遥感数字图像处理重点整理

遥感数字图像处理遥感数字图像处理 第一章《概论》第一章《概论》 1、图像图像 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： 可见图像可见图像〔照片、素描、油画……〕 不可见图像不可见图像〔不可见光成像如紫外线、红外线、不可见测量值如温度、人口密度等的分布图〕 按图像的敏感程度和空间坐标的连续性： 数字图像数字图像〔指用电脑存储和处理的图像，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， 不见图不见图 像像〕 模拟图像模拟图像〔又称光学图像光学图像，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，可见图像可见图像〕 模拟图像——数字图像：模/数转换〔A/D 转换〕数字图像——模拟图像：数/模转换〔D/A转换〕 2、像素像素 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空间位置和属性特征属性特征。 3、遥感数字图像遥感数字图像 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决定。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遥感数字图像与照片的差异 照片 来自于模拟方式 通过摄影系统产生 没有像素 没有行列结构 没有扫描行 0 表示没有数据 任何点都没有编号 摄影受电磁光谱的成像范围限制 一旦获取了照片，颜色就是确定的 具有红、绿、蓝 3 个通道 遥感数字图像 来自于数字方式 通过扫面和数码照相机产生 基本构成单位是像素 具有行和列 可能会观察到扫描行 0 是数值，不表示没有数据 每个点都有确定的数字编号 可以是电磁光谱的任意范围 颜色没有特定的规则，在处理过程中可以根据需要通过 合成产生 多个波段〔3-8000〕 4、遥感数字图像处理遥感数字图像处理 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理的精度和信息提取的效率。 主要内容： 图像增强图像增强： 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， 使图像更容易理解、解释和判读。 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征，使得图像更易于可 视化的解释和理解。 图像校正：图像校正：也称为图像恢复、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消除、噪声消除、几何 失真或非线性校正。 校正方法：辐射校正和几何纠正。 信息提取：信息提取：根据地物光谱特征和几何特征，确定不同地物信息的提取规则。主要包括图像分割、分类等方法，处 理结果为分类专题图。 5、遥感数字图像处理系统遥感数字图像处理系统 硬件系统硬件系统：电脑、数字化设备、大容量存储器、显示器、输出设备、操作台 软件系统软件系统：ERDAS IMAGINE〔C 语言〕 、ENVI〔IDL 语言〕 、PCI Geomatica、ER Mapper 6、数字图像处理的发展和两个观点两个观点 离散方法离散方法：一幅图像的存储和表示均为数字形式，因为数字是离散的 空间域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。 连续方法连续方法：图像通常源自物理世界，服从可用连续数学描述的规律，因此具有连续性。 频率域频率域基于傅里叶变换，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。 第二章《遥感数字图像的获取和存储》第二章《遥感数字图像的获取和存储》 1、遥感系统遥感系统：是一个从地面到空中乃至整个空间，从信息收集、存储、传输、处理到分析、判读、应用的技术 体系，主要包括遥感试验遥感试验、信息获取信息获取〔传感器、遥感平台〕 、信息传输信息传输、信息处理信息处理、信息应用信息应用等 5 个部分。 2、传感器传感器——信息获取的核心 定义：收集和记录电磁辐射能量信息的装置，是信息获取的核心部件，如航空摄影机航空摄影机、多光谱扫描仪多光谱扫描仪、成像成像等 分类： 按工作方式是否具有人工辐射源： 被动方式被动方式——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外区。 主动方式主动方式——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。 摄影成像摄影成像： 在打开快门后的一瞬间几乎同时收集目标上所有的反射光， 聚焦到胶片上成为一幅影像， 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，各点的信息按一定顺序先后进入传感器，经过 一段时间后才能收集完一幅图像的全部信息。 目标面扫描目标面扫描的方式：收集系统直接对目标面扫描，一点一行顺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 在靶面上聚集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-近红外辐射计、热红外辐射计、微波辐射计、 微波高度计、微波散射计 3、电磁波电磁波 传感器 紫外 可见光 红外 微波 特点 对紫外线光感测 用感光胶片或光电探测器作为感测元件， 地面 分辨率高，但只能在晴朗的白天使用 近红外常使用感光胶片，中、远红外常使用光 学机械扫描仪；具有昼夜工作能力 具有昼夜工作能力，能提供高分辨率图像，并 传感器实例 紫外摄影机 可见光摄影机、TV 摄影机 等 红外光学扫描仪 合成孔径雷达 波长范围/nm 50——380 380——760 760——1.0*10^6 1.0*10^6——1.0*10^9 与日照、云层遮挡无光，有一定穿透能力 4、传感器的分辨率传感器的分辨率 定义：指传感器区分自然特征相似或光谱特征相似的相邻地物的能力。 高分辨率意味着区分能力强，能够区分小的相邻地物，低分辨率意味着能够获取大范围的平均辐照度。 1〕辐射分辨率辐射分辨率：是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的能力 高辐射分辨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