遙感數(shù)字圖像處理教程-05圖像的顯示和拉伸

遙感數(shù)字圖像處理遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像的顯示和拉伸1數(shù)字圖像的顯示2圖像的彩色合成3圖像拉伸遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸圖像增強(qiáng)定義：用于改善圖像的對(duì)比度，突出感興趣的地物信息，提高圖像目視解譯效果的圖像處理方法。目的：提高圖像質(zhì)量和突出所需信息，有利于分析判讀或作進(jìn)一步處理。特點(diǎn)：

圖像的信息沒(méi)有增加或減少改善了視覺(jué)效果產(chǎn)生了更容易處理的圖像具有探索性遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸分類：改善圖像對(duì)比度增加可視化信息遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.1數(shù)字圖像的顯示定義：將數(shù)字圖像從一組離散數(shù)據(jù)還原為一幅可見(jiàn)圖像的過(guò)程。數(shù)字圖像模擬圖像可視化不可見(jiàn)圖像可見(jiàn)圖像遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.2顏色的特征顏色：外界光作用于人的視覺(jué)器官而產(chǎn)生的主觀感覺(jué)。非彩色：黑、白以及從黑過(guò)渡到白的一系列灰色，它們對(duì)光譜上各個(gè)波長(zhǎng)的反射沒(méi)有選擇性。反映了物質(zhì)的光反射率的變化，在視覺(jué)上的感覺(jué)是亮度的變化彩色：除黑白系列以外的各種顏色分類：亮度（Lightness、Intensity）：反映物體反射能量的大小遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.2顏色的特征非彩色：灰色梯尺彩色：分類：色調(diào)（Hue）：色彩彼此區(qū)分的特性明度（Value）：顏色亮度（客觀）在人們視覺(jué)上的主觀反映色度（Chromaticity）：水中溶解性物質(zhì)或膠狀物質(zhì)呈現(xiàn)的米黃色乃至黃褐色的程度飽和度（Saturation）：色彩純潔的程度，即波段是否窄，頻率是否單一，純色+白色，飽和度下降，變白吸收率=1反射率=1遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.3顏色空間三原色：根據(jù)人眼的結(jié)構(gòu)，所有顏色都可看作是3種基本顏色按照不同的比例組合而成的。紅色R：700nm綠色G：546.1nm藍(lán)色B：435.8nm顏色空間：RGB顏色空間CMYK顏色空間遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.3顏色空間RGB顏色空間：RGB顏色空間與設(shè)備緊密相關(guān)，不同設(shè)備的顯示效果不同遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.3顏色空間RGB顏色空間：遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.3顏色空間CMYK顏色空間：CMYK顏色空間與設(shè)備緊密相關(guān)，不同設(shè)備的顯示效果不同CMYK顏色空間的覆蓋范圍比RGB的小，但有的顏色超出了RGB的范圍

表示方法：用一個(gè)三維坐標(biāo)系統(tǒng)及這個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)子空間表示遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.4顏色模型顏色空間的轉(zhuǎn)換：

不同的顏色空間的色彩再現(xiàn)范圍有所差異。將顏色的坐標(biāo)值從一個(gè)顏色空間轉(zhuǎn)換到另一個(gè)顏色空間的坐標(biāo)值的過(guò)程。

顏色空間的轉(zhuǎn)換是利用顏色模型進(jìn)行的。目的：按某種標(biāo)準(zhǔn)利用基色表示顏色顏色模型：遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.4顏色模型常用的顏色模型：RGB顏色模型：彩色監(jiān)視器和彩色攝像機(jī)CMY顏色模型：彩色打印機(jī)YIQ顏色模型：彩色電視廣播HIS顏色模型：圖像的顯示和處理遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.4顏色模型RGB顏色模型CyanMagentaYellowCMY顏色模型：彩色打印機(jī)遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.4顏色模型HIS顏色模型：圖像的顯示和處理遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.5顏色模型遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.6圖像的顯示可以全色顯示，也可以彩色顯示顯示過(guò)程視頻圖像的顯示過(guò)程CLUT:ColorLookUpTable顏色查找表D/A轉(zhuǎn)換器:數(shù)字圖像到模擬圖像的轉(zhuǎn)換器遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.5圖像的顯示顯示過(guò)程遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.5圖像的顯示全色顯示遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.5圖像的顯示彩色顯示電子顯示法（軟拷貝）：用彩色監(jiān)視器顯示采用RGB顏色空間加色法合成彩色硬拷貝設(shè)備顯示法：用繪圖儀或打印機(jī)輸出采用CMYK顏色空間減色法合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.5圖像的顯示彩色顯示黃綠青紅藍(lán)品白加色法示意圖黃品青紅綠藍(lán)黑減色法示意圖遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.5圖像的顯示彩色顯示亮度值到彩色顯示示意圖B遙感數(shù)字圖像處理與分析第一節(jié)數(shù)字圖像的顯示第四章圖像顯示和拉伸1.5圖像的顯示彩色顯示GR真彩色合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第二節(jié)圖像的彩色合成第四章圖像顯示和拉伸2.1彩色圖像與彩色合成彩色圖像真彩色圖像：圖像的色調(diào)與人眼視覺(jué)所看到的顏色基本一致的圖像假彩色圖像：圖像的色調(diào)與實(shí)際地物色調(diào)不一致的圖像彩色合成偽彩色合成：將單波段圖像轉(zhuǎn)變成為彩色圖像彩色合成：包括真彩色和假彩色合成模擬真彩色合成：通過(guò)模擬產(chǎn)生近似真彩色圖像遙感數(shù)字圖像處理與分析第二節(jié)圖像的彩色合成第四章圖像顯示和拉伸2.1彩色圖像與彩色合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第二節(jié)圖像的彩色合成第四章圖像顯示和拉伸2.2偽彩色合成定義：把單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)行彩色圖像顯示的方法方法：密度分割法原理：對(duì)單波段圖像按灰度分級(jí)，對(duì)每一級(jí)賦予不同的色彩，使之變成一幅彩色圖像。彩色是人為賦予的，與地物真實(shí)顏色無(wú)關(guān)遙感數(shù)字圖像處理與分析第二節(jié)圖像的彩色合成第四章圖像顯示和拉伸2.2偽彩色合成作用：可以提高圖像的可分辨力，如果分級(jí)與地物光譜特性的差異對(duì)應(yīng)較好，也可以較為準(zhǔn)確地區(qū)分出地物類別遙感數(shù)字圖像處理與分析第二節(jié)圖像的彩色合成第四章圖像顯示和拉伸2.2偽彩色合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第二節(jié)圖像的彩色合成第四章圖像顯示和拉伸2.3真彩色合成定義：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，得到的圖像的顏色與真彩色近似作用：合成后的圖像的顏色接近自然色，與人的視覺(jué)感覺(jué)一致，容易識(shí)別地物真彩色合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第二節(jié)圖像的彩色合成第四章圖像顯示和拉伸2.3真彩色合成真彩色合成的數(shù)據(jù)值和顯示值遙感數(shù)字圖像處理與分析第二節(jié)圖像的彩色合成第四章圖像顯示和拉伸2.4假彩色合成定義：選擇多波段圖像中的任意三個(gè)波段，分別賦予紅、綠、藍(lán)三種原色，在屏幕上合成彩色圖像的方法色彩與地物真實(shí)顏色無(wú)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成：選擇多波段圖像中的近紅外、紅、綠三個(gè)波段分別賦予紅、綠、藍(lán)三原色，在屏幕上合成彩色圖像的方法標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成圖像可以突出顯示植被（紅色）、水體（黑色或藍(lán)色）、城鎮(zhèn)（深色）等信息遙感數(shù)字圖像處理與分析第二節(jié)圖像的彩色合成第四章圖像顯示和拉伸2.4假彩色合成BGR標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.4假彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成真彩色合成和標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成時(shí)波段的選擇真彩色合成標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成B遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸GR2.4假彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成TMR7G4B1合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.4假彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.4假彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成TM圖像5，4，2合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.4假彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成教程圖4.16遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.5模擬真彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.5模擬真彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成SPOT多光譜各波段的波長(zhǎng)范圍遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.5模擬真彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成紅色R=XS2(R)藍(lán)色B=SX1(G)遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.5模擬真彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成紅色R=XS2(R)藍(lán)色B=SX1(G)遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.5模擬真彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸2.5模擬真彩色合成第二節(jié)圖像的彩色合成教程圖4.17遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.1概述第三節(jié)圖像拉伸對(duì)比度：圖像亮度的最大值和最小值的比值拉伸：最基本的圖像處理方法，主要用來(lái)改善圖像的對(duì)比度拉伸的處理對(duì)象：波段的單個(gè)像素值拉伸方法選擇的依據(jù)：圖像的直方圖拉伸的作用：突出或抑制特定地物的特征遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.1概述第三節(jié)圖像拉伸拉伸的類型：增加圖像的對(duì)比度突出圖像的細(xì)節(jié)灰度拉伸直方圖修正直方圖規(guī)定化直方圖均衡化線性拉伸非線性拉伸多波段拉伸全域線性拉伸分段線性拉伸灰度窗口切片對(duì)數(shù)變換指數(shù)變換遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸類型遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸設(shè)圖像數(shù)據(jù)F最大值為Fmax最小值為Fmin拉伸后圖像數(shù)據(jù)G最大值為Gmax最小值為Gmin0，1X范圍外的圖像，取Y相應(yīng)的極值IfF＜Gmin，G=GminIfF＞Gmax，G=Gmax遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：全域線性拉伸：變換前亮度值變換后亮度值遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：全域線性拉伸：＜1壓縮=1既不拉伸也不壓縮，與原圖一樣＞1拉伸遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：全域線性拉伸：遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：全域線性拉伸：遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：全域線性拉伸：反色變換：將原圖灰度值翻轉(zhuǎn)，黑白互換?？捎脠D像的最大值-圖像值得到遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：全域線性拉伸：教程圖4.21遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：分段線性拉伸：遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：分段線性拉伸：教程圖4.22遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：灰度窗口切片：MgMfg(x,y)f(x,y)0ba0f(x,y)＜a或f(x,y)＞bMga＜f(x,y)＜b清除背景MgMfg(x,y)f(x,y)0ba遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸線性拉伸：灰度窗口切片：f(x,y)f(x,y)＜a或f(x,y)＞bMga＜f(x,y)＜b保留背景遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸非線性拉伸：指數(shù)變換：對(duì)圖像亮的部分，擴(kuò)大了灰度間隔，突出了細(xì)節(jié)-拉伸對(duì)圖像暗的部分，縮小了灰度間隔，弱化了細(xì)節(jié)-壓縮(a)原始圖像(b)指數(shù)變換遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸非線性拉伸：對(duì)數(shù)變換：對(duì)圖像亮的部分，縮小了灰度間隔，弱化了細(xì)節(jié)-壓縮對(duì)圖像暗的部分，擴(kuò)大了灰度間隔，突出了細(xì)節(jié)-拉伸遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.2灰度拉伸第三節(jié)圖像拉伸多波段拉伸：在圖像的彩色合成顯示后，可以對(duì)各個(gè)波段分別進(jìn)行線性或非線性拉伸處理，以便綜合增強(qiáng)圖像中的地物信息遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.3圖像均衡化第三節(jié)圖像拉伸基本思想：大多數(shù)自然圖像，其灰度分布集中在較窄的區(qū)間，引起圖像細(xì)節(jié)不夠清晰，采用直方圖修正后可使圖像的灰度間距拉開(kāi)或使灰度分布均勻，從而增大反差，使圖像細(xì)節(jié)清晰，達(dá)到增強(qiáng)的目的。例如一幅過(guò)曝光的圖片，其灰度級(jí)都集中在高亮度范圍內(nèi)，而曝光不足的圖片，其灰度級(jí)集中在低亮度范圍內(nèi)，具有這樣直方圖的圖片其可視效果比較差。對(duì)原始圖像的像素灰度做某種映射變換，使變換后圖像直方圖的概率密度呈均勻分布，即變換后圖像的灰度級(jí)均勻分布。特點(diǎn)：各灰度級(jí)中像素出現(xiàn)的頻率近似相等原圖像上像素出現(xiàn)頻率小的灰度級(jí)被合并，實(shí)現(xiàn)壓縮；像素出現(xiàn)頻率高的灰度級(jí)被拉伸，突出了細(xì)節(jié)信息直方圖均衡化遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.3圖像均衡化第三節(jié)圖像拉伸基本步驟：假定有一幅總像素為n=64×64的圖像，灰度級(jí)數(shù)L=8直方圖均衡化計(jì)算實(shí)例：

直方圖均衡化后的圖像每個(gè)灰度級(jí)的像元頻率，理論上應(yīng)相等，直方圖形態(tài)應(yīng)為理想的直線。實(shí)際上均衡化后的直方圖呈現(xiàn)參差不齊的外形，這是由于于圖像是離散函數(shù)，各灰度級(jí)可能的像元個(gè)數(shù)有限，在一些灰度級(jí)處可能沒(méi)有像元，在某些灰度級(jí)處則像元很多，所以不會(huì)產(chǎn)生理想的直線形態(tài)。注意：1）直方圖均衡化，不改變灰度出現(xiàn)的次數(shù)（因?yàn)槟菢訒?huì)改變圖像的信息結(jié)構(gòu)），所改變的是出現(xiàn)次數(shù)所對(duì)應(yīng)的灰度級(jí)。

/*矯正后非零像素?cái)?shù)同矯正前

2）直方圖均衡化，力圖使等長(zhǎng)區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的像素?cái)?shù)接近相等。遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.3圖像均衡化第三節(jié)圖像拉伸原始圖像及直方圖遙感數(shù)字圖像處理與分析第四章圖像顯示和拉伸3.3圖像均衡化第三節(jié)圖像拉伸均衡化后圖像及直方圖遙感數(shù)字