遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)

PAGE2-遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)用戶手冊(cè)同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院2006年5月“遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)”用戶指南-PAGE12-“遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)”用戶指南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(diǎn) 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§31系統(tǒng)啟動(dòng)界面 3§3.2系統(tǒng)主界面 4§33文檔管理： 4§3.4圖像的格式及色度轉(zhuǎn)換 4§3.5圖像預(yù)處理 5§3.6點(diǎn)運(yùn)算 6§3.7圖像變換 6§3.8圖像增強(qiáng) 7§3.9圖像合成 7§3.10圖像形態(tài)學(xué)處理 8§3.11圖像分析 8§3.12圖像分類 9§3.13圖像復(fù)原 9§3.14圖像壓縮 10§3.9窗口管理子系統(tǒng)的各項(xiàng)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(diǎn)是對(duì)遙感圖像進(jìn)行各種處理和解議，包括圖像變換、圖像增強(qiáng)、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(yù)處理和色度變換等?！?.2軟件特點(diǎn)：一、界面友好：采用可視化操作界面，布局合理，操作簡(jiǎn)單；二、功能強(qiáng)大： 1、提供圖像數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能?？梢跃蚸pg、bmp、tif、pcx、gif、png、wmf、ico、tga、jpeg等格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行任意的轉(zhuǎn)換，并且存儲(chǔ)；2、提供圖像色度轉(zhuǎn)換功能?？梢栽赗GB/YIQ，RGB/YUV，RGB/YCbCr，RGB/GRAY之間進(jìn)行任意的色彩轉(zhuǎn)換；3、提供圖像預(yù)處理功能?？梢赃M(jìn)行圖像二值化以及對(duì)圖像進(jìn)行亮度和對(duì)比度的調(diào)整；4、提供圖像的點(diǎn)運(yùn)算?？梢圆榭磮D像的直方圖，對(duì)圖像進(jìn)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(qiáng)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(xué)處理，其中包括二值形態(tài)學(xué)處理和灰度形態(tài)學(xué)處理。9、提供圖像分析的功能，其中包括定向檢測(cè)、輪廓提取、輪廓跟蹤、種子填充、闕值分割、投影檢測(cè)、差影檢測(cè)、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(fù)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(yùn)動(dòng)模糊、垂直運(yùn)動(dòng)模糊等四部分；圖像復(fù)原中包括逆濾波復(fù)原和維納濾波復(fù)原等兩部分；在圖像噪聲中包括隨機(jī)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(duì)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(yùn)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(jì)算機(jī)兼容機(jī)/品牌機(jī)CPUP=3\*ROMANIII1.6GB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)Windowsxp/2000§2.2系統(tǒng)安裝過程：只需拷貝“圖像處理應(yīng)用程序”文件夾到任意硬盤下，即便安裝成功。運(yùn)行時(shí)點(diǎn)擊“圖像處理.exe”即可?！?.3系統(tǒng)卸載過程：因?yàn)槭蔷G色軟件，對(duì)系統(tǒng)無污染，在注冊(cè)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(yīng)用程序和附帶的文件夾（名為：圖像處理應(yīng)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(diǎn)擊遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)可執(zhí)行文件的圖標(biāo)即可運(yùn)行該系統(tǒng)，如圖所示：§31系統(tǒng)啟動(dòng)界面：因?yàn)楸鞠到y(tǒng)要求其使用的對(duì)象為海洋學(xué)院學(xué)生，對(duì)用戶有一定的權(quán)限限制，因此在啟動(dòng)界面后，設(shè)有用戶的登陸界面。啟動(dòng)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(dòng)截面圖圖2：系統(tǒng)登陸窗體圖在開啟遙感圖像處理與解譯系統(tǒng)時(shí)，如果用戶輸錯(cuò)用戶名或密碼三次以后，會(huì)彈出提示系統(tǒng)出錯(cuò)對(duì)話框，同時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉，其界面如下所示：圖3：登陸失敗后的出錯(cuò)對(duì)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(duì)應(yīng)的，下面對(duì)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的功能及操作進(jìn)行介紹?！?3文檔管理：文檔管理中主要包括四個(gè)部分，分別是文檔打開、存貯、關(guān)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為獨(dú)立的文檔讀取,以相應(yīng)視窗顯示。2)文檔存貯：以相應(yīng)圖像結(jié)構(gòu)或經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換來存貯文檔，包括對(duì)各種處理結(jié)果圖像的存貯。3)文檔關(guān)閉:可連續(xù)關(guān)閉選中的多個(gè)圖像層。4)近期文件:提供快捷的打開圖像文件的方式?！?.4圖像的格式及色度轉(zhuǎn)換圖像的格式轉(zhuǎn)換是將目標(biāo)圖轉(zhuǎn)換為bmp、pcx、gif、tif、jpeg等；而圖像的色度轉(zhuǎn)換是實(shí)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(dòng)格式轉(zhuǎn)換，點(diǎn)擊工具欄上的“格式轉(zhuǎn)換”按鈕，擇適合的文件格式點(diǎn)擊即可轉(zhuǎn)換，同時(shí)彈出保存對(duì)話框提醒用戶保存轉(zhuǎn)換后的文件。要啟動(dòng)色度轉(zhuǎn)換，與啟動(dòng)格式轉(zhuǎn)換基本相同，點(diǎn)擊工具欄上的“色度轉(zhuǎn)換”按鈕，即可對(duì)圖像進(jìn)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(shí)例。圖5：RGB->YIQ轉(zhuǎn)換圖§3.5圖像預(yù)處理主要對(duì)多種影像實(shí)施各種預(yù)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(jì)提供，然后由用戶借助經(jīng)驗(yàn)確定。2)圖像可視化調(diào)整：對(duì)選定的原始圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的可視化調(diào)整，形象地調(diào)節(jié)明度和對(duì)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(duì)比度調(diào)整，如右圖所示：以亮度調(diào)整為例，點(diǎn)擊亮度調(diào)整，彈出對(duì)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(diǎn)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?！?.6點(diǎn)運(yùn)算利用圖像上的像素點(diǎn)，來進(jìn)行對(duì)圖像的處理，圖像輸入是一個(gè)像素。處理之后輸出的是與此相對(duì)應(yīng)的像素，而與他的鄰域像素?zé)o關(guān)。主要包括以下幾個(gè)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(diǎn)擊菜單欄上的“點(diǎn)運(yùn)算”彈出下拉菜單，用戶直接選擇相應(yīng)的操作即可。以闕值變換為例。要啟動(dòng)闕值變換，點(diǎn)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(shè)置”窗口，如下圖所示：圖7：闕值變換參數(shù)設(shè)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?！?.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、WOLLRSH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(qiáng)處理圖像增強(qiáng)是指有選擇地加強(qiáng)圖像的某些信息，如邊緣、輪廓、對(duì)比度等,以便于進(jìn)一步的處理和分析。增強(qiáng)方式有：對(duì)比度增強(qiáng)、圖像平滑去噪、圖像模板卷積，偽彩色增強(qiáng)等。以及顯示圖像浮雕效果。啟動(dòng)圖像平滑去躁，點(diǎn)擊菜單欄中的“圖像增強(qiáng)”，在彈出的下拉菜單中選中“圖像平滑”，點(diǎn)擊后彈出“圖像平滑模板設(shè)置”窗口，如下圖所示。用戶選中所需模板，點(diǎn)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(shè)計(jì)窗體§3.9圖像合成啟動(dòng)圖像合成，只需點(diǎn)擊菜單欄中的“圖像合成”，便彈出圖像合成對(duì)話框如圖12所示，在打開原圖的基礎(chǔ)上點(diǎn)擊“加入源圖”，在彈出的對(duì)話框中選中所需圖像，打開，如圖11所示。點(diǎn)擊“合成”，就可以在圖像合成對(duì)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(jìn)行合成。圖11：點(diǎn)擊“加入源圖”后彈出的對(duì)話框圖12：圖像合成窗體圖§3.10圖像形態(tài)學(xué)處理圖像形態(tài)學(xué)處理包括圖像的二值形態(tài)學(xué)變換及灰度形態(tài)學(xué)變換等功能。在二值形態(tài)學(xué)處理中又包括膨脹、腐蝕、開運(yùn)算、閉運(yùn)算、細(xì)化功能；灰度形態(tài)學(xué)處理中又包括圖像腐蝕、圖像膨脹、開運(yùn)算、閉運(yùn)算、形態(tài)學(xué)梯度、形態(tài)學(xué)平滑，形態(tài)學(xué)邊緣提取等功能。對(duì)于以上各項(xiàng)功能，只需直接點(diǎn)擊便可實(shí)現(xiàn)。在二值形態(tài)學(xué)變換的各項(xiàng)處理中，如果選取的圖像不符合系統(tǒng)要求，就會(huì)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(cè)、輪廓提取、輪廓跟蹤、種子填充、闕值分割、投影檢測(cè)、差影檢測(cè)、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(cè)技術(shù)(包括基本邊緣算子的檢測(cè)方法和HOUGH變換檢測(cè)方法)以及模板匹配三個(gè)功能塊。在圖像的定向檢測(cè)中又分為兩類：邊緣檢測(cè)和平行直線檢測(cè)，邊緣檢測(cè)又包括Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子、Kirsch算子、Gauss-Laplace算子等五種方法。種子填充中包括簡(jiǎn)單的種子填充和掃描線種子填充兩大類。投影檢測(cè)中包括水平方向和垂直方向的檢測(cè)。以上各部分功能可以通過點(diǎn)擊直接實(shí)現(xiàn)?！?.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(jìn)高程信息的分類和引進(jìn)線理信息分類兩類。以上各部分功能可以通過點(diǎn)擊直接實(shí)現(xiàn)。§3.13圖像復(fù)原圖像復(fù)原是指在保真度原則下，盡量恢復(fù)退化圖像的本來面貌。簡(jiǎn)單逆濾波、Wiener濾