第三章遥感光学基础PPT讲稿.ppt
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1、第三章遥感光学基础第1页,共51页,编辑于2022年,星期二遥感光学基础遥感光学基础l l遥感光学:以人为本,综合遥感光学:以人为本,综合物理光学、视觉物理光学、视觉生理、视觉心理、心理物理等学科生理、视觉心理、心理物理等学科,研究人研究人眼对眼对不同颜色光不同颜色光感觉感觉的的规律规律l l介绍遥感成像原理及过程,包括黑白、真彩介绍遥感成像原理及过程,包括黑白、真彩色、假彩色和彩红外色、假彩色和彩红外第2页,共51页,编辑于2022年,星期二颜色性质和颜色立体颜色性质和颜色立体光:只有能被人的眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才称为可见辐射或可光:只有能被人的眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐
2、射才称为可见辐射或可见光,简称光见光,简称光第3页,共51页,编辑于2022年,星期二人眼的结构图人眼的结构图第4页,共51页,编辑于2022年,星期二l在人的视觉系统中有两种感光细胞:在人的视觉系统中有两种感光细胞:杆状细胞杆状细胞和和锥状细胞锥状细胞。l杆杆状状细细胞胞为为暗暗视视器器官官,只只在在较较暗暗的的条条件件下下起起作作用用,不不能能分分辨颜色和细节;辨颜色和细节;l锥锥状状细细胞胞是是明明视视器器官官,在在照照度度足足够够高高时时起起作作用用,并并能能分分别别辨辨颜颜色色和和细细节节。锥锥状状细细胞胞对对电电磁磁光光谱谱的的三三个个波波段段:红红、绿绿、蓝敏感。由于这个原因,这
3、三种颜色被称为三基色。蓝敏感。由于这个原因,这三种颜色被称为三基色。l在在光光亮亮条条件件下下,人人眼眼能能分分辨辨各各种种颜颜色色,当当光光亮亮降降低低到到一一定定程程度度,人人眼眼的的感感觉觉便便是是无无彩彩色色的的,光光谱谱变变成成不不同同明明暗暗的的灰带。灰带。人眼颜色视觉人眼颜色视觉第5页,共51页,编辑于2022年,星期二人类感光细胞的敏感曲线人类感光细胞的敏感曲线第6页,共51页,编辑于2022年,星期二视网膜的颜色区视网膜的颜色区l视网膜中央能分辨各种颜色视网膜中央能分辨各种颜色由中央由中央向外围部分过渡向外围部分过渡对颜色的分辨能力对颜色的分辨能力逐渐减弱逐渐减弱直到对颜色的
4、感觉消失。直到对颜色的感觉消失。l观察小视场和大视场的颜色会观察小视场和大视场的颜色会有不同结果。有不同结果。l眼睛感受到颜色眼睛感受到颜色不只决定于客不只决定于客观的刺激观的刺激还取决于用眼的什么还取决于用眼的什么位置接受这个刺激位置接受这个刺激视网膜的颜色区视网膜的颜色区1能分辨各种颜色能分辨各种颜色2能分辨黄蓝,对红绿色盲,能分能分辨黄蓝,对红绿色盲,能分辨明暗辨明暗3全色盲区,只能辨别明暗全色盲区,只能辨别明暗第7页,共51页,编辑于2022年,星期二l根根据据人人眼眼的的结结构构,所所有有颜颜色色都都可可看看作作是是三三种种基基本本颜颜色色R表表示示红红(Red)、G表表示示绿绿(G
5、reen)和和B表表示示蓝蓝(Blue)按按照照不不同同的的比比例例组组合合而而成成。国国际际照照度度委委员员会会(CIE)在在1931年年就就规规定定三三种种基基本本色色的的波波长长分分别别为为R:700nm,G:546.1nm,B:435.8nm。l在在三三原原色色中中,其其中中的的任任一一种种颜颜色色不不能能由由其其余余两两种种颜颜色色混混合合相相加加产产生,这三种颜色按一定比例混合,可以形成各种色调的颜色。生,这三种颜色按一定比例混合,可以形成各种色调的颜色。三基色(三原色)三基色(三原色)第8页,共51页,编辑于2022年,星期二任何一种颜色都可以用三基色表示出来任何一种颜色都可以用
6、三基色表示出来,即:即:第9页,共51页,编辑于2022年,星期二24 九月 2022RGB颜色模型颜色模型RGB模模型型用用三三维维空空间间中中的的一一个个点点来来表表示示一一种种颜颜色色,如如图图下下所所示示。每每个点有三个分量,分别代表该点颜色的红、绿、蓝亮度值。个点有三个分量,分别代表该点颜色的红、绿、蓝亮度值。在在RGB模模型型立立方方体体中中,原原点点所所对对应应的的颜颜色色为为黑黑色色,它它的的三三个个分分量量值值都都为为零零。距距离离原原点点最最远远的的顶顶点点对对应应的的颜颜色色为为白白色色,它它的的三三个个分分量量值值都都为为1。从从黑黑到到白白的的灰灰度度值值分分布布在在
7、这这两两个个点点的的连连线线上上,该该线线称称为为灰灰色色线线。立立方方体体内内其其余余各各点点对对应应不不同同的的颜颜色色。彩彩色色立立方方体体中中有有三三个个角角对对应应于于三三基基色色红红、绿绿、蓝蓝。剩剩下下的的三三个个角角对对应应于于三三基基色色的的三三个个补补色色黄黄色色、青青色色(蓝蓝绿绿色色)、品红。品红。第10页,共51页,编辑于2022年,星期二如果将如果将如果将如果将 R R、GG、BB看成三个变量看成三个变量看成三个变量看成三个变量,就形成一个三维彩色空间。可以用就形成一个三维彩色空间。可以用就形成一个三维彩色空间。可以用就形成一个三维彩色空间。可以用一个三维的立方体来
8、表示它们能组成的所有颜色一个三维的立方体来表示它们能组成的所有颜色一个三维的立方体来表示它们能组成的所有颜色一个三维的立方体来表示它们能组成的所有颜色第11页,共51页,编辑于2022年,星期二第12页,共51页,编辑于2022年,星期二格拉斯曼(格拉斯曼(Glassman)定律:)定律:1lm(W)0.30lm(R)0.59lm(G)0.11lm(B)若若1单位红为单位红为0.30lm;1单位绿为单位绿为0.59lm;1单位白为单位白为1lm;1单位蓝为单位蓝为0.11lm;白光可以由红、绿、蓝三色光按一定比例合成配比得到。以白光可以由红、绿、蓝三色光按一定比例合成配比得到。以光强为单位,红
9、光为光强为单位,红光为30%,绿光为,绿光为59%,而蓝光仅为,而蓝光仅为11%。这一比例。这一比例与太阳光中的红、绿、蓝三色光的比例基本相同,事实上这是人们长期与太阳光中的红、绿、蓝三色光的比例基本相同,事实上这是人们长期适应太阳光的结果。太阳光是自然界唯一的自然白光光源。适应太阳光的结果。太阳光是自然界唯一的自然白光光源。第13页,共51页,编辑于2022年,星期二ETM+各波段设置各波段设置遥感图像的显示遥感图像的显示R:700nm,G:546.1nm,B:435.8nm第14页,共51页,编辑于2022年,星期二第15页,共51页,编辑于2022年,星期二遥感多波段图像的显示遥感多波段
10、图像的显示彩色合成,彩色合成,colorcomposite,根据三原色原理,根据三原色原理,对于一景遥感影像中的三幅影像(三个波段)或对于一景遥感影像中的三幅影像(三个波段)或同一地区在影像精确配准后的三幅不同来源的遥同一地区在影像精确配准后的三幅不同来源的遥感影像分别赋以红(感影像分别赋以红(R)、绿()、绿(G)、蓝()、蓝(B),),生成彩色影像的过程。生成彩色影像的过程。彩色合成的种类分为(近似)真彩色合成、假彩彩色合成的种类分为(近似)真彩色合成、假彩色合成与伪彩色合成三种。色合成与伪彩色合成三种。第16页,共51页,编辑于2022年,星期二遥感图像彩色合成遥感图像彩色合成 l自然色
11、(自然色(quasi-naturecolor,似真彩色),似真彩色)即合成彩色与人眼看到的自然景物近似。即合成彩色与人眼看到的自然景物近似。(TM321(RGB)RGB)l假彩色假彩色(falsecolor)除植被外,其它地物除植被外,其它地物合成彩色与自然色近似,植物变为合成彩色与自然色近似,植物变为鲜明红鲜明红色(饱和度很高的红)色(饱和度很高的红)(标准假彩色:标准假彩色:TM432(NIR、R、G)RGB),人眼,人眼对红光敏感,突出植被信息,其他地物也对红光敏感,突出植被信息,其他地物也还接近人眼看到地面实际场景的颜色还接近人眼看到地面实际场景的颜色。l伪彩色伪彩色(pseudoco
12、lor),对于一景遥感影像,对于一景遥感影像,根据某种显示意图,建立根据某种显示意图,建立颜色查找表颜色查找表,人,人为地将影像按灰度配赋某种颜色生成彩色为地将影像按灰度配赋某种颜色生成彩色影像。影像。第17页,共51页,编辑于2022年,星期二遥感图像显示遥感图像显示似真彩色显示似真彩色显示TM321标准假彩色标准假彩色TM432第18页,共51页,编辑于2022年,星期二2002年年5月全球平均海平面温度月全球平均海平面温度图图伪彩色图像伪彩色图像第19页,共51页,编辑于2022年,星期二W(白光)(白光)=RGBRGYYyellow黄黄RBMMmagenta品红品红GBCCcyan青青
13、YBWYWBMGWMWGCRWCWR若两种同等强度颜色混合产生白若两种同等强度颜色混合产生白色或灰色,这两种颜色为互色或灰色,这两种颜色为互补色,黄和蓝、红和青、绿补色,黄和蓝、红和青、绿和品红。和品红。不分不分青青红红皂皂白白互补色互补色第20页,共51页,编辑于2022年,星期二TheCMYColourModelGreenCyanBlueMagentaRedYellowBlack(minus blue)(minus green)(minus red)The Relation between RGB and CMYC=1-RM=1-GY=1-B加色法和减色法加色法和减色法加原色与减原色加原色
14、与减原色第21页,共51页,编辑于2022年,星期二一一般般用用于于颜颜料料的的配配制制、彩彩色色印印刷刷、彩彩色色相相片片的的染染印印等等。液液体喷墨打印机体喷墨打印机颜颜料料的的颜颜色色是是由由于于染染料料选选择择性性吸吸收收了了白白光光中中的的某某些波长,反射出白光中未被吸收的色光而产生。些波长,反射出白光中未被吸收的色光而产生。黄黄白蓝白蓝红绿红绿黄黄青青白红白红蓝绿蓝绿青青品红品红白绿白绿蓝红蓝红品红品红三种颜料等量混合,白光中的红、绿、蓝三种颜料等量混合,白光中的红、绿、蓝全部被吸收,所以呈现全部被吸收,所以呈现黑色黑色CMYK模型模型CMYK(cyan,青;,青;magenta;
15、品红;品红,;yellow,黄;,黄;black,黑,黑)第22页,共51页,编辑于2022年,星期二滤光片滤光片所谓滤色片意指该片只是对某所谓滤色片意指该片只是对某种波长光种波长光“放行放行”,其余光一概阻隔。,其余光一概阻隔。如蓝光滤色片,则仅允许蓝光透过,其余如蓝光滤色片,则仅允许蓝光透过,其余各光都被滤掉。各光都被滤掉。一束白光先通过蓝色滤光片(曲线一束白光先通过蓝色滤光片(曲线A),透过蓝光时,绿光和紫光也会部分),透过蓝光时,绿光和紫光也会部分透过透过再通过黄色滤光片(曲线再通过黄色滤光片(曲线B),透过黄),透过黄光,绿光和红光也会部分透过光,绿光和红光也会部分透过共同透过的部分
16、为绿色共同透过的部分为绿色屏幕上显示为绿色(曲线屏幕上显示为绿色(曲线C)减色法滤光实验减色法滤光实验第23页,共51页,编辑于2022年,星期二 图像颜色的三个属性图像颜色的三个属性l颜颜色色是是外外界界光光刺刺激激作作用用于于人人的的视视觉觉器器官官而而产产生生的的主主观观感感觉觉。颜颜色色分两大类:非彩色和彩色。分两大类:非彩色和彩色。l非非彩彩色色是是指指黑黑色色、白白色色和和介介于于这这两两者者之之间间深深浅浅不不同同的的灰灰色色,也也称称为为无无色系列。色系列。l彩彩色色是是指指除除了了非非彩彩色色以以外外的的各各种种颜颜色色。颜颜色色有有三三个个基基本本属属性性,分分别别是是色调
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