遥感图像增强.ppt

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1、第第 五五 章章 遥感图像增强遥感图像增强TM3 NDVI TM4 NDVI 第第 五五 章章 遥感图像增强遥感图像增强突出有用信息突出有用信息,抑制或排除无用信息抑制或排除无用信息TM4、TM3、TM2的合成图 NDVI、TM4、TM3的合成图 第第 五五 章章 遥感图像增强遥感图像增强 5.1 辐射增强 5.2 边缘增强 5.3 彩色增强 5.4 图像变换 5.5 影像信息融合 5.6 局部图像羽化处理技术遥感图像的辐射增强遥感图像的辐射增强:对图像上单个像素的灰度值单个像素的灰度值进行处理，以突出像元之间的反差（对比度），从而改善图像视觉效果、突出有用信息.（遥感图像的遥感图像的灰度增强

2、法灰度增强法）实现方法实现方法：1.1.反差拉伸法反差拉伸法：将输入图像上每个象素的灰度值按一些简单的数学关系式转换成输出图像上的灰度值,且大多数是扩大图像灰度值的动态范围、调整图像灰度值的分布.该方法又可分为线性拉伸法线性拉伸法、分段线分段线拉伸法拉伸法和非线性拉伸法非线性拉伸法.第第 一一 节节 辐射增强辐射增强基于基于ERDAS的遥感图像辐射增强（的遥感图像辐射增强（线性拉伸法线性拉伸法）两种途径：1）应用Model Maker；2）应用LUT Stretch（查找表拉伸）反差拉伸法反差拉伸法之之线性拉伸法线性拉伸法 g(x,y)-a1 f(x,y)=(b2-b1)+b1 (a2-a1)

3、其中:g(x,y)为原图像的像元灰度，f(x,y)为拉伸后的像元灰度，a1、a2分别为原图像的最小灰度值和最大灰度值,b1、b2分别为拉伸后图像的最小灰度值和最大灰度值，并且b1a2途径途径1)应用应用Model Maker：Modeler图标/Model Maker 基于基于ERDAS的遥感图像辐射增强的遥感图像辐射增强（线性拉伸法线性拉伸法）在此，根据线性拉伸线性拉伸法的公式法的公式，设置并定义每一个对象图形(包括各种输入、函数和输出等)的有关参数与操作 g(x,y)-a1 f(x,y)=(b2-b1)+b1 (a2-a1)其中:g(x,y)为原图像的像元灰度，f(x,y)为拉伸后的像元灰

4、度,a1、a2分别为原图像的最小灰度值和最大灰度分别为原图像的最小灰度值和最大灰度值值,b1、b2分别为拉伸后图像的最小灰度值和最大灰度值,并且通常b1a2b1、b2通常取0、255.-“Function Definition对话框对话框/Functions:Global”基于基于ERDAS的遥感图像的遥感图像 最小和最大灰度值的求算最小和最大灰度值的求算途径途径2）应用）应用LUT Stretch(查找表拉伸)：Interpreter图标/Radiometric Enhancement/LUT Stretch基于基于ERDAS的遥感图像辐射增强的遥感图像辐射增强（线性拉伸法线性拉伸法）分段线

5、性拉伸法分段线性拉伸法:将原图像上的灰度值划分成若干区段，然后按区段按区段使用上述线性函数使用上述线性函数进行不同程度的线性扩展线性扩展（对线性拉伸法的一种改进对线性拉伸法的一种改进）反差拉伸法反差拉伸法之之分段线性拉伸法分段线性拉伸法 g(x,y)-a1 f(x,y)=(b2-b1)+b1 (a2-a1)其中:g(x,y)为原图像某个区段的像元灰度，f(x,y)为拉伸后的像元灰度,a1、a2分别为原图像某个区段的最小灰度值和最大灰度值,b1、b2分别为拉伸后图像的最小灰度值和最大灰度值,并且b1a2非线性拉伸法非线性拉伸法:按非线性非线性函数关系扩展原图像的灰度值，即对整个灰度值的动态范围以

6、不等权的关系不等权的关系进行变换.（线性或分段线性拉伸法线性或分段线性拉伸法都是都是等比例地变等比例地变换换指定动态范围内的像元灰度值指定动态范围内的像元灰度值）实施方法实施方法：指数函数、对数函数等反差拉伸法反差拉伸法之之非线性拉伸法非线性拉伸法第五章第五章 练习练习目的目的：应用应用ERDAS中的中的Model Maker 模模块，对遥感图像进行块，对遥感图像进行线性拉伸线性拉伸处理处理.要求：要求：拉伸后图像的最小灰度值和最大灰拉伸后图像的最小灰度值和最大灰度值分别为度值分别为1和和255数据数据：tm12338.img遥感图像的辐射增强遥感图像的辐射增强:对图像上单个像素的灰度值单个像

7、素的灰度值进行处理，以突出像元之间的反差（对比度），从而改善图像视觉效果、突出有用信息.（遥感图像的遥感图像的灰度增强法灰度增强法）实现方法实现方法：2.2.直方图增强法直方图增强法：通过修改图像直方图修改图像直方图来改善图像的质量.该方法又可分为直方图均衡化直方图均衡化、直方图匹配直方图匹配等.第第 一一 节节 辐射增强辐射增强*数字图像的直方图平均灰度值平均灰度值 最小灰度值最小灰度值 最大灰度值最大灰度值 灰度值灰度值(122)出出现的频现的频率率(125)从直方图形态判断影像质量直方图均衡化直方图均衡化(Histogram Equalization):以图像灰图像灰度值的累积概率函数度

8、值的累积概率函数为基础的直方图修正法，实质上是对图像进行非线性拉伸,重新分配像元值,使一定灰度范围的像元数量大致相等,从而有效地扩大图像主体部分的反差或对比度（图3.5 图像均衡化的特点-P41）实施方法实施方法：Interpreter图标/Radiometric Enhancement/Histogram Equalization直方图增强法直方图增强法之之直方图均衡化直方图均衡化直方图匹配直方图匹配(Histogram Match):根据参考图像的直方图对另一幅图像实施灰度变换灰度变换，使其直方图与参考使其直方图与参考图像的直方图类似图像的直方图类似，以部分消除由于太阳高度角或大气影响造成

9、的相邻图像的效果差异。直方图增强法直方图增强法之之直方图匹配直方图匹配注意事项注意事项：1)通常选择亮度和反差都比较满意的图像作为参考图像参考图像.2)直方图匹配经常作为相邻图像拼接或应用多时相遥感相邻图像拼接或应用多时相遥感图像图像进行动态变化研究的预处理工作.直方图增强法直方图增强法之之直方图匹配直方图匹配拼接缝效应拼接缝效应直方图增强法直方图增强法之之直方图匹配直方图匹配多时相遥感图像上,由于太阳高度角或大气影响造成的色调差异色调差异实施方法实施方法：Interpreter图标/Radiometric Enhancement/Histogram Match直方图增强法直方图增强法之之直方

10、图匹配直方图匹配第五章第五章 练习练习目的目的：利用：利用ERDAS对经过直方图匹配后的对经过直方图匹配后的图像进行镶嵌图像进行镶嵌数据数据：air-photo-1.img;air-photo-2.img遥感图像的辐射增强遥感图像的辐射增强:对图像上单个像素的灰度值单个像素的灰度值进行处理，以突出像元之间的反差（对比度），从而改善图像视觉效果、突出有用信息.（遥感图像的遥感图像的灰度增强法灰度增强法）实现方法实现方法：3.3.亮度反转处理亮度反转处理：对图像进行线性或非线性取反，产生一幅与输入图像亮度相反亮度相反的图像（原来亮的变暗，原来暗的变亮.第第 一一 节节 辐射增强辐射增强实施方法实施

11、方法：Interpreter图标/Radiometric Enhancement/Brightness Inverse亮度反转处理亮度反转处理亮度反转算法一：Inverse(条件反转):强调输入图像中亮度较暗的部分亮度反转算法二：Reverse(简单反转):简单取反、同等对待遥感图像的辐射增强遥感图像的辐射增强:对图像上单个像素的灰度值单个像素的灰度值进行处理，以突出像元之间的反差（对比度），从而改善图像视觉效果、突出有用信息.（遥感图像的遥感图像的灰度增强法灰度增强法）实现方法实现方法：4.4.去霾处理去霾处理：目的是降低多波段图像或全色图像的 模糊度模糊度.第第 一一 节节 辐射增强辐射增

12、强实施方法实施方法：Interpreter图标/Radiometric Enhancement/Haze Reduction遥感图像的辐射增强遥感图像的辐射增强:对图像上单个像素的灰度值单个像素的灰度值进行处理，以突出像元之间的反差（对比度），从而改善图像视觉效果、突出有用信息.（遥感图像的遥感图像的灰度增强法灰度增强法）实现方法实现方法：5.5.去条带处理去条带处理：针对Landsat TM的图像扫描特点的图像扫描特点,对其原始数据进行三次卷积处理，以达到去除扫描条带的目的.第第 一一 节节 辐射增强辐射增强实施方法实施方法：Interpreter图标/Radiometric Enhance

13、ment/Destriped TM Data Landsat TM的图像扫描特点的图像扫描特点当Landsat卫星在向阳面从北向南飞行时,TM以星下点为中心自西向东在地面上扫描185公里,可得到地面185km*475m的一个窄条信息；接着,TM再进行自东向西的回扫,同样可在地面上扫描185公里。去条带处理去条带处理边缘处理方法边缘处理方法:Reflection(倒影倒影)：应用边缘灰度值的镜面倒影值作为图像边缘以外的像元值；Fill(填充填充)：统一将图像边缘以外的像元以0值填充.第第 五五 章章 遥感图像增强遥感图像增强 5.1 辐射增强 5.2 边缘增强 5.3 彩色增强 5.4 图像变换

14、 5.5 影像信息融合 5.6 局部图像羽化处理技术遥感图像的边缘增强遥感图像的边缘增强:对图像上局部范围内局部范围内多个像素多个像素的灰度值的灰度值进行综合处理，以调整像元与其周围像元间的对比关系，从而达到改善图像质量、突出图像上某些用户感兴趣的线性形迹、纹理与地物边界等信息线性形迹、纹理与地物边界等信息.第第 二节二节 边缘增强边缘增强实现方法实现方法：1.1.空间域滤波增强空间域滤波增强：使用卷积技术卷积技术，亦即借助模板在原图像移动，逐块地进行领域检测的运算,以改变图像的空间频率特征。图A例如：例如：使图像窗口与模板像元的灰度值对应相乘使图像窗口与模板像元的灰度值对应相乘再相加后的总和

15、除以模板内各权值的和再相加后的总和除以模板内各权值的和,所得结果g(i,j)即作为图像窗口上中心像元的新灰度值。卷积法的原理卷积法的原理第一步：第一步：首先，选定一个卷积核卷积核，也即运算模板(m,n)，其大小为“MN”；然后从图像的左上角开始,在图像上开一个与模板同样大小的活动窗口活动窗口f(m,n),根据一定准则一定准则计算图像窗口上中心像元的新灰度值。不是必须具备的第五章第五章 课堂练习课堂练习要求要求：请以教材中图：请以教材中图3.6（Page42）为例，）为例，利用下面公式计算当前领域窗口上中心像元的利用下面公式计算当前领域窗口上中心像元的新灰度值新灰度值图A图B图C卷积法的原理卷积

16、法的原理第二步：第二步：沿同一行将模板向右移动一列（图B）或沿同一列将模板向下移动一行（图C），图像上的窗口也对应移动，按上述准则重新计算新窗口上中心像元的新灰度值。以此类推，直到全副图像扫描完，生成一幅滤波后的新图像。图A图B图C卷积法的原理卷积法的原理第二步：第二步：沿同一行将模板向右移动一列（图B）或沿同一列将模板向下移动一行（图C），图像上的窗口也对应移动，按上述公式重新计算新窗口上中心像元的新灰度值。以此类推，直到全副图像扫描完，生成一幅滤波后的新图像。注意：1）计算图像最外侧的行与列时，可在图像的上、下、左、右各加一行或一列，并使其像元值与相邻像元值相同或全部为零。注意：2）卷积核

17、卷积核，也即运算模板，也即运算模板(m,n)是决定是决定卷积滤波效果的主要因素卷积滤波效果的主要因素，其内容和大小(MN)可以根据需要来设定，一般M=N并取奇数.遥感图像的边缘增强遥感图像的边缘增强:对图像上局部范围内局部范围内多个像素多个像素的灰度值的灰度值进行综合处理，从而达到改善图像质量、突出有用信息.实现方法实现方法：1.1.空间域滤波增强空间域滤波增强：使用卷积技术卷积技术，亦即借助模板在原图像移动，逐块地进行领域检测的运算,以改变图像的空间频率特征。第第 二节二节 边缘增强边缘增强 目前已发展出多种卷积滤波器，如低通滤波器低通滤波器、高通滤波器高通滤波器等.低通滤波器低通滤波器图像

18、在获取和传输过程中，由于传感器的误差及大气的影响，会在图像上产生一些亮点亮点（“噪声”点），或者图像中出现亮度变化过大的区域亮度变化过大的区域。30322840253110293637234243503643220384444413527394043200504043542632395028低通滤波器低通滤波器图像在获取和传输过程中，由于传感器的误差及大气的影响，会在图像上产生一些亮点亮点（“噪声”点），或者图像中出现亮度变化过大的区域亮度变化过大的区域。3032284025311029363723424350364322038444441352739404320050404354263239

19、5028 为了抑制图像上的噪声信号或减少亮度变化幅度，使亮度变化平缓所做的滤波处理称为图像平滑图像平滑。其中所使用的“增强低频信息抑制高频信息,从而平滑影像细节平滑影像细节,保留并突出较均匀连片的主体影像”的滤波器即为低通滤波器低通滤波器（平滑滤波器）（平滑滤波器）.具体方法主要包括均值平滑均值平滑和 中值平滑中值平滑等。低通滤波器低通滤波器之之均值平滑均值平滑均等地对待领域中的每个像元均等地对待领域中的每个像元，对于每个像元在以它为中心的领域内取平均值取平均值,作为该像元新的灰度值.基本作法基本作法：开一个MN窗口，根据一定准则计算窗口内所有像元均值，然后赋予中心像元。如此类推，直至全图完毕

20、.计算公式为：第五章第五章 作业（作业（1 1）要求要求：分别利用滤波器：分别利用滤波器A和和B，对下表所表，对下表所表达的数字图像（局部）进行均值平滑处理。达的数字图像（局部）进行均值平滑处理。30322840253110293637234243503643220384444413527394043200504043542632395028111111111111101111滤滤波波器器A滤滤波波器器B低通滤波器低通滤波器之之中值平滑中值平滑基本思想基本思想：对以每个像元为中心的MN领域内的所有像元，按灰度值由小到大的顺序排队按灰度值由小到大的顺序排队，然后选择该队列中间位置的像元灰度值中间

21、位置的像元灰度值作为中心像元新的灰度值.例如：一幅55图像（表A），令其最左和最右两列保持原值，其它位置采用13的模板对其做中值滤波，其结果（表B）为：4276321052334175610 432412 674466321122333475664324677表A表B高通滤波器高通滤波器用来“增强高频信息抑制低频信息,从而突出像元灰突出像元灰度值变化较大、较快的边缘、线条或纹理等细节度值变化较大、较快的边缘、线条或纹理等细节的滤波器”即为高通滤波器高通滤波器.可用于图像锐化图像锐化、图像边缘检测图像边缘检测和纹理特征增强纹理特征增强等等.（P43-44）遥感图像的边缘增强遥感图像的边缘增强:对

22、图像上局部范围内局部范围内多个像素多个像素的灰度值的灰度值进行综合处理，从而达到改善图像质量、突出有用信息.实现方法实现方法：1.空间域滤波增强空间域滤波增强第第 二节二节 边缘增强边缘增强基于基于ERDAS的图像空间域滤波增强的图像空间域滤波增强：1）卷积增强处理）卷积增强处理 Interpreter图标Spatial Enhancement Convolution基于基于ERDAS的图像空间域滤波增强的图像空间域滤波增强卷卷积积算算子子文文件件的的选选择择卷积核(kernal)的选择：有3*3、5*5、7*7三种大类，每类又包括“Edge Detect/Edge Enhance”七个亚类边

23、缘处理方法边缘处理方法:Reflection(倒影倒影)：应用边缘灰度值的镜面倒影值作为图像边缘以外的像元值；Fill(填充填充)：统一将图像边缘以外的像元以0值填充.遥感图像的空间增强遥感图像的空间增强:对图像上局部范围内局部范围内多个像素多个像素的灰度值的灰度值进行综合处理，从而达到改善图像质量、突出有用信息.实现方法实现方法：1.空间域滤波增强空间域滤波增强基于基于ERDAS的图像空间域滤波增强的图像空间域滤波增强：第第 二节二节 空间增强法空间增强法2）非定向边缘增强非定向边缘增强（Non-directional Edge)：应用两个非常通用的滤波器(Sobel滤波器或Prewitt滤

24、波器)，首先通过两个正交卷积算子(Horizonal算子和 Vertical算子)分别对遥感图像进行边缘探测，然后将两个正交结果进行平均化处理。基于基于ERDAS的图像非定向边缘增强的图像非定向边缘增强 Interpreter图标图标 Spatial Enhancement Non-directional Edge滤波器的选择：Sobel滤波器或Prewitt滤波器遥感图像的边缘增强遥感图像的边缘增强:对图像上局部范围内局部范围内多个像素多个像素的灰度值的灰度值进行综合处理，从而达到改善图像质量、突出有用信息.实现方法实现方法：2.基于基于ERDAS的图像空间域滤波增强：的图像空间域滤波增强：

25、第第 二节二节 边缘增强边缘增强3）聚焦分析聚焦分析（Focal Analysis)4）纹理分析纹理分析（Texture Analysis）5）自适应滤波自适应滤波（Adaptive Filter）6）锐化增强锐化增强（Crisp Enhacement）（自学）（自学）第五章第五章 作业（作业（2 2）要求要求：应用：应用ERDAS中的中的Model Maker 模模块，分别运用滤波器块，分别运用滤波器A和和B对影像对影像pan.img进行卷积增强处理。进行卷积增强处理。-11-1-21-1-11-1111101111滤滤波波器器A滤滤波波器器BERDAS的的Model Maker 模块模块 Model Maker 模块中系数矩阵的定义模块中系数矩阵的定义