2022年遥感数字图像处理重点整理.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 遥感数字图像处理第一章概论1、图像 定义： IMAGE,指通过镜头等设备得到的视觉形象或以某一技术手段再现于二维画面上的视觉信息,是二维数据 阵列的光学模拟；分类：按人眼的视觉可视性：可见图像 照片、素描、油画 不行见图像 不行见光成像如紫外线、红外线、不行见测量值如温度、人口密度等的分布图按图像的敏锐程度和空间坐标的连续性：数字图像 指用电脑储备和处理的图像,是一种空间坐标和灰度不连续、以离散数字原理表达的图像,不见图 像 模拟图像 又称 光学图像 ,指空间坐标的明暗程度连续变化的、电脑无法直接处理的图像,可见图像 模拟图像 数字图像：模 /

2、 数转换 A/D 转换2、像素数字图像 模拟图像：数 / 模转换 D/A 转换定义：是 A/D 转换的取样点,是电脑图像处理的最小单元,每个像素具有特定的 空间位置 和属性特点 ；3、遥感数字图像定义：数字形式的遥感图像,不同的地物能够反射或辐射不同波长的电磁波,利用这种特性,遥感系统可以产生不同的遥感数字图像；像素值：称为亮度值或灰度值、DN 值,量化的整数灰度就是数字量值；亮度值的高低由遥感传感器所探测到的地物电磁波的辐射强度打算；具有相对应的意义,仅在图像内才能进行相互比较；遥感数字图像与照片的差异照片 遥感数字图像来自于模拟方式 来自于数字方式通过摄影系统产生 通过扫面和数码照相机产生

3、没有像素 基本构成单位是像素没有行列结构 具有行和列没有扫描行 可能会观看到扫描行0 表示没有数据 0 是数值,不表示没有数据任何点都没有编号 每个点都有确定的数字编号摄影受电磁光谱的成像范畴限制 可以是电磁光谱的任意范畴一旦猎取了照片,颜色就是确定的颜色没有特定的规章,在处理过程中可以依据需要通过 合成产生具有红、绿、蓝3 个通道多个波段 3-80004、遥感数字图像处理 定义：是利用电脑图像处理系统对遥感图像中的像素进行系统操作的过程；传统的模拟图像受媒介大小的限制无法完全表述这些信息,也很难进行信息的进一步处理,只有经数字化后才能有 效地进行信息分析和处理,数字图像处理极大地提高了图像处

4、理的精度和信息提取的效率；主要内容：图像增强 ： 压抑、 去除噪声, 增强整体图像或突出图像中的特定地物的信息,使图像更简洁懂得、说明和判读；灰度拉升、平滑、锐化、彩色合成、主成分K-L变换、 K-T 变换、代数运算、图像融合等增强过程本身不会增加数据中原有的信息内容,仅仅是突出了特定的图像特点,使得图像更易于可 视化的说明和懂得；图像校正： 也称为图像复原、图像复原,主要是对传感器或环境造成的退化图像进行模糊排除、噪声排除、几何 失真或非线性校正；校正方法：辐射校正和几何订正；信息提取： 依据地物光谱特点和几何特点,确定不同地物信息的提取规章；主要包括图像分割、分类等方法,处名师归纳总结 -

5、 - - - - - -第 1 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 理结果为分类专题图；5、遥感数字图像处理系统 硬件系统 ：电脑、数字化设备、大容量储备器、显示器、输出设备、操作台 软件系统 ：ERDAS IMAGINEC 语言、ENVIIDL 语言、PCI Geomatica、ER Mapper 6、数字图像处理的进展和 两个观点 离散方法 ：一幅图像的储备和表示均为数字形式,由于数字是离散的 空间域 图像处理以图像平面本身为参考,直接对图像中的像素进行处理；连续方法 ：图像通常源自物理世界,听从可用连续数学描述的规律,因此具有连续性；频率域 基于傅里叶变换,

6、频率域图像处理时对傅里叶变换后产生的反映频率信息的图像进行处理；其次章遥感数字图像的猎取和储备1、遥感系统 ：是一个从地面到空中乃至整个空间,从信息收集、储备、传输、处理到分析、判读、应用的技术 体系,主要包括 遥感试验 、信息猎取 传感器、遥感平台 、信息传输 、信息处理 、信息应用 等 5 个部分；2、传感器 信息猎取的核心定义：收集和记录电磁辐射能量信息的装置,是信息猎取的核心部件,如 分类：按工作方式是否具有人工辐射源：航空摄影机 、多光谱扫描仪 、成像 等被动方式 被动遥感：以太阳辐射和地物自然辐射为辐射源,不需人工辐射源,如各种摄像机、扫描仪、辐 射计等,其工作波段集中在可见光和红

7、外区；主动方式 主动遥感：具有人工辐射源,主动向目标发射强大的电磁波,然后传感器接受目标反射的回波,如各种形式的雷达,其工作波段集中在微波区；按数据的记录方式：成像方式 ：成像传感器接受的目标电磁辐射信号转换成数字或模拟图像,是目前最常见的传感器类型；按成像 原理可以分为摄影成像和扫描成像两类；聚焦到胶片上成为一幅影像,摄影成像 ：在打开快门后的一瞬时几乎同时收集目标上全部的反射光,并记录下来如全景摄影机、多光谱摄影机、缝隙摄影机、框幅摄影机等；扫描成像 ：扫描方式的传感器逐点逐行地收集信息,各点的信息按肯定次序先后进入传感器,经过 一段时间后才能收集完一幅图像的全部信息；目标面扫描 的方式：

8、收集系统直接对目标面扫描,一点一行次序收集目标面上各单位的 信息,然后拼成一幅图像；光学 -机械扫描仪多光谱扫描仪MSS 专题制图仪 TM成像雷达全景雷达和侧视雷达影像面扫描 的方式：收集系统不直接对地面扫描,而是先用光学系统将目标的辐射信息 在靶面上集合形成一幅图像然后利用摄像管中的电子束对靶面扫 描来收集其数据,或依靠电荷耦合器件CCD组成的阵列进行电 子扫描来获得数据；电视摄影机、固体扫描仪非成像方式 ：记录的是一些物理参数,不能产生图像,如可见光 微波高度计、微波散射计3、电磁波-近红外辐射计、热红外辐射计、微波辐射计、传感器特点地面传感器实例TV 摄影机波长范畴 /nm紫外对紫外线光

9、感测紫外摄影机50 380可见光用感光胶片或光电探测器作为感测元件,可见光摄影机、380 760红外辨论率高,但只能在晴朗的白天使用等760 1.0*106近红外常使用感光胶片,中、远红外常使用光红外光学扫描仪学机械扫描仪；具有昼夜工作才能微波具有昼夜工作才能,能供应高辨论率图像,并合成孔径雷达1.0*106 1.0*109第 2 页,共 23 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 与日照、云层遮挡无光,有肯定穿透才能 4、传感器的辨论率 定义：指传感器区分自然特点相像或光谱特点相像的相邻地物的才能；高辨论率意味着区分才能强,能够区分小的相

10、邻地物,低辨论率意味着能够猎取大范畴的平均辐照度；1辐射辨论率 ：是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的才能 高辐射辨论率意味着可以区分信号强度的微小差异；表示：可见光、近红外波段：用等效反射率表示 热红外波段：用噪声等效温差、最小可探测温差和最小可辨论温差表示；遥感图像：图像的量化位数可以看做是辐射辨论率的近似表述；2光谱辨论率 ：是传感器记录的电磁光谱中特定波长的范畴和数量 波长范畴越窄,波段数越多,光谱辨论率越高,地物越简洁被区分和识别；但并非波段越多越好,会产生“ 掩 盖” 地物的辐射特性,不利于快速探测和识别地物；3空间辨论率 ：是遥感图像上能够具体区分的最小单元的尺寸或大小,

11、即传感器能把两个目标物作为清楚的实体 记录下来的两个目标物之间最小的距离；是表征图像辨论地物目标细节才能的指标；也可以用地面辨论率像素所代表的地面实际尺寸的大小来表示；表示：像素：是将地物信息离散化而形成的格网单元,在遥感图像中,单位为米,像素为正方形,其大小与遥感空间分 辨率高低亲密相关,空间辨论率越高,像素越小；解像力解相率 ：用单位距离能辨论的线宽或间隔相等的平行线的条数来表示,单位为线 /毫米或线对 / 毫米 瞬时视角场 IFOV角辨论率：是传感器的瞬时视场,它和遥感平台高度 H 共同打算了地面的辨论单元,即像素 大小 P,P=2HtanIFOV/2 分类：高空间辨论率：小于 10M,

12、SPOTQUICKBIRDIKONOS,重访周期长数天 ,能够反映地物明确的几何信息,适用 于特定地区进行定点监测,多用于数字城市和工程制图；中空间辨论率： 10100M ,ASTERTM,重访周期 数周,具有较多的光谱信息,便于进行土地利用和土地掩盖、资源、地表景观等方面的讨论；低空间辨论率：大于100M ,NOAAMODIS,重访周期短数小时,适用于进行大范畴的环境遥感监测,例如洪水、火灾、云和沙尘暴等；4时间辨论率 ：对同一目标进行重复探测时,相邻两次探测的时间间隔 一类是传感器本身设计的时间,受卫星运行规律影响,不能转变 一类是人为设计的时间辨论率,它肯定等于或小于卫星传感器本身的时间

13、辨论率 在遥感图像应用中意义重大,可以进行动态监测和预报,进行自然历史便器和驱动力分析,可以提高成像率和解像 力,提高地物的识别精度；5、数字化包括采样、量化 采样 ：将空间上连续的图像变换成离散点即像素的操作；采样间隔和采样孔径的大小是重要的参数；采样间隔影响着图像表示地物的真实性,图像储备所需要的空间越大；间隔越小, 图像越接近于真实, 但采纳成本及后处理的成本也越高,采样时,连续的图像空间被划分为网格,并对各个网格内的辐射值进行测量；量化 ：将像素灰度值转换成整数灰度级的过程；图像数据 M 行, N 列,量化位数为 g,储备空间 M*N*g/8 字节；2 .= M,其中 N 为量化级,

14、M 为量化位数量化灰度级通常得到的都是量化之后的遥感图像,图像中的像素值被称为数字值DN 值、灰度级或亮度值；量化影响着图像细节的再现程度,间隔越大,细节缺失越多,图像的棋盘化效应越明显,量化影响着图像细 节的可辨论程度,量化位数越高,细节的可辨论率越高,保持图像大小不变,降低量化位数削减了灰度级会 导致假的轮廓；6、遥感图像类型 不相干图像 ：光学遥感所产生的图像,包括多光谱图像多波段图像,每个采样位置包括多个波段的值、高光谱 图像和高空间辨论率图像名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 属于被动遥感,图像受大气状况影

15、响很大,限制了再多云多雨地区的应用；相干图像 ：微波遥感所产生的图像,多取决于传播的条件,微波遥感属于主动遥感,其穿透才能强,不受天气的影响,可以全天候工作；7、遥感数字图像的级别 0 级产品：未经过任何校正的原始图像数据；1 级产品：经过了初步辐射校正的图像数据；2 级产品：经过了系统级的几何校正我们到手的数据 3 级产品：经过了几何精校正,保密级别 8、元数据 定义：是关于图像数据特点的表述,是关于数据的数据；包括图像猎取的日期和时间、投影参数、几何校正精度、图像辨论率、辐射校正参数元数据与图像数据同时发布,或者嵌入到图像文件中,或者是单独的文件； 也称为头文件, 多为二进制格式或随机；9

16、、遥感图像数据格式 设图像数据位 N 列, M 行, K 个波段1BSQ格式 是像素按波段次序依次排列的数据格式,先依据波段次序分块排列,在每个波段块内,再依据行列次序排列,保证了像素空间位置的连续性；B1 1,1 1,2 1,3 1,N2,1 2,2 2,3 2,N BK 1,1 1,2 1,3 1,N2,1 2,2 2,3 2,N M,1 M,2 M,3 M,N2BIL 格式 像素先以行为单位分块,在每个块内,依据波段次序排列像素,像素的空间位置在列的方向上是连续的；第一行B1 1,1 1,2 1,3 1,NB2 1,1 1,2 1,3 1,N BK 1,1 1,2 1,3 1,N 第 M

17、 行B1 M,1 M,2 M,3 M,NB2 M,1 M,2 M,3 M,N BK M,1 M,2 M,3 M,N3BIP 格式 以像素为核心,像素的各个波段数据储存在一起,打破了像素空间位置的连续性；保持行的次序不变,在列的方向上按列分块,每个块内为当前像素不同波段的像素值；第一行B1 B2 BK B1 B2 BK1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2其次行2,1 2,1 2,1 2,2 2,2 2,2 第 M 行M,1 M,1 M,1 M,2 M,2 M,24TIFF图像格式 5HDF数据格式 优势：独立于操作平台的可移植性；超文本；自我描述性；可扩展性6GeoTIFF图像格式 独

18、立性和拓展性的特点,条理清楚、结构严谨,简洁实现与其他遥感影像格式的转换；7陆地资源卫星L5 的数据格式第 4 页,共 23 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 10、图像文件坐标：左上角像素的坐标从 0 开头,向右向下按整数递增,经过集合校正后图像文件坐标用地图坐标来表示大小 = 图像行数 * 图像列数 *每个像素的字节数 *波段数 * 帮助参数一般为 1 8 位量化位 1 个字节, 16 位为 2 个11、数字图像辨论率定义：图像上的点被映射或指定到给定的空间里的数量通常是以英寸、厘米、像素为单位,是图像中最小可分辨距离；第三章遥感数

19、字图像的表示和统计描述1、遥感图像模型定义：遥感图像是传感器通过探测地物电磁波辐射能量所得到的的图像,反映连续变化的物理场,虽然波段不同,记录的辐射能量、成像的方式以及成像系统等也有差异,但仍是可以从理论角度归纳得到一个具有普遍意义的模型,成为遥感图像模型；图像上的能量= 目标发射的能量+ 目标反射的能量陆地遥感图像模型：Lx, y, t, ,p = 1 - .,.,., ,p . + .,.,., ,p ., .,., 其中, .,.,., ,p为目标物的反射率；. 为黑体的电磁波发射才能；., .,., 为入射的辐射量；p表示极化方向,主要用于微波成像；代表波长； .为成像时间；在可见光和

20、近红外波段,白天物体自身发射的辐射量课忽视不计,可以简化为Lx, y, t, ,p = .,.,., ,p., .,., 2、多源图像定义：在同一地区,随时间、波段和极化方向不同而获得的多个图像的组合,叫做多源图像分类：多波段图像多光谱图像多时相图像多极化图像3、图像函数 fx,y实际上代表在二维空间内物体反射或发射电磁波辐射能量的分布,不是传感器实际记录的图像数据；设 gx,y表示二维空间的图像函数,就对应的变换关系可以表示为 像的变换； gx,y是遥感图像处理后产生的图像函数；gx,y = Tfx,y,其中 T 表示某种由地物到图gx,y具有连续性；定义域的限定性；函数值的限定性；函数值物

21、理意义的明确性；4、遥感图像的数字表示1确定的 写出图像函数表达式,对于数字图像,表示成矩阵或向量图像的矩阵表示二值图像： 每个像素的取值为 0 或 1 的图像, 没有颜色的概念, 数值仅包括 0 和 1,是规律运算之后的结果,0 用来表示背景假 ,1 用来表示前景目标真；灰度图像：每个像素由一个量化的灰度值灰度级来描述的图像,单波段图像为灰度图像；对于 8 位量化而言,灰度值 0 为黑色, 255 为白色；彩色图像：每个像素由红、绿、蓝RGB三原色构成的图像,对于多光谱遥感图像,可通过 RGB 合成产生彩色图像；图像的向量表示按行或列排序,优点是可以直接利用向量分析的有关理论和方法；2统计的

22、 用一种平均特点来表示图像的数字特点可作为区分或识别图像中地物的依据,将图像看做具有正态分布的随机变量,可以使用统计学方法对图像进行统计描述；单波段图像的统计特点基本统计特点反映像素值平均信息的统计参数：均值、中值、众数、反差比照度反映像素值变化信息的统计参数：方差、变差最大值与最小值之差直方图：是灰度级的函数,描述的是图像中各个灰度级像素的个数；对于数字图像来说,直方图实际就是名师归纳总结 灰度值概率密度函数的离散化图形；H i =. .= 0, 1, L - 1第 5 页,共 23 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 性质：反映了图像灰度的分布规律

23、可以通过修改图像的直方图来转变图像的反差；任何一幅特定的图像都有唯独的直方图与之对应,不同的图像可以有相同的直方图；假如一幅图像仅包括两个不相连的区域,并且每个区域的直方图已知,就整幅图像的直方 图是这两个区域的直方图之和 遥感图像的数据听从或接近正态分布,直方图的外形与正态分布的曲线外形类似 应用：可以有目的地转变直方图外形来改善图像的比照度；峰值偏向灰度大,图像偏亮；反之二阶矩表示灰度级的比照度；三阶矩表示直方图的偏斜度；四阶矩表示直方图的峰度 多波段图像的统计特点协方差：协方差矩阵 P48 值越高表示两个波段图像之间的协变性越强 相关系数：相关矩阵 P48 直方图匹配：可用欧氏距离来衡量

24、 5、窗口、邻域和卷积 窗口 ：对于图像中任一像素x,y,以此为中心,按上下左右对称所设定的像素范畴,称为窗口 邻域 ：中心像素四周的行列称为该像素的邻域,依据与中心像素相邻的行列总数来命名 邻域运算 ：对于中心像素x,y,其值 fx,y表示,可依据相邻性规章通过运算产生 卷积 ：是空间域上针对特定窗口进行的运算,是图像平滑、锐化中使用的基本的运算方法卷积公式 g i, j = .=1.=1 .,. . .,.hx,y为窗口模板 或卷积核 是相邻像素对中心像素影响6、滤波程度的表述,边缘的处理方法：设为 0 值；保留原值；按对称原就从图像中取值狭义：滤波是指转变信号中各个频率重量的相对大小,或

25、者分立出来加以抑制,甚至全部滤除某些频率重量的过程 广义：把某种信号处理成为另一种信号的过程Yf=XfHf,滤波的概念主要用在频率域中,在空间域中即为卷积运算；7、纹理 定义：图像的某些局部性质,或是对局部区域中像素之间关系的一种度量；纹理基元依据某种确定性的规律或只是 依据某种统计规律重复排列组成的；三要素：某种局部的序列性,不断重复；序列基本部分非随机排列组成；各部分大致是匀称的统一体,纹理区域内 任何地方都有大致相同的结构尺寸 分类：人工纹理有规章的,是自然背景上的符号排列组成的,可以使线条、点、字母、数字自然纹理不规章的,是具有重复排列现象的自然景物,如森林、草地之类的纹理在局部区域内

26、出现不规章形,而在宏观上又表现出某种规律；纹理的性质有匀称性、密度、粗细度、粗糙度、规律性、线性度、定向性、方向性、频率、相位；传统的纹理特点描述方法：统计方法利用图像的特点求出特点值,实现对纹理特点的描述,自相关函数、灰度共 生矩阵、灰度级行程长、滤波模板、随机模型、分形模型结构方法用结构方法力图找到纹理基元,一般只适用于规章性较强的人工纹理8、空间自相关函数方法 空间自相关函数可用来对纹理的粗糙程度进行描述；一般地,粗纹理的自相关函数随距离的变化比较缓慢,细 纹理变化比较快9、共生矩阵是用来描述纹理中灰度基元之间空间联系的基础,反映了纹理中灰度分布的性质；基于共生矩阵,可 定义很多基于统计

27、法的纹理特性；案例 P55常用指标有行平均、列平均、行标准差、列标准差；第四章图像显示和拉伸1、颜色 非彩色消色 ：黑、白以及从黑过渡到白的一系列的灰色,它们对光谱上各个波长的反射是没有选择性的,称之 为中性色； 黑白系列的非彩色只能反映物质的光反射率的变化,其在视觉上的感觉是亮度的变化；彩色：是指除黑白系列以外的各种颜色；有 色调、明度、色度 三个基本特性；色调 hue：是颜色最重要、最基本的特点；依据色调来称呼某种颜色为红色、黄色、绿色；色调是经物体外 表反射或投射后到达神经的色光确定的,对于单色光的色调,可以用其波长来确定,而由混 合光组成的颜色的色调,可以用组成混合光的各种波长光量的比

28、例来确定；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 明度：是颜色的亮度在人们视觉上的反映,是从人的感觉上来说明颜色的性质明度与亮度是有区分的,亮度在光度学的概念中可以用光度计测量,与物体反射的光量有关,与人的视觉无关色度：是水中溶解性的物质或胶状物质出现的米黄色乃至黄褐色的程度,2、颜色空间模型包含有色调信息, 但没有亮度信息；RGB模型：是依据人眼锥体接受光线的方法构造成的模型,可生成256*256*256=16M种颜色中心波长 R-700nm、G-546.1nm 、B-435.8nmCMYK模型：是彩色胶片的染料和印刷

29、油墨所形成的颜色空间 HIS模型、 LAB模型 3、颜色模型 一种颜色模型是用一个三维坐标系统及这个系统中的一个子空间来表示,系统中的每个颜色都由一个单点表示；RGB 模型彩色监视器和彩色摄像机：基于笛卡尔坐标系统,黑色在原点,白色在离原点最远的角上,蓝绿色、紫红色和黄色在另 3 个顶角CMY 模型彩色打印机 ：公式： P62YIQ模型彩色电视广播 ：公式： P62 去掉了亮度 Y和颜色信息I 和 Q间的紧密联系HIS模型图像显示处理 ：强度成分在图像中与颜色信息无关；色调和饱和度成分与人们获得颜色的方式亲密相关4、图像的显示1显示过程CPU从储备介质中读取数据,并以位的形式储存在图像处理器的

30、缓冲储备器图像储备器内；读书器读取储备器里的位数据, 然后将此值赋给彩色查找表 CLUT中的 RGB；模数转换器 D/A将 RGB数据值变为适当的模拟信号连续的电信号 ,该模拟信号用以调整 RGB 电子枪的强度,掌握着每个像素在视频 CRT阴极摄像管屏幕显示的亮度；图 P632全色显示8 位图形处理器有一个相连的8 位 256 个元素的查找表CLUT,该 CLUT中 RGB排列均呈 0-255 渐变次序,每个元素都有对应的RGB值；3彩色显示电子显示法软拷贝 ：用彩色监视器显示彩色硬拷贝设备显示：相减混色原理显示彩色图像,使用 CMYK 颜色空间；相加混色基本规律：红 +绿 =黄 红+蓝=紫

31、蓝+绿=青 红+蓝 +绿=白三基色：红蓝绿 三补色：青紫黄真彩色：选择波段与 RGB对应假彩色：输入波长与 RGB不同图像显示使用颜色索引P65 图认真讨论5、图像的彩色合成彩色增强伪彩色合成 ：把单波段灰度图像中的不同灰度级按特定的函数关系变换成彩色,然后进行彩色图像显示,主要通过密度分割来实现；密度分割法：对单波段遥感图像按灰度分级,对每级给予不同的颜色,使之成为一幅彩色图像；经过密度分割后,图像的可辨论力得到明显提高,假如分级与位置光谱特性的差异对应较好,可以较精确地区分出地物类别；真彩色合成 ：合成后图像的颜色更接近于自然色,与人对地物的视觉感觉相适应,更简洁对地物进行识别；假彩色合成

32、 ：假彩色合成使用的数据是多波段图像,假彩色合成选用的波段应当与地物的光谱特点为动身点,不同的波段合成方法,用来突出不同的地物信息；标准假彩色方案：TM432 、 MSS421、SPOT321,植被红色、水体与黑色或蓝色、城镇为深色模拟真彩色合成：由于蓝光简洁受大气中气溶胶的影响,有些传感器舍弃了蓝波段,因此通过彩色合成无法得到真彩图像,可通过某种形式的运算得到模拟的红绿蓝 色图像；3 个通道,然后通过彩色合成近似地产生真彩SPOT IMAGE公司： 红色用 XS2表示, 绿色用 XS1+XS2+XS3/3 的波段运算来实现,蓝色采纳XS1波段代替,绿波段单做蓝波段, 红波段不变, 绿波段用三

33、个波段的平均值代替；名师归纳总结 ERDAS IMAGING软件：红色用XS2表示,绿色用 XS1*3+XS3/4 波段,蓝色用XS1波段；第 7 页,共 23 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 不 确 定 参 数 法 ： 引 入 全 色 波 段 P , 红 色 aP+1-a*XS3, 绿 色 2*P*XS2/XS1+XS2, 蓝 色 2*P*XS1/XS1+XS2,a 引入为了防止显现过饱和0.1-0.5,假设 XS1 和 XS2 为 0,就会显现不合理结果；6、图像拉伸 拉伸用来改善图像显示的比照度,以波段为处理对象,通过处理波段中单个像素值来实

34、现增强的成效；1灰度拉伸 线性拉伸：全域线性拉伸公式 P77 2%拉伸 a 取灰度级 2%, b 取灰度级 98%分段线性拉伸公式 P78 灰度窗口切片：为了将某一区间的灰度级和其他部分背景分开 清除背景：不在灰度窗口范畴内的像素赋值为最小灰度级,在灰度窗口范畴内的像素都 赋值为最大灰度级 保留背景：不在灰度窗口范畴内的像素保留灰度值,在灰度窗口范畴内的像素都赋值为 最大灰度级 非线性拉伸：指数变换：对于图像中亮的部分,指数变换扩大了灰度间隔,突出了细节,对于暗的部分,缩小了灰 度间隔,弱化了细节 对数变换：拉伸图像中暗的部分,压缩亮的部分 多波段拉伸：对各个波段分别进行线性或非线性拉伸,再综

35、合 2图像均衡化 基本思想：对原始图像的像素灰度做某种映射变换,使变换后图像灰度的概率密度呈匀称分布,即变换后图像的灰 度级匀称分布,这意味着图像灰度的动态范畴得到了增加,从而提高了图像的比照度；基本步骤：统计原图像每一灰度级的像素数和累积像素数运算每一灰度级xa 均衡化后对应的新值,并对其四舍五入取整,得到新灰度级xb以新值替代原灰度级,形成均衡化后的新图像 依据原图像像素统计值对应找到新图像像素统计值,作出新直方图算例,笔记本上有特点：各灰度级中像素显现的频率近似相等原图像上像素显现频率校的灰度级被合并,实现压缩；像素显现频率高的灰度级被拉伸,突出了细节信息 3直方图规定化直方图匹配原理：

36、对两个直方图都作均衡化,变成归一化的匀称直方图,以此直方图做中介, 再对参考图像作均衡化的逆运算；具体步骤： P84 这种方法常常作为图像镶嵌或应用遥感图像进行动态变化讨论的预处理工作,可以部分排除由于太阳高度角或大气 影响造成的相邻图像的色调差异,从而可以降低目视解译的错误；第五章图像校正1、辐射校正 定义：排除图像中依附在幅亮度中的各种失真的过程成为幅亮度校正,简称辐射校正 目的：尽可能排除因传感器自身条件、薄雾等大气条件、太阳位置和角度条件及某些不行防止的噪声引起的传感器 的测量值与目标的光谱反射率或光谱幅亮度等物理量之间的差异；尽可能复原图像的原来面目,为遥感图像的分类、分割、解译等后

37、续工作做好预备 内容：传感器端的辐射校正、大气校正、地表辐射校正 2、辐射传输 基本概念 P87-88重要：辐射通量单位时间内通过某一外表的辐射能量成为辐射通量,单位WW/M2*SR第 8 页,共 23 页幅照度单位时间内单位面积上接受的辐射能量,单位W/M2 幅亮度 / 幅照度沿辐射方向、单位面积、单位立体角上的辐射通量,单位在介质内部,反射率、吸取率和透射率的和为1反照率界面反射的辐照度与内部反射的辐照度之和/ 入射的辐照度名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3、电磁波的大气传输 1可见光和红外传输 由于空气分子和悬浮颗粒的散射,可见光

38、在大气层传输时会被减弱,传感器接收到大气散射部分的电磁波称为程辐射或路径辐射；分子散射对波长较短的电磁波UV 紫外线和蓝光有影响,对红外线没有影响；瑞利散射悬浮颗粒散射量的大小和角度的变化取决于悬浮颗粒的总容量,粒径分布、介电常数和微粒的外形；悬浮颗粒散射的影响很难校正,因此过度浑浊不能进行大气校正条件是标准大气和干净空气；2热红外传输 CO2、H2O、N2O、O3 是主要的吸取气体 猎取地表温度和辐射率的另一种方法是别离窗口技术劈窗方法,它利用具有不同透射率的大气窗口进行运算,NOAA 先进的高精度辐射计 AVHRR图像可以作为地物反演的数据 4、辐射传输理论 传感器接受目标物辐射或反射的电

39、磁波,由此形成的遥感原始图像与目标相比存在失真,这是由于在太阳大气目标大气传感器的辐射传输过程中存在着很多干扰因素,使接受的信号不能精确反映地表物理特点光谱反射率、光谱幅亮度等；1因素：A 大气分子及气溶胶的瑞利散射和米氏散射、分子及气溶胶的吸取、散射以及散射吸取的耦合作用；B 外表因素的贡献传感器高度较低那么外表因素的贡献不行忽视C地势因素的贡献目标的高度和坡向D 太阳辐射光谱的影响太阳本身为一个黑体,其光谱辐射遵循普朗克定律2基本流程 P92 P933大气辐射传输方程公式 可见光 -短红外光谱区0.4-2.5um 地球本身的辐射可以忽视,只考虑太阳光的辐射传输传感器所能接受的太阳光：太阳光

40、直射到地表后地表的反射辐射、被大气散射辐射的太阳光在地表的反射辐射、大气上行散射辐射程辐射/路径辐射中红外和热红外区域 传感器接收的能量主要来源于地球的热辐射,其能量为：地表热发射辐射、大气下行热发射辐射被地表反射后 的辐射、大气上行热发射辐射；4应用大气辐射传输模型进行遥感图像的大气校正需要解决两个问题 A 有关大气介质特点参数的猎取 B 具体使用的大气辐射传输模型 5、辐射误差 产生缘由：传感器的响应特性、外界自然环境包括大气云和雾、太阳辐射1传感器的响应特性 光学摄影机引起的辐射误差、光电扫描仪引起的辐射误差光电转换误差、探测器增益2大气电磁波在大气传输中,受到大气中分子和微小粒子的作用

41、；这些分子和微小粒子对光波多次作用的结果即散射,它岁电磁波波长和散射体大小的不同而不同；散射：选择性散射：波长越短散射越强瑞利散射由远小于光波长的气体分子所引起,大小与波长的四次方成反比米氏散射由大小与波长相当的颗粒气溶胶：烟、水蒸气、霾引起,也成为气溶胶散射,大小与波长成反比非选择性散射：尘埃、雾、云以及大小超过光波长10 倍的颗粒引起,对各种波长予以同等散射；散射增加了到达卫星传感器的能量,从而降低了遥感图像的反差最大亮度值 /最小亮度值 ,降低了图像的辨论率,因此必需进行校正；低辨论率的空间范畴较大,不认为图像中各处的大气散射是匀称的,往往要分区校正；3太阳辐射 太阳位置太阳高度角、方位

42、角、地势起伏4其他误差名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 各检测器的差异、干扰、故障灯等 6、系统辐射误差校正 1光学镜头的非匀称性引起的边缘减光现象的校正 边缘减光：由于透镜光学特性的非匀称性,在成像平面上边缘部分比中间部分暗 2条纹 条纹主要是由检测器引起的,条纹误差判定和排除的常用方法：平均值法、直方图法及在垂直扫描线方向上采纳最 近邻点法或三次褶积法；3斑点 斑点误差主要是由噪声或磁带的误码率等造成,在图像中往往是分散和孤立的；校正后的斑点亮度取其领域像素亮 度值的平均值或用三次褶积法进行修正；边缘邻近的斑点不进行排除,图像四周的像素不进行斑点排除；4灰度一样化应当先完成几何精订正,具有相同的地理坐标 等概率变换 优点：简洁,变换成效较好利用了重叠部分的全部像素灰度,属于非线性变换缺点：按概率分布进行像素灰度变换,因而存在位置配准误差 线性灰度变换 N 足够大时有肯定精度 该方法简洁易行,7、传感器端的辐射校正 1可见光和近红外波段的辐射定标 2红外波段的辐射校正 热红外波段,星上传感器入瞳出接收的总辐射：通过大