遙感圖像處理及應(yīng)用

第一次作業(yè)：一、何為遙感技術(shù)，有何優(yōu)勢(shì)？和資源的技術(shù)。它是60年月在航空攝影和判讀的根底上隨航天技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展識(shí)別和推斷。遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：10km910km左右。一張陸地衛(wèi)星圖像掩蓋的地面范圍到達(dá)3萬(wàn)多平方千米，約相當(dāng)于我國(guó)海南島的600多張左右的陸地衛(wèi)星圖像就可以全部掩蓋。獵取資料的速度快、周期短。實(shí)地測(cè)繪地圖，要幾年、十幾年甚至幾十年才能重4、516天可以掩蓋地球一遍。受地面條件限制少：不受高山、冰川、沙漠和惡劣條件的影響。方法多，獵取的信息量大：用不同的波段和不同的遙感儀器，取得所需的信息；不僅能利用可見(jiàn)光波段探測(cè)物體，而且能利用人眼看不見(jiàn)的紫外線(xiàn)、紅外線(xiàn)和微波波段進(jìn)展探測(cè)；不僅能探測(cè)地表的性質(zhì)，而且可以探測(cè)到目標(biāo)物的肯定深度；微波波段還具有全天候工作的力量；遙感技術(shù)獵取的信息量格外大，以四波段陸79×57m7600000個(gè)像元，一幅標(biāo)準(zhǔn)圖像包括四個(gè)波段，共有3200萬(wàn)個(gè)像元點(diǎn)。用途廣：遙感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、地理、海洋、水文、氣象、測(cè)繪、環(huán)境保護(hù)和軍事偵察等很多領(lǐng)域。二、你對(duì)遙感過(guò)程是如何理解的？遙感過(guò)程可理解為系統(tǒng)的組織構(gòu)成：被測(cè)目標(biāo)的信息特征--信息的獵取--信息的傳輸與記錄--地物的波譜特征。三、說(shuō)明遙感的時(shí)間區(qū)分率、光譜區(qū)分率、空間區(qū)分率等含義。空間區(qū)分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(chǎng),或是地面物體能區(qū)分的最小單元。光譜區(qū)分率,區(qū)分率越高。時(shí)間區(qū)分率指對(duì)同一地點(diǎn)進(jìn)展遙感采樣的時(shí)間間隔,集采樣的時(shí)間頻率。也稱(chēng)重訪周期。四、簡(jiǎn)要說(shuō)明遙感的進(jìn)展歷史及其趨勢(shì)遙感起源于19世紀(jì)的空中攝影，當(dāng)時(shí)主要用于空中偵察。隨著平臺(tái)技術(shù)的進(jìn)展，逐步進(jìn)入航空遙感階段?，F(xiàn)代遙感是以航空攝影技術(shù)為根底，在2060年月初進(jìn)展起來(lái)的一門(mén)興技術(shù)。開(kāi)頭為航空遙感，自1972年美國(guó)放射了第一顆陸地衛(wèi)星后，這就標(biāo)志著航天遙感時(shí)代的開(kāi)頭。經(jīng)過(guò)幾十年的快速進(jìn)展，成為一門(mén)有用的，先進(jìn)的空間探測(cè)技術(shù)。進(jìn)展趨勢(shì)：1、進(jìn)展地面,航空,航天多層次遙感,建立地球環(huán)境衛(wèi)星觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。2、傳感器向電磁波譜全波段掩蓋。3、圖像信息處理實(shí)現(xiàn)光學(xué)-電子計(jì)算機(jī)混合處理,因入其他技術(shù)理論方法,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類(lèi)和模式識(shí)別。4、實(shí)現(xiàn)遙感分析解譯的定量化與準(zhǔn)確化。5GISGPS形成一體化的技術(shù)系統(tǒng)。其次次作業(yè)試述目前資源環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用的主要遙感傳感器的特點(diǎn)及其數(shù)據(jù)類(lèi)型遙感傳感器是獵取遙感數(shù)據(jù)的關(guān)鍵設(shè)備，由于設(shè)計(jì)和獵取數(shù)據(jù)的特點(diǎn)不同，傳感器的種類(lèi)也就繁多。就其根本構(gòu)造原理來(lái)看，目前遙感中使用的傳感器大體上可分為如下一些類(lèi)型：攝影類(lèi)型的傳感器。掃描成像類(lèi)型的傳感器(3)雷達(dá)成像類(lèi)型的傳感器(4)非圖像類(lèi)型的傳感器。數(shù)據(jù)類(lèi)型：數(shù)字高程模型〔DEM〕由等間隔海拔數(shù)據(jù)排列組成；DEM以點(diǎn)為根底，但也簡(jiǎn)潔通過(guò)將海拔高度點(diǎn)置于格網(wǎng)單元中心的方法轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)〔〔的5秒〔0秒〔、1分〔、阿拉斯加USGS數(shù)字高程模型USGS精度更高的DEM數(shù)據(jù)，但費(fèi)用太高。DEMSPOT數(shù)據(jù)全球數(shù)字高程模型GTOPO30、ETOPO數(shù)字正射影像數(shù)字正射影像圖〔DOQ〕是一種由航片或其他遙感數(shù)據(jù)制備而得到的數(shù)字化影像，其中由照相機(jī)鏡頭傾斜和地形起伏引起的位移已被消退；數(shù)字正射影像是地理坐標(biāo)參考的，并可與地形圖和其他地圖配準(zhǔn)二進(jìn)制掃描文件含有數(shù)值1或數(shù)值0，用于跟蹤矢量化數(shù)字柵格圖形是USGSTIFF、GIF、JPEGGIS軟件的柵格數(shù)據(jù)。第三次作業(yè)：圖像訂正的主要內(nèi)容和方法圖像校正是指對(duì)失真圖像進(jìn)展的復(fù)原性處理。引起圖像失真的緣由有：成象系統(tǒng)的象差、畸變、帶寬有限等造成的圖象失真；由于成象器件拍攝姿勢(shì)和掃描非線(xiàn)性引起的圖象幾何失真；由于運(yùn)動(dòng)模糊、輻射失真、引入噪聲等造成的圖像失真。圖象校正的根本思路是，依據(jù)圖像失真緣由，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，從被污染或畸變的圖象信號(hào)中提取所需要的信息，沿著使圖象失真的逆過(guò)程恢復(fù)圖象原來(lái)面貌。實(shí)際的復(fù)原過(guò)程是設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器，使其能從失真圖象中計(jì)算得到真實(shí)圖象的估值，使其依據(jù)預(yù)先規(guī)定的誤差準(zhǔn)則，最大程度地接近真實(shí)圖象。方法：圖像校正主要分為兩類(lèi)：幾何校正和灰度校正灰度校正方法編輯灰度校正方法：灰度級(jí)校正不同程度的灰度級(jí)校正,目的是使整幅圖像灰度均勻?；叶茸儞Q針對(duì)圖像某一局部或整幅圖像曝光缺乏使用灰度變換灰度比照度。直方圖修正來(lái)滿(mǎn)足人們的需要。幾何校正方法：推求受攝軌道;(2)推導(dǎo)標(biāo)稱(chēng)軌道;(3)求的傳感器坐標(biāo)系下任意時(shí)刻的標(biāo)稱(chēng)LOS單位矢量;(4)引入相關(guān)資料與文獻(xiàn)，減小偏置;圖像增加處理的主要方法及應(yīng)用：方法：比照度變換:線(xiàn)性變換、非線(xiàn)性變換空間濾波：圖像卷積運(yùn)算、平滑、銳化彩色變換：?jiǎn)尾ǘ尾噬儞Q、多波段彩色運(yùn)算、HIS多光譜變換：K-L變換、K-T變換圖像運(yùn)算：插值運(yùn)算、比值運(yùn)算、分形算法應(yīng)用：40多年的時(shí)間里，快速進(jìn)展成一門(mén)獨(dú)立的有強(qiáng)大生命力的學(xué)科，圖像增加技術(shù)已逐步涉及人類(lèi)生活和社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)方面，下面我們僅就幾個(gè)方面的應(yīng)用舉些例子。航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用603代計(jì)算機(jī)的研制成功和快速傅里葉變換的提出，使圖像增加技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。1964美國(guó)噴氣推動(dòng)試驗(yàn)室(JPL)IBM7094計(jì)算機(jī)以及其測(cè)器“徘徊者7號(hào)”發(fā)回的幾千張?jiān)虑蛘掌晒Φ倪M(jìn)展了處理。隨后他們又對(duì)“徘徊者8進(jìn)展也推動(dòng)了硬件設(shè)備的提高，比方1983LANDSAT-430m，而如今放射的衛(wèi)星區(qū)分率可到達(dá)3-5m的范圍內(nèi)。圖像采集設(shè)備性能的提高，使采集圖像的質(zhì)量和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和清楚度得到了極大地提高。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用圖像增加技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用有兩類(lèi)理和分析，比方對(duì)紅細(xì)胞、白細(xì)胞、細(xì)菌、蟲(chóng)卵的分類(lèi)計(jì)數(shù)以及染色體的分析；另一類(lèi)應(yīng)用X射線(xiàn)圖像的處理，其中最為成功的是計(jì)算機(jī)斷層成像。1973EMI公司在制造出第一臺(tái)XX射線(xiàn)的。工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用圖像增加在工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中得到廣泛應(yīng)用和識(shí)別、印刷電路板的檢查、食品包裝出廠前的質(zhì)量檢查、工件尺寸測(cè)量以及其它狀態(tài)等，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器人依據(jù)人的意志完成特別的任務(wù)。公共安全領(lǐng)域的應(yīng)用在社會(huì)安全治理方面，圖像增加技術(shù)的應(yīng)用也格外廣泛，如無(wú)損安全檢查、指紋、虹膜、掌術(shù)鎖定目標(biāo)位置，比方對(duì)有霧圖像、夜視紅外圖像、交通事故的分析等等。試簡(jiǎn)述中國(guó)資源遙感技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用概況航空遙感信息采集技術(shù)上了臺(tái)階多光譜遙感圖像處理技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)難調(diào)查、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、城市資源環(huán)境綜合調(diào)查的方法技術(shù)已趨于有用化和工程化,并在一輪國(guó)土資源大調(diào)查中發(fā)揮作用遙感地質(zhì)礦產(chǎn)信息形成機(jī)理、示礦遙感特別信息提取、遙感資料解譯自動(dòng)化和定量化以及GIS、GPS技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用開(kāi)發(fā)取得肯定進(jìn)展成像光譜技術(shù)有用化爭(zhēng)論取得可喜進(jìn)展在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和中高山地區(qū)地質(zhì)找礦應(yīng)用爭(zhēng)論中總結(jié)了一套有用的微波遙感技術(shù)方法和相關(guān)的技術(shù)流程進(jìn)展了海疆島礁和水深遙感調(diào)查技術(shù)應(yīng)用航天圖像進(jìn)展數(shù)字?jǐn)z影測(cè)圖技術(shù)取得進(jìn)展國(guó)土資源遙感進(jìn)展趨勢(shì)遙感數(shù)據(jù)源將進(jìn)一步多樣化,以滿(mǎn)足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。為適應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速進(jìn)展和一輪國(guó)土資源大調(diào)查的需要,努力追蹤國(guó)內(nèi)外遙感技術(shù)進(jìn)展前沿,,3S技術(shù)系統(tǒng)爭(zhēng)論。進(jìn)一步開(kāi)展機(jī)載和星載成像光譜有用化技術(shù)系統(tǒng)爭(zhēng)論,結(jié)合國(guó)土資源大調(diào)查地質(zhì)災(zāi)難推測(cè)預(yù)警工程,開(kāi)展“數(shù)字滑坡”、干預(yù)雷達(dá)等方法的有用連續(xù)開(kāi)展多平臺(tái)、多時(shí)相、高區(qū)分率衛(wèi)星數(shù)據(jù)和航空遙感數(shù)據(jù)進(jìn)展土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和礦山開(kāi)發(fā)環(huán)境監(jiān)測(cè)的有用化技術(shù)系統(tǒng)建設(shè),開(kāi)展基于LIS的土地利用變更遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)的結(jié)合自己專(zhuān)業(yè)談一談遙感技術(shù)應(yīng)用——遙感在農(nóng)業(yè)信息化中的應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)上綜合應(yīng)用精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(PrecisionAgriculture)是九十年月以來(lái)由興旺國(guó)家首先提出的技術(shù)實(shí)際上就是一種以信息為根底的農(nóng)業(yè)治理系統(tǒng)。其核心技術(shù)包括地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、遙感技術(shù)(RS)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)掌握系統(tǒng)和人工智能技術(shù)。遙感的技術(shù)應(yīng)用。主要用于以下四個(gè)方面：農(nóng)業(yè)資源的調(diào)查。監(jiān)測(cè)耕地變化狀況，土地開(kāi)發(fā)利用狀況，東北黑土地保護(hù)利用現(xiàn)狀等。農(nóng)作物估產(chǎn)。如北方冬小麥遙感估產(chǎn)，東北春大豆播種面積及產(chǎn)量估測(cè)，南方水稻和棉花種植面積及產(chǎn)量估測(cè)等。生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)狀況的監(jiān)測(cè)等。自然災(zāi)難監(jiān)測(cè)草地螟等遷飛性害蟲(chóng)遷飛狀況的監(jiān)測(cè)，有害生物入侵狀況的監(jiān)測(cè)，冰雹、臺(tái)風(fēng)、寒潮、霜凍等災(zāi)難性天氣狀況的監(jiān)測(cè)等。監(jiān)視分類(lèi)和非監(jiān)視分類(lèi)的方法及其優(yōu)缺點(diǎn)監(jiān)視分類(lèi)方法：平行六面體法平行六面體將用一條簡(jiǎn)潔的判定規(guī)章對(duì)多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)展分類(lèi)否行成了一個(gè)N維的平行六面體。平行六面體的尺度是由標(biāo)準(zhǔn)差閾值所確定的，而該標(biāo)準(zhǔn)差閾值則是依據(jù)每種所選類(lèi)的均值求出的。最大似然法假定每個(gè)波段中的每類(lèi)的統(tǒng)計(jì)都呈現(xiàn)正態(tài)分布一類(lèi)里最小距離法使用了每個(gè)感興趣區(qū)的均值矢量來(lái)計(jì)算每個(gè)未知象元到每一類(lèi)均值矢量的歐氏距離戶(hù)指定了標(biāo)準(zhǔn)差和距離的閾值，否則全部象元都將分類(lèi)到感興趣區(qū)中最接近的那一類(lèi)馬氏距離法假定了全部類(lèi)的協(xié)方差都相等，所以它是一種較快的分類(lèi)方法二值編碼分類(lèi)法依據(jù)波段值落在均值的上或下方，把數(shù)據(jù)波普和端元波普編碼為0或1，異或規(guī)律函數(shù)用來(lái)將每種編碼后的參考波普同編碼后的數(shù)據(jù)波譜進(jìn)展比較，生成一副分類(lèi)影像波譜角填圖分類(lèi)法是一個(gè)基于物理的波譜分類(lèi)法，它是用N維角度將象元與參考波譜進(jìn)展匹配，此方法將波個(gè)波譜間的相像程度費(fèi)歇爾線(xiàn)性判別法模型，并進(jìn)展實(shí)證檢驗(yàn)。非監(jiān)視分類(lèi)方法：〔一〕波普?qǐng)D形識(shí)別分類(lèi)〔二〕聚類(lèi)分析K-means均值算法、迭代自組織的數(shù)據(jù)分析法〔ISODATA〕等。.。系統(tǒng)聚類(lèi)。這種方法是將影像中每個(gè)像元各自看作一類(lèi)，計(jì)算各類(lèi)間均值的相關(guān)系數(shù)矩陣，間的相關(guān)系數(shù)小于某個(gè)給定的閾值為止。.然后再對(duì)各個(gè)類(lèi)進(jìn)展分類(lèi)，只要有一個(gè)波段的均方差大于規(guī)定的閾值，類(lèi)就要分裂。各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)：監(jiān)視分類(lèi)的特點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：可充分利用分類(lèi)地區(qū)的先驗(yàn)學(xué)問(wèn)，預(yù)先確定分類(lèi)的類(lèi)別；可掌握訓(xùn)練樣本的選擇，并可通過(guò)反復(fù)檢驗(yàn)訓(xùn)練樣本，以提高分類(lèi)精度〔避開(kāi)分類(lèi)中的嚴(yán)峻錯(cuò)誤監(jiān)視分類(lèi)中對(duì)光譜集群組的重歸類(lèi)。主要缺點(diǎn)：人為主觀因素較強(qiáng)；訓(xùn)練樣本的選取和評(píng)估需花費(fèi)較多的人力、時(shí)間；只能不能識(shí)別，從而影響分結(jié)果〔對(duì)土地掩蓋類(lèi)型簡(jiǎn)單的地區(qū)需特別留意。非監(jiān)視分類(lèi)特點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需對(duì)分類(lèi)區(qū)域有廣泛地了解，僅需肯定的學(xué)問(wèn)來(lái)解釋分類(lèi)出的集群組；人〔次數(shù)、分類(lèi)誤差的閾值等監(jiān)視分類(lèi)的類(lèi)別更均質(zhì)；獨(dú)特的、掩蓋量小的類(lèi)別均能夠被識(shí)別。主要缺點(diǎn)：對(duì)其結(jié)果需進(jìn)展大量分析及后處理，才能得到牢靠分類(lèi)結(jié)果；分類(lèi)出的集群與地類(lèi)間，或?qū)?yīng)、或不對(duì)應(yīng)，加上普遍存在的“同物異譜”及“異物同譜”現(xiàn)象，使集群組無(wú)法保持其連續(xù)性，難以比照。常用圖像變化方法及其應(yīng)用常用的有三種變換方法。常用的有三種變換方法。①傅里葉變換：它是應(yīng)用最廣泛和最重要的變換。它的變換核是復(fù)指數(shù)函數(shù)，轉(zhuǎn)換域圖像是原空間域圖像的二維頻譜，其“直流”項(xiàng)與原圖像亮度的平均值成比例，高頻項(xiàng)表征圖像中邊緣變化的強(qiáng)度和方向。為了提高運(yùn)算速度，計(jì)算機(jī)中多承受傅里葉快速算法。②②沃爾什-阿達(dá)瑪變換：它是一種便于運(yùn)算的變換。變換核是值+1或-1的有序序列。這種變換只需要作加法或減法運(yùn)算,