第4章(1)遙感圖像

1、1第四章第四章 遙感圖像處理遙感圖像處理1）目標(biāo)物的電磁波特性）目標(biāo)物的電磁波特性2）信息的獲取（傳感器和遙感平臺(tái)）信息的獲?。▊鞲衅骱瓦b感平臺(tái)）3）信息的接收）信息的接收4）信息的處理）信息的處理5）信息的應(yīng)用）信息的應(yīng)用2遙感圖像處理遙感圖像處理光學(xué)影像光學(xué)影像光學(xué)原理和光學(xué)處理方法光學(xué)原理和光學(xué)處理方法數(shù)字影像數(shù)字影像數(shù)字圖像校正數(shù)字圖像校正數(shù)字圖像增強(qiáng)數(shù)字圖像增強(qiáng)多源信息復(fù)合多源信息復(fù)合31 顏色的性質(zhì)和顏色立體顏色的性質(zhì)和顏色立體2 加色法與減色法加色法與減色法3 黑白影像與彩色影像黑白影像與彩色影像4 光學(xué)處理（了解）光學(xué)處理（了解）光學(xué)原理與光學(xué)處理光學(xué)原理與光學(xué)處理45光和顏色

2、光和顏色電磁波譜中電磁波譜中0.38-0.760.38-0.76 m m的波段能引起人的視覺(jué)，稱為的波段能引起人的視覺(jué)，稱為可見(jiàn)光可見(jiàn)光, , 簡(jiǎn)稱光簡(jiǎn)稱光可見(jiàn)光加上紫外和紅外部分來(lái)自原子和分子的發(fā)光輻射，可見(jiàn)光加上紫外和紅外部分來(lái)自原子和分子的發(fā)光輻射，稱為光學(xué)輻射稱為光學(xué)輻射-光學(xué)遙感光學(xué)遙感光與色有什么不同？光與色有什么不同？光是色的源泉，色是光的表現(xiàn)。光是色的源泉，色是光的表現(xiàn)?！拔骞馐骞馐?6亮度對(duì)比亮度對(duì)比：視場(chǎng)中對(duì)象與背景的亮度差與背景亮度之比亮度對(duì)比：視場(chǎng)中對(duì)象與背景的亮度差與背景亮度之比C=C=（L L對(duì)象對(duì)象-L-L背景背景）/L/L背景背景選擇適宜的對(duì)象及背景的亮

3、度，可以提高對(duì)比，從而提選擇適宜的對(duì)象及背景的亮度，可以提高對(duì)比，從而提高視覺(jué)效果。高視覺(jué)效果。兩個(gè)或多個(gè)對(duì)象間的對(duì)比，即兩個(gè)或多個(gè)對(duì)象間的對(duì)比，即C=C= L L對(duì)象對(duì)象/L/L對(duì)象對(duì)象7亮度對(duì)比亮度對(duì)比8顏色對(duì)比：在視場(chǎng)中，相鄰區(qū)域的不同顏色相互影響。顏色對(duì)比：在視場(chǎng)中，相鄰區(qū)域的不同顏色相互影響。 受受視覺(jué)影響很大視覺(jué)影響很大( (所有顏色都是對(duì)某段波長(zhǎng)有選擇地反射而對(duì)其它波長(zhǎng)吸收的結(jié)果所有顏色都是對(duì)某段波長(zhǎng)有選擇地反射而對(duì)其它波長(zhǎng)吸收的結(jié)果) )兩種顏色互相影響的結(jié)果，使每種顏色向其影響色的補(bǔ)色變兩種顏色互相影響的結(jié)果，使每種顏色向其影響色的補(bǔ)色變化。兩種顏色的邊界，對(duì)比現(xiàn)象更加明顯化

4、。兩種顏色的邊界，對(duì)比現(xiàn)象更加明顯在色度學(xué)中，當(dāng)兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色時(shí)，這兩種顏在色度學(xué)中，當(dāng)兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色時(shí)，這兩種顏色稱為互補(bǔ)色。色稱為互補(bǔ)色。綠是品紅的補(bǔ)色，藍(lán)是黃的補(bǔ)色綠是品紅的補(bǔ)色，藍(lán)是黃的補(bǔ)色人眼能分辨一百多種不同顏色，彩色圖象能表現(xiàn)更豐富的信人眼能分辨一百多種不同顏色，彩色圖象能表現(xiàn)更豐富的信息量息量顏色對(duì)比9顏色對(duì)比1011顏色的性質(zhì)顏色的性質(zhì)q 顏色描述對(duì)遙感圖象很重要，顏色描述對(duì)遙感圖象很重要，顏色變換顏色變換是遙感圖象處是遙感圖象處理的重要方法。理的重要方法。q 所有顏色都是對(duì)某段波長(zhǎng)有選擇地反射而對(duì)其它波長(zhǎng)所有顏色都是對(duì)某段波長(zhǎng)有選擇地反射而對(duì)其它波長(zhǎng)

5、吸收的結(jié)果吸收的結(jié)果q 顏色的性質(zhì)由明度、色調(diào)、飽和度來(lái)描述顏色的性質(zhì)由明度、色調(diào)、飽和度來(lái)描述明度（明度（Lightness, 強(qiáng)度強(qiáng)度, Intensity）色調(diào)（色調(diào)（Hue）飽和度飽和度(Saturation)12明度明度（Lightness, 強(qiáng)度強(qiáng)度, Intensity）是人眼對(duì)光源或物體明亮程度的感覺(jué)。與電磁波輻射亮度是人眼對(duì)光源或物體明亮程度的感覺(jué)。與電磁波輻射亮度的概念不同，明度受人的視覺(jué)感受性和經(jīng)驗(yàn)影響。的概念不同，明度受人的視覺(jué)感受性和經(jīng)驗(yàn)影響。物體反射率越高，明度就越高。白比灰，黃比紅物體反射率越高，明度就越高。白比灰，黃比紅光源：亮度越大，明度越高光源：亮度越大，明

6、度越高黑白圖象：灰度、灰階黑白圖象：灰度、灰階13灰度（明度）、灰階灰度（明度）、灰階14色調(diào)（色調(diào)（HueHue）色彩彼此間相互區(qū)分的特性?？梢?jiàn)光波段的不同波長(zhǎng)刺激人眼色彩彼此間相互區(qū)分的特性?？梢?jiàn)光波段的不同波長(zhǎng)刺激人眼產(chǎn)生了不同色彩（紅產(chǎn)生了不同色彩（紅紫）的感覺(jué)。紫）的感覺(jué)。從紅到紫是可見(jiàn)光譜上存在的顏色，每種顏色對(duì)應(yīng)一個(gè)波長(zhǎng)值，從紅到紫是可見(jiàn)光譜上存在的顏色，每種顏色對(duì)應(yīng)一個(gè)波長(zhǎng)值，是是光譜色光譜色。有時(shí)刺激人眼的光波不是單一波長(zhǎng)，而是有時(shí)刺激人眼的光波不是單一波長(zhǎng)，而是一些波長(zhǎng)的組合一些波長(zhǎng)的組合，也，也可構(gòu)成一些顏色，但它們找不到對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，不叫光譜色。可構(gòu)成一些顏色，但它們找

7、不到對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，不叫光譜色。15飽和度飽和度(Saturation)(Saturation)彩色純潔的程度，即光譜中波長(zhǎng)段是否窄，頻率是彩色純潔的程度，即光譜中波長(zhǎng)段是否窄，頻率是否單一的表示。對(duì)于光源，發(fā)出的若是單色光就是否單一的表示。對(duì)于光源，發(fā)出的若是單色光就是最飽和的彩色，如激光。對(duì)于物體顏色，如果物體最飽和的彩色，如激光。對(duì)于物體顏色，如果物體對(duì)光譜反射性有很高的選擇性，只反射很窄的波段對(duì)光譜反射性有很高的選擇性，只反射很窄的波段則飽和度高。則飽和度高。如果光源或物體反射光在某種波長(zhǎng)中混有許多其它如果光源或物體反射光在某種波長(zhǎng)中混有許多其它波長(zhǎng)的光或混有白光則飽和度變低。波長(zhǎng)的光或

8、混有白光則飽和度變低。黑白色只用明度描述，不用色調(diào)、飽和度描述。黑白色只用明度描述，不用色調(diào)、飽和度描述。16彩色彩色 I IH S17顏色立體顏色立體18顏色立體顏色立體19三原色：三原色：若三種顏色，其中的任一種都不能由其余二種顏色若三種顏色，其中的任一種都不能由其余二種顏色混合相加產(chǎn)生，三種顏色按一定比例混合，可以形成各種色混合相加產(chǎn)生，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。實(shí)驗(yàn)證明，調(diào)的顏色，則稱之為三原色。實(shí)驗(yàn)證明，紅、綠、藍(lán)紅、綠、藍(lán)三種顏三種顏色是最優(yōu)的三原色。色是最優(yōu)的三原色。由三原色混合，可以產(chǎn)生其他顏色，稱為由三原色混合，可以產(chǎn)生其他顏色，稱為加色

9、法加色法?；パa(bǔ)色：互補(bǔ)色：若兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色若兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色 , , 這兩種顏色就這兩種顏色就稱為互補(bǔ)色。稱為互補(bǔ)色。加色法加色法2021顏色相加的原理可以用色度圖來(lái)表現(xiàn)，比加色法示意圖更接近顏色相加的原理可以用色度圖來(lái)表現(xiàn)，比加色法示意圖更接近實(shí)際情況。因?yàn)槊糠N波長(zhǎng)的光都可以用紅綠藍(lán)三原色相加產(chǎn)生。實(shí)際情況。因?yàn)槊糠N波長(zhǎng)的光都可以用紅綠藍(lán)三原色相加產(chǎn)生。對(duì)任何一種顏色的光，當(dāng)匹配的各波長(zhǎng)光譜能量相同（等能光對(duì)任何一種顏色的光，當(dāng)匹配的各波長(zhǎng)光譜能量相同（等能光譜）時(shí)，都可以推算出其所需要的紅綠藍(lán)三原色的數(shù)量值。譜）時(shí)，都可以推算出其所需要的紅綠藍(lán)三原色的數(shù)量值。所有光譜

10、色混合時(shí)，即形成等能光譜中的白光，且白光時(shí)由相所有光譜色混合時(shí)，即形成等能光譜中的白光，且白光時(shí)由相同數(shù)量的紅綠藍(lán)三原色組成。同數(shù)量的紅綠藍(lán)三原色組成。設(shè)光的總能量為設(shè)光的總能量為1，則白光由三原色各，則白光由三原色各1/3構(gòu)成，即構(gòu)成，即紅紅=綠綠=藍(lán)藍(lán)=1/3白，紅白，紅+綠綠+藍(lán)藍(lán)=白白根據(jù)上述原理，設(shè)計(jì)了色度圖根據(jù)上述原理，設(shè)計(jì)了色度圖色色 度度 圖圖22x: 紅色的比例；紅色的比例； y: 綠色的比例；藍(lán)色比例可由綠色的比例；藍(lán)色比例可由x+y+z=1導(dǎo)出；導(dǎo)出；弧形曲線代表光譜，線上每一點(diǎn)代表一種波長(zhǎng)（弧形曲線代表光譜，線上每一點(diǎn)代表一種波長(zhǎng)（nm）和光譜）和光譜顏色，曲線包圍的部

11、分及直線部分代表非光譜色。顏色，曲線包圍的部分及直線部分代表非光譜色。23減色法減色法彩色攝影、彩色印刷打印、美術(shù)顏料的混合彩色攝影、彩色印刷打印、美術(shù)顏料的混合減色法是從自然光（白光）中，減去一種或二種基色光而生減色法是從自然光（白光）中，減去一種或二種基色光而生成色彩的方法。成色彩的方法。顏料本身的色彩是由于本身選擇性地吸收了入射自然光中一顏料本身的色彩是由于本身選擇性地吸收了入射自然光中一定波長(zhǎng)的光，反射出未被吸收的色光而呈現(xiàn)出本身的色彩。定波長(zhǎng)的光，反射出未被吸收的色光而呈現(xiàn)出本身的色彩。例如，黃色顏料是由于本身吸收了自然光中的藍(lán)色光，反射例如，黃色顏料是由于本身吸收了自然光中的藍(lán)色光

12、，反射出未被吸收的紅光和綠光疊加混合的結(jié)果；品紅顏料是由于吸出未被吸收的紅光和綠光疊加混合的結(jié)果；品紅顏料是由于吸收了自然光中的綠光，反射出紅光和藍(lán)光相加的結(jié)果；同樣，收了自然光中的綠光，反射出紅光和藍(lán)光相加的結(jié)果；同樣，青顏料是由于吸收了自然光中的紅光成分，反射藍(lán)光與綠光的青顏料是由于吸收了自然光中的紅光成分，反射藍(lán)光與綠光的結(jié)果。結(jié)果。24減法三原色減法三原色減法三原色：指加法三原色的補(bǔ)色，即黃、品紅和青色。減法三原色：指加法三原色的補(bǔ)色，即黃、品紅和青色。用白光由紅、綠、藍(lán)三色組成這種理想模型來(lái)理解，可以用白光由紅、綠、藍(lán)三色組成這種理想模型來(lái)理解，可以認(rèn)為黃色，是減去藍(lán)色的的紅綠組合；

13、同樣地，品紅色是認(rèn)為黃色，是減去藍(lán)色的的紅綠組合；同樣地，品紅色是減去綠色的紅藍(lán)組合，青色是減去紅色的藍(lán)綠組合。這樣，減去綠色的紅藍(lán)組合，青色是減去紅色的藍(lán)綠組合。這樣，黃、品紅、青便是減色法的三原色。黃、品紅、青便是減色法的三原色。將彩色涂料的三色疊加時(shí)，由于光線依次通過(guò)減紅、減綠、將彩色涂料的三色疊加時(shí)，由于光線依次通過(guò)減紅、減綠、減藍(lán)層就成黑色。只有當(dāng)涂料濃度不夠，減色不徹底時(shí)才減藍(lán)層就成黑色。只有當(dāng)涂料濃度不夠，減色不徹底時(shí)才會(huì)出現(xiàn)灰白色，但這仍是減色法而不是加色法。會(huì)出現(xiàn)灰白色，但這仍是減色法而不是加色法。2526減色法實(shí)驗(yàn)減色法實(shí)驗(yàn)白光白光-藍(lán)濾光片藍(lán)濾光片-黃濾光片黃濾光片-？顏色？顏色27黑白影像與彩色影像黑白影像與彩色影像遙感影像常以照片（或數(shù)字影像）來(lái)表現(xiàn)遙感影像常以照片（或數(shù)字影像）來(lái)表現(xiàn):單波段或全色波段表現(xiàn)為單波段或全色波段表現(xiàn)為黑白圖像黑白圖像，三波段組合表現(xiàn)為三波段組合表現(xiàn)為彩色影像彩色影像彩色彩色：真彩色真彩色(true color)：（三波段組合）：（三波段組合）假彩色假彩色(false color)：（三波段組合）：（三波段組合）偽彩色偽彩色(pseudo color)偽彩色偽彩色 (pseudocolor): 灰度圖像