的圖像都是指的數(shù)字圖像）· 波譜信息    圖像上的波譜信息表現(xiàn)為已經(jīng)量化的輻射值，即圖像的亮度/灰度指/像元值，他是一種相對(duì)的量度。量化就是把采樣過程中獲得的像元平均輻射亮度值，按照一定的編碼規(guī)則劃分為若干等級(jí)，即把像元平均輻射亮度值按一定方式離散化。它對(duì)應(yīng)我們常見的概念就是圖像的比特或者灰階

7、，如8比特，量化范圍就是0255。    像元值間接反映了地物的波譜特征，不同的地物有著不同的像元值，當(dāng)然把同譜異物排除，遙感圖像解譯中識(shí)別不同地物的一個(gè)重要標(biāo)志就是圖像的像元值差異。同時(shí)像元值也是反映一幅圖像信息量大小的重要，信息量的大小一般采用了通訊理論中的的香農(nóng)在1948年提出的熵來表示。    在ENVI中查看圖像的像元值非常的方便，在一個(gè)Display中打開一個(gè)圖像，在Image視圖上雙擊左鍵，圖4中所示，Data中的R、G、B對(duì)于的值就是像元值，也就是DN值，由于圖像中的原始DN值非常的重要，一般不會(huì)輕易改變，但是它的整體飽和度不高，直接顯示

8、效果不好。因此在ENVI中，為了顯示顏色，有一個(gè)LUT VALUE，圖中的為Scrn對(duì)應(yīng)的R、G、B值。一般在ENVI中處理圖像，都是對(duì)LUT VALUE操作，當(dāng)然也可以選擇對(duì)FILE PIXEL處理，這個(gè)也就是很多人疑問，在ENVI處理很好的圖像，為什么在別的軟件，如photoshop中打開顏色就變了，就是這個(gè)原因。下載 (14.1 KB)圖4 圖像像元值的查看· 空間信息    空間信息是通過圖像的像元值在空間上的變化反映出來，包括圖像上有實(shí)際意義的點(diǎn)、線、面或者區(qū)域的空間位置、長度、面積、距離、紋理信息等都屬于空間信息。    與空間信息

9、相關(guān)的兩個(gè)概念需要理解，一是采樣，即把連續(xù)圖像空間劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)格，并對(duì)各個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的輻射值進(jìn)行測(cè)量；二是空間分辨率，即圖像中一個(gè)像元代表地面實(shí)際大小。    在ENVI中，同樣可以很方便的查看圖像的基本信息，在Available Bands List中，選擇一幅圖像點(diǎn)擊右鍵，選擇Edit Header。可以看到圖像的投影信息，空間分辨率等信息。   下載 (41.93 KB)圖5 圖像的信息查看    量測(cè)圖像也非常的簡單，可選擇Basic Tools ->Measurement Tool，或者Utility-Measure。提

10、供了點(diǎn)、線、面等量測(cè)，還可以將量測(cè)結(jié)果導(dǎo)出成文本文件。下載 (20.47 KB)圖5 圖像量測(cè)· 時(shí)間信息    圖像的時(shí)間信息指的是不同時(shí)相遙感圖像的光譜信息與空間信息的差異。圖像的時(shí)間信息對(duì)圖像的解譯、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等影響很大。如不同季節(jié)下的樹木所含的葉綠素是不一樣的，    因此兩幅不同季節(jié)下同一地物在圖像上的像元值是不一樣的，表現(xiàn)為顏色也不一樣。一幅影像的時(shí)間信息可以通過查看圖像所帶的元數(shù)據(jù)文件得到。        除了需要查看以上三個(gè)方面的圖像特征外，還需要知道圖像的一些統(tǒng)計(jì)特征，這些統(tǒng)計(jì)特征包括：均值圖像中所有像元值得平均值，它反映了地物信息的平均反射強(qiáng)度。中值指圖像所有灰度級(jí)中處于中間的值，表示一個(gè)反差狀況?；叶确讲钏从掣飨裨叶戎蹬c圖像平均灰度值得總的離散程度，它是衡量一幅圖像信息量大小的重要度量。圖像灰度數(shù)值值域它是圖像最大灰度值和最小灰度值得差值，反映了圖像灰度值的變化程度，間接反映了圖像的信息量。圖像直方圖指圖像中所有灰度值的概率分布。它