遙感數(shù)字圖像處理教程期末復(fù)習(xí)題(2024110108)

1、遙感數(shù)字圖像處理教程 第一章 概論 圖像和遙感數(shù)字圖像 圖像和數(shù)字圖像 本書定義圖像為通過鏡頭等設(shè)備得到的視覺形象 根據(jù)人眼的視覺可視性可將圖像分為可視圖像和不可視圖像。 可視圖像有圖片、 照片、 素描 和油畫等， 以及用透鏡、 光柵和全息技術(shù)產(chǎn)生的各種可見光圖像。 不可見圖像包括不可見光 成像和不可測(cè)量值 按圖像的明暗程度和空間坐標(biāo)的連續(xù)性， 可將圖像分為數(shù)字圖像和模擬圖像。 數(shù)字圖像是指 用電腦存儲(chǔ)和處理的圖像， 是一種空間坐標(biāo)和灰度不連續(xù)、 以離散數(shù)字原理表達(dá)的圖像。 在 電腦內(nèi)， 數(shù)字圖像表現(xiàn)為二維陣列， 屬于不可見圖像。 模擬圖像指空間坐標(biāo)和明暗程度連續(xù) 變化的、電腦無法直接處理的圖

2、像，屬于可見圖像。利用電腦技術(shù)， 可以實(shí)現(xiàn)模擬圖像和數(shù)字圖像之間相互轉(zhuǎn)換。 把模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像成 為模/數(shù)轉(zhuǎn)換，記作 A/D 轉(zhuǎn)換； 數(shù)字圖像最根本的單位是像素。像素是 A/D 轉(zhuǎn)換中國(guó)的取樣點(diǎn)，是電腦圖像處理的最小單 位；每個(gè)像素具有特定的空間位置和屬性特征。遙感數(shù)字圖像 遙感數(shù)字圖像時(shí)數(shù)字形式的遙感圖像。 不同的地物能夠反射或輻射不同長(zhǎng)波的電磁波， 利用 這種特性，遙感系統(tǒng)可以產(chǎn)生不同的遙感數(shù)字圖像。遙感數(shù)字圖像中的像素成為亮度值。 亮度值的上下由遙感傳感器所探測(cè)到的地物電磁波的輻 射強(qiáng)度決定。 由于地物反射或輻射電磁波的性質(zhì)不同受大氣的影響不同， 相同地點(diǎn)不同圖像 的亮度值可能不同

3、。圖像的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)三維世界中的一個(gè)實(shí)體、 實(shí)體的一局部或多個(gè)實(shí)體。 在太陽照射下， 一 些電磁波被這個(gè)實(shí)體反射， 一些被吸收。 反射局部電磁波到達(dá)傳感器被記錄下來， 成為特定 像素點(diǎn)的值。壓感數(shù)字圖像處理 遙感數(shù)字圖像處理概述 遙感數(shù)字圖像處理是利用電腦圖像處理系統(tǒng)對(duì)遙感圖像中的像素進(jìn)行系列操作的過程。 遙感數(shù)字圖像處理主要包括三個(gè)方面1圖像增強(qiáng)，使用多種方法，女口：灰度拉伸、平滑、瑞華、彩色合成、主成分變換K-T變換、 代數(shù)運(yùn)算、 圖像融合等壓抑、去除噪聲、 增強(qiáng)整體圖像或突出圖像中的特定地物的信息，是 圖像更容易理解、解釋和判讀、 圖像增強(qiáng)著重強(qiáng)調(diào)特定圖像特征，在特征提取、圖像分析和視覺

4、信息的顯示很有用。2. 圖像校正：圖像校正也成圖像回復(fù)、圖像復(fù)原，主要是對(duì)傳感器或環(huán)境造成的退化圖像進(jìn) 行模糊消除、噪聲濾除、幾何失真或非線性校正。信息提?。焊鶕?jù)地物光譜特征和幾何特征，確定不同地物信息的提取規(guī)那么。1.2.2 遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng) 數(shù)字圖像處理需要借助數(shù)字圖像處理系統(tǒng)來完成。 一個(gè)完整的遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng)包括硬 件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大局部。1. 硬件系統(tǒng) 包括電腦、數(shù)字化設(shè)備、大容量存儲(chǔ)、顯示器和輸出設(shè)備以及操作臺(tái)1 電腦是圖像處理核心，大的內(nèi)存和高的CPU速度有助于加快處理的進(jìn)度。2數(shù)字化設(shè)備為了采集數(shù)字圖像， 需要兩種設(shè)備： 一種是傳感器， 能夠?qū)⑺邮盏碾姶泡椛淠芰哭D(zhuǎn)變

5、成與 能量成正比的電信號(hào)； 另一種是數(shù)字化設(shè)備， 能夠?qū)⑸鲜鲭娦盘?hào)或模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字的形 式。這兩種設(shè)備安裝在遙感系統(tǒng)的遙感平臺(tái)上，用戶得到的是數(shù)字圖像。3大容量存儲(chǔ)設(shè)備4顯示器和輸出設(shè)備 顯示器是最根本的圖像顯示設(shè)備。5操作臺(tái)操作臺(tái)是安置數(shù)字化設(shè)別、 輸出設(shè)備和圖像處理設(shè)備的輔助平臺(tái)。 良好的圖像處理環(huán)境有助 于保證圖像處理質(zhì)量2. 軟件系統(tǒng)1ERDAS IMAGING圖像處理系統(tǒng)2ENVI3 PCI4 ER MAPPER第二章 遙感數(shù)字圖像的獲取和存儲(chǔ)遙感圖像的獲取和數(shù)字化遙感系統(tǒng)遙感是遙感信息的獲取傳輸處理以及分析判讀的應(yīng)用的過程，遙感的實(shí)施依賴于遙感系統(tǒng) 遙感系統(tǒng)是一個(gè)從地面到空中乃

6、至整個(gè)空間，從信息的收集、存儲(chǔ)、傳輸、處理到分析、判 讀、應(yīng)用的技術(shù)體系，主要包括遙感試驗(yàn)、信息獲取、信息傳輸、信息處理、信息應(yīng)用等5各局部2.1.2 傳感器 傳感器又稱遙感器，是收集和記錄電磁輻射能量信息的裝置，是信息獲取的的核心局部。2.1.3 電磁波語傳感器 按電磁波在真空中波長(zhǎng)或頻率的變化順序可劃分為假設(shè)干波段，每個(gè)波段為一個(gè)波長(zhǎng)范圍 紫外遙感：探測(cè)波在 0、之間可見光遙感紅外遙感：微波遙感 1mm-10m 多波段：質(zhì)探測(cè)波在可見光和紅外在范圍內(nèi)，再分為假設(shè)干窄波段來探測(cè)目標(biāo) 在很多情況下， 人們會(huì)對(duì)熱紅外波段的數(shù)據(jù)感興趣， 因?yàn)闊峒t外能夠用來測(cè)量外表溫度， 而 且能在夜間獲取數(shù)據(jù)。微

7、波數(shù)據(jù)與某些水文變量有關(guān)2.1.4 傳感器的分辨率 傳感器的分辨率是指?jìng)鞲衅鲄^(qū)分自然特征相似或光譜特征相似的相鄰地物的能力。 高分辨意 味著區(qū)分能力強(qiáng)，能夠區(qū)分小的相鄰地物。低分辨率意味著能夠獲取大范圍的平均福照度， 對(duì)地物較難區(qū)分。傳感器分辨率指標(biāo)主要有四個(gè)：輻射分辨率、光譜分辨率、空間分辨率和時(shí)間分辨率。1. 輻射分辨率 輻射分辨率是傳感器區(qū)分反射或發(fā)射的電磁波輻射強(qiáng)度差異的能力。 高輻射分辨率意味著可 以區(qū)分信號(hào)強(qiáng)度微小差異。2. 光譜分辨率 是傳感器記錄電磁光譜中特定波長(zhǎng)的范圍和數(shù)量。波長(zhǎng)范圍窄，光譜分辨率高3. 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或大小， 即傳感器能

8、把兩個(gè)目標(biāo)物作為清晰 的實(shí)體記錄下來的兩個(gè)目標(biāo)最小的距離。它是表征圖像分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)能力的指標(biāo) 空間分辨率通常用像素大小、解像力或視場(chǎng)角來表示 像素是將地面信息離散化而形成的網(wǎng)格單元，在遙感圖像中，單位為米，像素微微正方形 解像力又稱解像率，用單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等的平行線的條數(shù)來表示 瞬間視場(chǎng)角是傳感器的瞬時(shí)視場(chǎng)， 又稱傳感器的角分辨率根據(jù)長(zhǎng)安器的空間分辨率不同， 遙 感圖像分為高空間分辨率圖像、中空間分辨率圖像、地空間分辨率圖像 高空間分辨率圖像，空間分辨率小雨 10 米中空間分辨率為 10-100 米 地空間分辨率大于 100 米4. 時(shí)間分辨率 對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)探測(cè)，相鄰

9、兩次探測(cè)的時(shí)間間隔成為時(shí)間分辨率2.1.5 采樣和量化1.采樣 將空間上連續(xù)的圖像變換成離散點(diǎn)的操作成為采樣。采樣時(shí)， 聯(lián)系的圖像空間被劃分為王哥莊，并對(duì)每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的輻射值進(jìn)行測(cè)量。通過采樣，才能將連續(xù)的圖像轉(zhuǎn)換為離散的圖像， 供電腦進(jìn)行數(shù)字圖像處理。采樣間隔和采樣孔徑是兩個(gè)很重要參數(shù)， 采樣間隔影響第五的真實(shí)性，間隔越小，圖像越接近真實(shí)，但采樣本錢高，存儲(chǔ)空間大2.量化 采樣后圖像被分割成空間上離散的像素， 但其灰度值沒有變化。 量化是將像素的灰度值換成 證書灰度級(jí)的過程。一般數(shù)字如想灰度級(jí)為 2 的整數(shù)冪遙感圖像類型 不相干圖像 不相干圖像為光學(xué)遙感所產(chǎn)生的遙感圖像，通過自然光源或者通過非

10、相干輻射源得到。相干圖像 相干圖像為微波遙感所產(chǎn)生的圖像2.4 遙感數(shù)字圖像的級(jí)別和數(shù)據(jù)格式2.4.1 數(shù)據(jù)級(jí)別0 級(jí)：未經(jīng)過任何校正的原始圖像數(shù)據(jù)1 級(jí)產(chǎn)品：經(jīng)過初步輻射校正的圖像處理2 級(jí)：經(jīng)過系統(tǒng)及的幾何校正3 級(jí)：經(jīng)過集合精校正，即利用地面控制點(diǎn)對(duì)圖像進(jìn)行校正，使之具有了更精確的地理坐標(biāo) 信息。元數(shù)據(jù) 是關(guān)于圖像數(shù)據(jù)特征的表述， 是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。 元數(shù)據(jù)描述了圖像獲取有關(guān)參數(shù)和獲取后 所進(jìn)行的處理元數(shù)據(jù)最重要的是信息源，沒有元數(shù)據(jù)，圖像就沒有使用價(jià)值 通用煙感圖像數(shù)據(jù)格式數(shù)字圖像數(shù)據(jù)主要是二進(jìn)制格式的文件， 保存在光盤、 磁盤和磁帶中， 遙感圖像包括很多波 段，但主要有但中方是像素按

11、波段順序一次就排列的數(shù)據(jù)格式。像素先以行為單位分塊， 在每個(gè)塊內(nèi)， 按照波段順序排列像素， 同一行不同波段數(shù)據(jù)保存在 一個(gè)數(shù)據(jù)塊中。像素的空間位置在列的方向上市連續(xù)的。格式BIP格式中，以像素為核心，像素的哥哥波段數(shù)據(jù)保存在于其，打破了像素空間位置的聯(lián)系 性。保持行順序不變，在列的方向上按列分塊，每個(gè)塊內(nèi)位當(dāng)前像素不同波段的像素值。 特殊遙感圖像數(shù)據(jù)格式1. 陸地資源衛(wèi)星 L5 的數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)適宜HDP 層次數(shù)據(jù)格式 ，優(yōu)勢(shì)在于獨(dú)立于操作平臺(tái)的可移植性超文本自我描述可擴(kuò)展性圖像格式圖像格式復(fù)雜，存儲(chǔ)信息量大TIFF是一種通用的位映射圖像格式，可以支持從單色到24位真彩色的任何圖像，其特點(diǎn)是擴(kuò)展

12、性好， 移植方便， 可改性強(qiáng)。 它可以在不影響原有應(yīng)用程序讀取圖像文件的同時(shí)讓圖像 支持新的信息域，也可以在不違反原有格式的前提下至此新的圖像類型。圖像格式 支持 3 種坐標(biāo)空間：柵格空間、設(shè)備空間和模型空間 2.4.6 圖像文件的小大 圖像文件的大小是圖像行數(shù) *圖像列數(shù) *每個(gè)像素的字節(jié)數(shù) *波段書 *輔助參數(shù) 2.5 數(shù)字圖像分辨率2.5 數(shù)字圖像分辨率 單位長(zhǎng)度所表達(dá)或獲取的像素?cái)?shù)量稱為圖像分辨率。 圖像分辨率指圖像上的點(diǎn)被映射或指定 到給定的空間里德數(shù)量，是圖像中的足校分辨距離。圖像有很多像素組成， 么日咯像素局勢(shì)圖像的一個(gè)采樣點(diǎn)。 像素多少是衡量圖像信息量的標(biāo) 準(zhǔn)。單位距離內(nèi)圖像的

13、采樣點(diǎn)越多， 圖像中包含的信息量就越大； 圖像的尺寸越大，像素就 越多第三章 遙感數(shù)字圖像表示和統(tǒng)計(jì)描述3.1 遙感圖像模型遙感圖像時(shí)傳感器通過探測(cè)地物電磁波輻射能量所得到的圖像，反響連續(xù)變化的物理場(chǎng)。 雖然波段不同， 記錄的輻射能量、 成像方式以及成像系統(tǒng)等也有差異， 但還是可以從理論角度 歸納到一個(gè)具有普遍意義的模型，遙感圖像模型多源圖像：在同一個(gè)地區(qū)，歲時(shí)間、波段和極化方向不同而獲取的多個(gè)圖像的組合 遙感圖像的數(shù)字表示在圖像處理中， 為了便于問題的分析， 需要用數(shù)學(xué)方式來比表示圖像。 表示圖像的根本方法 有兩類，確定的于統(tǒng)計(jì)的3.2.1 圖像確實(shí)定性表示 一幅圖記錄的是地物輻射能量的空間

14、分布1 圖像的矩陣表示離散化后的數(shù)字圖像時(shí)一個(gè)整數(shù)陣列，在數(shù)字上把它藐視成一個(gè)矩陣F。數(shù)字圖像中的每一個(gè)像素就是矩陣中的相應(yīng)元素。 把數(shù)字圖像用矩陣來表示， 有點(diǎn)是便于應(yīng)用矩陣?yán)碚搶?duì)圖像 進(jìn)行處理分析。2. 圖像的向量表示 圖像的統(tǒng)計(jì)性表示由于測(cè)量上的誤差以及各種干擾因素的存在， 圖像的像素值變化時(shí)具有隨機(jī)性的特點(diǎn)。 多數(shù) 人認(rèn)為，遙感圖像中某一個(gè)灰度級(jí)內(nèi)像素出現(xiàn)的頻率是服從高斯分布，即密度函數(shù)是正態(tài)的。 一般說來，圖像的概率分布難以用某一分析式來比搜狐 i ，但通過分析直方圖，灰度級(jí)內(nèi)的 像素頻率書總可以找出來。 從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度， 圖像的數(shù)字特征可作為區(qū)分或識(shí)別圖像中地物的 一句。因此，圖像處

15、理中，普遍將圖像的灰度級(jí)看成是隨機(jī)變量。3.3 單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征3.3.1 根本統(tǒng)計(jì)特征1 反映像素值平均信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)均值： 像素值的算術(shù)平均值， 反響的是圖像中地物的平均反射強(qiáng)度， 大小由圖像中主題地物 的光譜信息決定。中值： 值圖像中所有灰度級(jí)中處于中間的值， 當(dāng)灰度級(jí)數(shù)為偶數(shù)時(shí)， 那么取中間兩級(jí)灰度值的 平均值。 由于一般遙感圖像的灰度級(jí)都是連續(xù)變化的， 因而大多數(shù)情況下， 中值可通過最大 灰度值和最小灰度值來獲得 中數(shù)：圖像中出現(xiàn)次數(shù)最多的灰度值，反響了圖像中分布較廣的地物反射能量 2.反射像素值變化信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù) 方差：像素值與平均值差異的平方和，表示像素值的離散程度 方差是衡

16、量圖像信息量大小的重要度量 變差：像素最大值與最小值的差 變差表示圖像灰度值的變化程度，簡(jiǎn)介地反映了圖像的信息量 反差：反響圖像的顯示效果和可分辨性，又是又稱比照度。可用像素值的最大值/ 最小值、最大值 -最小值、方差來等來表示。反差小，地物之間的可分辨性小。因此，圖像處理的一 個(gè)根本目的是提高圖像的反差。直方圖1 定義直方圖是灰度級(jí)的函數(shù)， 描述的是圖像中哥哥灰度級(jí)像素的個(gè)數(shù)。 對(duì)于數(shù)字圖像來說， 直方 圖實(shí)際就是灰度值概率密度函數(shù)的離散化圖形。根據(jù)圖像像素的灰度值范圍， 以適當(dāng)?shù)幕叶乳g隔為單位劃分為假設(shè)干等級(jí)， 以橫軸表示灰度 級(jí)，以縱軸表示每一灰度級(jí)具有的像素?cái)?shù)或該像素?cái)?shù)占總像素?cái)?shù)的比例

17、值， 做出統(tǒng)計(jì)圖， 即 為統(tǒng)計(jì)直方圖。2.直方圖的性質(zhì) 1直方圖反映了灰度的分布規(guī)律。它描述的每個(gè)灰度級(jí)具有像素個(gè)數(shù)，但不包括這些像素 在像素中的位置信息。在遙感數(shù)字圖像處理中，可通過修改圖像直方圖來改變圖像的反差； 2任何一幅特定的圖像都有唯一的直方圖與之對(duì)應(yīng)，但不同的圖像可以有相同的直方圖 3如果一幅圖像僅包括兩個(gè)不想練的區(qū)域，并且每個(gè)區(qū)域的直方圖一直，那么整幅圖像的直 方圖就是這兩個(gè)區(qū)域的脂肪圖紙和4由于遙感圖像數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，在圖像像素?cái)?shù)足夠富哦且地物類型差異不是非常懸殊的情 況下，遙感圖像數(shù)據(jù)與自然界的其他現(xiàn)象一樣，服從接近正態(tài)分布、3. 直方圖應(yīng)用 根據(jù)直方圖的形態(tài)可以大致推斷圖像反

18、差， 然后可通過有目的的改變直方圖的形態(tài)來改善圖 像的比照度。一般說來， 如果圖像的直方圖接近正態(tài)分布， 那么這樣的圖像反差適中； 如果直方圖峰值位置 片次昂灰度值大的一邊， 圖像片兩； 如果峰值偏向灰度值小的一邊，圖像偏暗；峰值變化過 陡、過窄，那么說明圖像的灰度值過于集中，反差小。4 累計(jì)直方圖 以橫軸表示灰度級(jí)， 縱軸表示每一個(gè)灰度級(jí)及其以下灰度級(jí)所具有的像素?cái)?shù)或此像素?cái)?shù)占總 像素?cái)?shù)的比值，做出的直方圖即為累計(jì)直方圖，累計(jì)直方圖可以看成是累計(jì)離散概率分布。5. 基于直方圖的統(tǒng)計(jì)參數(shù)3.4 多波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征 遙感數(shù)字圖像吃力往往是多波段數(shù)據(jù)的處理， 處理過程中不僅要考慮單個(gè)波段圖像的統(tǒng)

19、計(jì)特 征，也要考慮波段間存在的相關(guān)性， 多波段圖像見的統(tǒng)計(jì)特征不僅是圖像分析的中國(guó)要參數(shù)， 而且還是圖像合成方案的主要依據(jù)之一如果各個(gè)波段或多幅圖像的空間位置可以相互比擬， 那么可以計(jì)算它們之間的統(tǒng)計(jì)特征， 協(xié) 方差和相關(guān)系數(shù)是兩個(gè)根本的統(tǒng)計(jì)量，其值越高， 說明協(xié)變性越強(qiáng)。在使用搖桿圖像中，高 光譜數(shù)據(jù)各個(gè)波段之間的相關(guān)性尤其突出。利用圖像之間或波段之間的相關(guān)性，可以實(shí)現(xiàn)圖像的壓縮處理，圖像復(fù)原1. 協(xié)方差 協(xié)方差矩陣2. 相關(guān)系數(shù) 相關(guān)系數(shù)描述波段圖像之間的相關(guān)程度的統(tǒng)計(jì)量， 反映了兩個(gè)波段圖像所包含信息的重疊程 度3. 直方匹配 窗口、鄰域和卷積 窗口和鄰域?qū)τ趫D像中的任一像素x,y，一次

20、為中心，按照上下左右對(duì)稱所設(shè)定的像素范圍，成為窗 口。窗口多為矩形，行列數(shù)為基數(shù)，并按照行*列的方式來命名中心像素周圍行列成為該像素的鄰域。鄰域按照與中心像素相鄰的行列總數(shù)來命名。卷積運(yùn)算 卷積是空間域上針對(duì)特定窗口進(jìn)行運(yùn)算，是圖像平滑、瑞華中使用的根本計(jì)算方法。窗口模塊式 =是相鄰像素對(duì)中心像素影響程度的表述，根據(jù)工作目的來選擇，也可以根據(jù)問 題要求來創(chuàng)立。模塊內(nèi)像素值可以使固定的，也可以隨著窗口變化濾波 從含有干擾的接收信號(hào)中提取有用信號(hào)的一種技術(shù) 狹義的說，濾波是指改變信號(hào)中各個(gè)頻率分量的過程。紋理 紋理是由紋理基元按照某種確定性規(guī)律或只是按照某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律重復(fù)排列組成的， 紋理可分為人工

21、紋理和自然紋理一般來說， 紋理在局部區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)不規(guī)那么性， 而在宏觀又表現(xiàn)出某種規(guī)律， 這是一種與圖像 空間區(qū)域有關(guān)的特征，只有在圖像的某個(gè)區(qū)域上才能反映和測(cè)量出來 常用的紋理有粗細(xì)度、方向性、比照度對(duì)紋理特征的描述方法有統(tǒng)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)方法3.6.1 空間自相關(guān)函數(shù)方法 粗糙度是紋理的一個(gè)重要特征。共生矩陣方法第四章 圖像顯示與拉伸圖像增強(qiáng)用來改善圖像的比照度， 突出感興趣的第五信息， 提高圖像的目視解釋效果。 本章 通過增加可視化信息的彩色合成方法和改善圖像比照度的圖像拉伸方法。增強(qiáng)后的圖像在保留了整體效果的同時(shí)，增加了可視化的程度，并突出感興趣的地物特征。4.1 數(shù)字圖像的顯示 獅子圖像是

22、以數(shù)字形式存儲(chǔ)的，具有不可視性。圖像內(nèi)容只有通過可視化的方式加以顯示，才能為人們所感知，并進(jìn)行處理和分析。 圖像的顯示過程是將數(shù)字圖像從一組離散數(shù)據(jù)復(fù)原為一幅可見圖像的過程。 圖像的處理和分 析過程都是基于十足圖像數(shù)據(jù)運(yùn)算， 并以數(shù)字或決策的形式給出處理和分析過程， 其中間過 程不可視。 通過圖像顯示， 用戶可以監(jiān)視圖像處理分析過程， 與處理分析軟件交互控制處理 分析過程，比照不同的處理方案，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。顏色特征 顏色是外界光作用于人的視覺器官而產(chǎn)生的主觀感覺，分為兩大類：彩色和非彩色。 彩色是指出了黑白系列以外的各種顏色。彩色有三個(gè)根本屬性：色調(diào)、明度和色度。 色調(diào)是色彩最重要最根本特

23、征。明度是顏色的亮度在人們視覺上的反映，是從人的感覺上來說明顏色的性質(zhì)。 色度是水中溶解性的物質(zhì)或膠狀物質(zhì)呈現(xiàn)出米黃色乃至黃褐色的成素， 包含有色調(diào)信息， 但 沒有亮度信息。顏色空間RGB 和 CMYK 顏色模型 顏色模型化的目的是按照某種標(biāo)準(zhǔn)里通用基色來表示顏色。實(shí)質(zhì)上， 一種顏色模型是用一個(gè)三維坐標(biāo)系統(tǒng)及這個(gè)怪系統(tǒng)的一個(gè)子空間來表示的， 在這個(gè)系統(tǒng)中每種顏色都由一個(gè)單點(diǎn)表 示。顏色模型RGB彩色模型中的圖像是由三個(gè)獨(dú)立的圖像屁股面構(gòu)成的，每個(gè)平面代表一種顏色。 當(dāng)輸入RGB的監(jiān)視器時(shí)，這3個(gè)圖像在屏幕上組合產(chǎn)生了合成彩色圖像。應(yīng)用：彩色攝像機(jī)，航天和衛(wèi)星多光譜圖像數(shù)據(jù)的處理。彩色電視播送4

24、. HIS面向彩色圖像處理最常用的顏色模型 圖像顯示它用想家混合法產(chǎn)生各種顏色。 想家混合的彩色顯示 數(shù)字圖像處理戒指彩色顯像管來顯示彩色圖像， 根本規(guī)律是：紅色 +綠色=黃色紅色 +黃色 =紫色藍(lán)色 +綠色 =青色 紅色 +藍(lán)色 +綠色 =白色黃色 =白色-藍(lán)色 紫色 =白色 - 綠色 青色 =白色-紅色 黃色+紫色=白色-藍(lán)色-綠色=紅色 黃色+青色=白色-藍(lán)色-紅色=綠色 紫色+青色=白色-綠色-紅色=藍(lán)色黃色+lse+青色=白色-藍(lán)色-綠色-紅色=黑色 顯示設(shè)備的選擇和校正1. 設(shè)備選擇2. 顯示器的校正4.3 圖像的彩色合成 彩色合成包括偽彩色合成、 真彩色合成、 假彩色合成和模擬彩

25、色合成， 其中偽彩色合成是將 但波段灰度圖像轉(zhuǎn)變?yōu)椴噬珗D像的方法， 真彩色和假彩色合成是彩色合成法， 模擬真彩色合 成通過模擬產(chǎn)生近似真彩色的彩色合成方法。這些彩色合成方法往往又被稱為彩色增強(qiáng) 偽彩色合成 偽彩色合成是吧但波段灰度圖像中的不同灰度級(jí)按特定的函數(shù)關(guān)系變換成彩色， 然后進(jìn)行彩 色圖像顯示方法，主要通過密度分割方法來實(shí)現(xiàn)。 密度分割法師隊(duì)但波段遙感圖像按灰度級(jí)分級(jí)， 隊(duì)每一級(jí)賦予不同色彩， 使之變?yōu)橐环噬?圖像。 密度分割中的彩色是認(rèn)為賦予的，與地物的真實(shí)顏色毫無關(guān)系，因此被稱為偽彩色。 經(jīng)過密度分割后，圖像的分辨力得到明顯提高，如果分級(jí)與地物光譜特性的差異對(duì)應(yīng)較好， 可以較準(zhǔn)確區(qū)

26、分出地物類別真彩色合成 如果彩色合成中選擇的波段的波長(zhǎng)與紅綠藍(lán)的波長(zhǎng)相同或近似， 那么得到的圖像顏色與真彩 色近似，這種合成稱為真彩色合成。 使用真彩色合成的優(yōu)點(diǎn)在于合成后的顏色更接近自然色， 與人們對(duì)地物的視覺感覺相適應(yīng)，更容易對(duì)地物進(jìn)行識(shí)別4.2.3 假彩色 假彩色是最常用的一種方法，它與偽彩色不同在于，假彩色合成使用的數(shù)據(jù)時(shí)多波段圖像4.2.4 模擬真彩色合成 由于藍(lán)光容易受到大氣中的氣溶膠的影響， 有些傳感器舍棄藍(lán)色波段， 因此通過彩色無法得 到真彩色圖像。 這時(shí)，可通過某種形式的運(yùn)算得到模擬的紅綠藍(lán) 3個(gè)通道， 然后通過彩色合 成近似產(chǎn)生真彩色圖像圖像拉伸 拉伸是最近本的圖像處理方法

27、，主要用來改善圖像顯示的比照度。如果圖像比照度比擬低， 那么就無法清楚的表現(xiàn)出圖像中地物之間的差異， 因此，往往需要在顯示的時(shí)候進(jìn)行拉伸處 理。拉伸以波段為處理對(duì)象，它通過處理波段中鋒單個(gè)像素值來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的效果，在此過程中， 圖像直方圖是選擇拉伸具體方法的根本依據(jù)?；叶壤斐上裣到y(tǒng)只能獲取一定亮度范圍內(nèi)的值， 亮度最大值與最小值之比稱為比照度。 由于成像系 統(tǒng)的量化級(jí)優(yōu)先，長(zhǎng)出現(xiàn)比照度缺乏的弊端， 是圖像看起來比擬模糊、 暗淡。通過灰度拉伸 可加大圖像的動(dòng)態(tài)范圍，增強(qiáng)圖像的比照度，是圖像變得更加清晰?；叶壤旆譃榫€性拉伸和非線性拉伸4.3.2 圖像均衡化 如果圖像拉伸后直方圖不理想， 可以通過

28、直方圖的均衡化做適當(dāng)修改。 直方圖均衡化的根本 思想是對(duì)原始圖像的灰度值做某種映射變換，是變換后的圖像灰度的概率密度成均勻分布， 即變換后圖像的像素灰度級(jí)均勻分布。 這意味著圖像灰度的動(dòng)態(tài)范圍得到了增加， 從而提高 了圖像的比照度。直方圖規(guī)定花 直方圖規(guī)定花是 wile 使單波段圖像的直方圖變成規(guī)定形狀的直方圖而對(duì)圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換的增 強(qiáng)方法啊。 規(guī)定形狀的直方圖可以參考圖像的直方圖， 通過轉(zhuǎn)換， 使兩幅圖的亮度變化規(guī)律 盡可能接近；規(guī)定形狀的直方圖也可以是特定函數(shù)形式直方圖， 從而使轉(zhuǎn)換后圖像的亮度盡可能服從這種函數(shù)分布。第五章 圖像校正 利用長(zhǎng)安器觀測(cè)目標(biāo)的反射或輻射能量石， 傳感器的測(cè)量值與

29、目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻射 亮度等物理性質(zhì)是不一樣的， 這是因?yàn)闇y(cè)量值中包含了太陽位置和角度條件、 薄霧等大氣條 件，或因傳感器的性能不完備等條件引起的失真。為了正確評(píng)價(jià)目標(biāo)的反射或輻射特性， 必須去除這些失真。 消除圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度 中的各種失真的過程稱為輻射量校正。簡(jiǎn)稱輻射校正 輻射校正的目的是盡可能消除因傳感器本身?xiàng)l件、 薄霧等大氣條件、 太陽位置和角度條件及 某些不可防止的噪聲等引起的傳感器的測(cè)量值與目標(biāo)的光譜反射或光譜輻射亮度等物理量 之間的差異；盡可能恢復(fù)圖像的本來面怒，為遙感圖像的分割、分類、 解譯等后續(xù)工作做好 準(zhǔn)備輻射校正包括三個(gè)局部：傳感器端的輻射校正、大氣校正和地

30、表輻射校正5.2 輻射傳輸5.1.1 根本概念1. 立體角 點(diǎn)狀物體輻射通常是以球面波的形式向外均勻傳播能量。 立體角喲過來度量一個(gè)方向上某個(gè) 面接受輻射量的大小。一個(gè)圓錐面所圍成的空間按局部稱為立體角2. 輻射通量 單位時(shí)間內(nèi)通過某一外表的輻射能量稱為輻射通量 W 3，輻照度、輻亮度和輻射度輻照度是指單位時(shí)間內(nèi)單位面積上接受輻射能量 輻亮度這輻照度是指，沿著輻射方向、單位面積、單位立體角上的輻射通量。4. 反射率、吸收率和透射率反射率是反射能量與入射能量的比值， 吸收率是吸收能量與入射能量的比值， 透射率是透射 能量與入射能量比值。在截止內(nèi)部，反射率、吸收率。和透射率為 15、反照率 反照率

31、不同于反射率， 指界面反射的福照度與內(nèi)部反射的福照度之和與入射的福照度的比值5.1.2 電磁波的大氣傳輸 太陽能隨著波長(zhǎng)的不同差異很大， 在可見光范圍內(nèi)出現(xiàn)峰值。 獲取一幅圖像時(shí)， 為了將圖像 的輻射亮度值轉(zhuǎn)成反射率， 入射的太陽能光譜必須是已經(jīng)得、 假設(shè)的或間接的來自其他測(cè)量。 1.可見光和紅外傳輸 由于空氣分子和懸浮顆粒的散射， 可見光在大氣層傳輸時(shí)會(huì)被削弱。 傳感器接受到大氣輻射 局部電磁波稱為程輻射，路徑輻射 大氣中分子散射對(duì)波長(zhǎng)較短的電磁波有影響，而對(duì)紅外線沒有影響 輻射誤差 傳感器所得到的目標(biāo)測(cè)量值與目標(biāo)的光譜反射率與光譜輻射量度等物理量之間的差值稱為 輻射誤差。 輻射誤差造成遙感

32、圖像的是真，影響人們對(duì)要干圖像的判讀，介意，因此必須消 除。輻射誤差產(chǎn)生的原因主要有： 傳感器的響應(yīng)特性和外界環(huán)境，其中后者包括大氣和太陽輻射， 輻射誤差矯正1.光學(xué)鏡頭的非均勻性引起的邊緣減光現(xiàn)象的改正 在使用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)中， 由于透鏡光學(xué)特性的非均勻性， 在城鄉(xiāng)平面上邊緣局部比中間部 分暗，及邊緣減光。2.條紋要干圖像中國(guó)的條紋主要是由檢測(cè)器引起的。 條紋誤差判定和消除的常用方法有： 平均值法、 直方圖法及在垂直掃描線上采用最近鄰法3. 半點(diǎn)半點(diǎn)誤差主要由噪音或磁帶誤碼率造成的4. 灰度一致化5.4 傳感器端輻射校正大氣頂面輻射校正或大氣上界輻射校正， 主要包括可見光和近紅外波段輻射校正

33、、 紅外波段 的輻射校正和灰度級(jí)和輻亮度、 TM 的輻射校正大氣校正消除由大氣散射引起的輻射誤差的處理過程為大氣校正。 大氣校正有三種方法： 統(tǒng)計(jì)學(xué)、 輻 射傳遞方程計(jì)算、波段比照法5.5.1 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法1.內(nèi)部平均法校正后為相對(duì)反射率值2.平均域法3. 經(jīng)驗(yàn)線輻射傳遞方程計(jì)算 利用輻射傳遞方程得到的只是近似解， 改進(jìn)的方法是獲取圖像的同時(shí)， 利用搭載平臺(tái)上其他 傳感器獲取氣溶膠密度和水蒸氣數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正波段比照法 該方法的理論依據(jù)是大氣散射的選擇性，即大氣散射對(duì)短波影響大，對(duì)長(zhǎng)波影響小。 1 1.回歸分析法在不受大氣影響的波段和待校正的波段和待校正的某一波段圖像中， 選擇

34、最黑區(qū)域中的一系 列目標(biāo)， 將每個(gè)目標(biāo)的兩個(gè)待比擬的波段亮度值提取出來進(jìn)行回歸分析。 這種方法稱為暗像 素法2.直方圖法遙感圖像的光譜包括了可見光和紅外線范圍， 路徑輻射上的影響不能被忽略， 如果的圖像內(nèi) 包括暗色地物或地形影響，可從各個(gè)波段中減去最小的亮度值進(jìn)行校正5.6 地面輻射校正太陽輻射校正地標(biāo)一個(gè)區(qū)域反射的能量取決于輻射這個(gè)區(qū)域的太陽能和能量的入射角。 入射角是入射能量 的路線與地表法線間的夾角。太陽輻射校正， 主要是由太陽高度角導(dǎo)致的輻射誤差， 即將太陽光線傾斜照射獲取的圖像校 正為太陽光線垂直照射時(shí)獲取的圖像1.公式法2.波段比值法5.6.2 地形輻射校正 如果地形不平坦，受坡度

35、和坡向影響，傳感器獲得的能量也會(huì)發(fā)生變化。 一個(gè)區(qū)域獲得的能量會(huì)因陰影而有所減少。 由地形或云投射的陰影引發(fā)想著成片的連續(xù)的像 素。地表反射到傳感器的太陽輻射亮度與地表坡度有關(guān)。 由此產(chǎn)生的輻射誤差， 可以利用地表法 線向量與入射向量之間的夾角來校正。 對(duì)于多個(gè)波段圖像， 利用波段壁紙也可以消除地表坡度的影響。5.7 圖像幾何誤差的主要來源 遙感圖像的幾何誤差可分為靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差兩大類。 靜態(tài)誤差是指成像過程中， 傳感器 相對(duì)地表成靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所具有風(fēng)各種誤差； 動(dòng)態(tài)誤差那么主要是由于成像過程中地球的旋轉(zhuǎn)所 造成的圖像誤差。靜態(tài)誤差可分為內(nèi)部誤差和外部誤差。 內(nèi)部誤差主要是由于傳感器自身性能

36、、 技術(shù)指標(biāo)偏離 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值造成的。外部誤差指的是傳感器本身處于正常工作條件下，由傳感器意外的歌因素所造成的誤差。5.8 幾何精糾正幾何精糾正又稱幾何配準(zhǔn)， 是把不同傳感器具有幾何精度的圖像、 地圖或數(shù)據(jù)集中相同地物 元素精確地彼此匹配、疊加在一起的過程。5.8.1 根本原理遙感圖像糾正是通過電腦對(duì)圖像每個(gè)像素逐個(gè)解析糾正處理完成的， 所以能夠較精確地改正 線性和非線性變形誤差幾何精糾正的根本原理是回避成像的空間幾何過程， 直接利用地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)遙感圖像的 幾何畸變本身進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，并且認(rèn)為遙圖像的總體畸變可以看作是擠壓、 扭曲、 縮放、偏 移以及更高次的根本變形的綜合作用的結(jié)果。幾何精校正據(jù)

37、圖實(shí)現(xiàn)過程就是： 利用地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)確定一個(gè)模擬幾何畸變的數(shù)學(xué)模型， 以 此建立原始圖像想空間與標(biāo)準(zhǔn)空間的某種對(duì)應(yīng)關(guān)系， 然后利用這種對(duì)應(yīng)關(guān)系， 把畸變圖像空 間中的全部像素變換到標(biāo)準(zhǔn)空間中，從而實(shí)現(xiàn)圖像的幾何精糾正 幾何精糾正的根本技術(shù)是同名坐標(biāo)變換方法， 即通過在根底數(shù)據(jù)和圖像中分別尋找地面控制 點(diǎn)的同名坐標(biāo)，并借此建立變換關(guān)系來進(jìn)行幾何精糾正5.8.4 地圖投影控制點(diǎn)的地理坐標(biāo)與地圖頭一個(gè)的要求必須保持一致。多項(xiàng)式糾正方程5.8.6 重采樣重采樣過程包括兩步：像素位置變換和像素值變換。1.像素位置變換 像素位置變換時(shí)按選定的糾正方程把原始圖像中的各個(gè)像素變換到輸出圖像相應(yīng)的位置上 去，變

38、換方法分為直接成圖法和間接成圖法2.圖像重采樣方法常用的重采樣方法有最鄰方法、雙線內(nèi)插法和三次卷積方法1. 最近鄰重采樣法簡(jiǎn)凡、 保持想告訴不變， 但是糾正夠的圖像可能具有不連續(xù)性，會(huì)影響制圖效果。 當(dāng)相鄰像 素灰度值差異較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大誤差。2.雙線內(nèi)插法 簡(jiǎn)單且具有一定精度， 一般能得到滿意的插值效果。 缺點(diǎn)是此方法具有低通濾波的性質(zhì)， 會(huì) 損失圖像中的一些邊緣或線性信息，導(dǎo)致圖像模糊3 三次卷積內(nèi)插重采樣圖像平滑，缺點(diǎn)是計(jì)算量大4. 雙像素重采樣法較好保持圖像清晰度多圖像幾何配準(zhǔn)多圖像是指同一地區(qū)不同時(shí)刻的圖像， 或不同傳感器獲取的圖像。 多圖像幾何配準(zhǔn)就是指將 多圖像的同名圖像通過幾何

39、變換實(shí)現(xiàn)重疊， 通常作相對(duì)配準(zhǔn)， 將相對(duì)配準(zhǔn)后的多圖像納入某 一地圖坐標(biāo)系統(tǒng)，稱作絕對(duì)配準(zhǔn)第六章 圖像變換到達(dá)圖像處理的某種目的而使用的數(shù)學(xué)方法， 通過這種數(shù)學(xué)變換， 圖像處理起來教變換錢更 加方便和簡(jiǎn)單。由于這種變換是針對(duì)圖像函數(shù)而言，所以稱為圖像變換。目的：簡(jiǎn)化圖像處理；便于圖像特征提取；壓縮；從概念上增強(qiáng)對(duì)圖像信息的理解。 圖像變換兩個(gè)過程：正變換和逆變換。通過正變換將圖像變換為新的圖像，然后進(jìn)行處理。 通過逆變換將處理后的圖像復(fù)原為原始形式的圖像，以便與原始圖像進(jìn)行比照。傅里葉變換 傅里葉變換是變換域分析一種廣泛使用的工具， 在圖像處理中是一種有效而重要的方法。 在 圖像處理中，傅里葉變換應(yīng)用非常廣泛，如圖像特征提取、頻率域?yàn)V波、周期性噪聲去除、 圖像回復(fù)、 文理分析等。 吧傅里葉變換的理論與遙感圖