10第六章_遙感數(shù)字圖像計(jì)算機(jī)解譯02.ppt

遙感數(shù)字圖像計(jì)算機(jī)解譯 蔡愛民Dept ofGeography ChuzhouUniversity 2 遙感導(dǎo)論 第一節(jié)概述第二節(jié)遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn)第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類第四節(jié)遙感圖像解譯專家系統(tǒng) 3 遙感導(dǎo)論 第一節(jié)概述 定義 遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯 又稱遙感圖像理解 RemoteSensingImageryUnderstanding 它以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為支撐環(huán)境 利用模式識(shí)別與人工智能技術(shù)相結(jié)合 根據(jù)圖像中目標(biāo)地物的各種影像特征 顏色 紋理與空間位置 結(jié)合專家知識(shí)庫(kù)中目標(biāo)地物的解譯經(jīng)驗(yàn)和成像規(guī)律等知識(shí)進(jìn)行分析和推理 實(shí)現(xiàn)對(duì)遙感圖像的理解 完成遙感圖像的解譯 基本目標(biāo) 將人工目視解譯遙感圖像發(fā)展為計(jì)算機(jī)支持下的遙感圖像理解 4 遙感導(dǎo)論 優(yōu)勢(shì)體現(xiàn) 快速 經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀 存在很多問題 難 為什么難 1 遙感圖像信息本身有噪音 受儀器 大氣 環(huán)境等等因素影響 2 遙感圖像信息量太豐富 所反映的地理環(huán)境太復(fù)雜 3 遙感圖像來(lái)源眾多 且受地域性 季節(jié)性影響 第一節(jié)概述 5 遙感導(dǎo)論 第二節(jié)遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn) 一 遙感數(shù)字圖像二 遙感數(shù)字圖像的表示方法三 航空像片的數(shù)字化 6 遙感導(dǎo)論 一 遙感數(shù)字圖像 以數(shù)字形式表示的遙感影像 基本單位 像素正 純 像素 一個(gè)像素內(nèi)只包含一種地物 水體 混合像素 一個(gè)像素內(nèi)包含多種地物 草地 草 地 像素的空間特征 幾何位置及范圍 空間位置離散化像素的屬性特征 亮度值 灰度值離散化 第二節(jié)遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn) 7 遙感導(dǎo)論 數(shù)字圖像 8 遙感導(dǎo)論 特點(diǎn) 與光學(xué)圖像相比 便于計(jì)算機(jī)處理數(shù)字存儲(chǔ)方式獲取 傳輸 分發(fā)等過程中沒有信息損失抽象性強(qiáng) 表示在計(jì)算機(jī)里是很抽象的 數(shù)據(jù)流 數(shù)字形式表示 便于建立分析模型 進(jìn)行計(jì)算機(jī)解譯和采用遙感圖像專家系統(tǒng) 第二節(jié)遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn) 一 遙感數(shù)字圖像 9 遙感導(dǎo)論 二 遙感數(shù)字圖像的表示方法 二維數(shù)組表示 位置隱含 象素坐標(biāo) 屬性用亮度表示 遙感數(shù)字圖像根據(jù)波段分 二值數(shù)字圖像 0 1 一個(gè)bit存儲(chǔ)單波段數(shù)字圖像 0 255 一個(gè)字節(jié) 8位 彩色數(shù)字圖像 0 255 0 255 0 255 三個(gè)數(shù)字層多波段數(shù)字圖像 0 255 0 255 多個(gè)數(shù)字層 第二節(jié)遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn) 10 遙感導(dǎo)論 1 bit2greys 11 遙感導(dǎo)論 多波段數(shù)字圖像存儲(chǔ)與分發(fā)的常用數(shù)據(jù)格式 1 BSQ數(shù)據(jù)格式 Bandsequential 2 BIP數(shù)據(jù)格式 Bandinterleavedbypixel 3 BIL數(shù)據(jù)格式 Bandinterleavedbyline 輔助數(shù)據(jù) 數(shù)字圖像尺寸等各種參數(shù) 二 遙感數(shù)字圖像的表示方法 第二節(jié)遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn) 12 遙感導(dǎo)論 BSQ Bandsequential 數(shù)據(jù)格式 按波段順序依次排列 1個(gè)文件 文件內(nèi)劃分1 K段 第n段數(shù)據(jù)為第n波段的圖像數(shù)據(jù) M行 N列 多波段數(shù)字圖像存儲(chǔ)與分發(fā)的常用數(shù)據(jù)格式 BSQ 13 遙感導(dǎo)論 BIP數(shù)據(jù)格式 Bandinterleavedbypixel 1個(gè)文件 M行 N列 格式 每個(gè)單元順序記錄K個(gè)波段的相應(yīng)數(shù)據(jù) 多波段數(shù)字圖像存儲(chǔ)與分發(fā)的常用數(shù)據(jù)格式 2 14 遙感導(dǎo)論 BIL數(shù)據(jù)格式 Bandinterleavedbyline 1個(gè)文件 逐行按波段次序排列 第1波段的第1行 第2波段的第1行 第K波段的第1行 第1波段的第2行 第2波段的第2行 第K波段的第2行 多波段數(shù)字圖像存儲(chǔ)與分發(fā)的常用數(shù)據(jù)格式 3 15 遙感導(dǎo)論 一 遙感數(shù)字圖像二 遙感數(shù)字圖像的表示方法三 航空像片的數(shù)字化 非數(shù)字式遙感圖像 通常為航空攝影像片 進(jìn)行數(shù)字圖像處理 解譯前 需轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像方法 黑白掃描 彩色掃描掃描時(shí)需注意 1 掃描的空間分辨率一般300dpi 像片 600dpi 負(fù)片 可滿足要求 2 灰度級(jí) 0 255 黑白 RGB 彩色 第二節(jié)遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn) 16 遙感導(dǎo)論 分辨率設(shè)置 過程 1 空間采樣 2 屬性量化 如何設(shè)置分辨率 17 遙感導(dǎo)論 例 將一張1 50000萬(wàn)的航空?qǐng)D像掃描成分辨率是2米的數(shù)字化圖 1pix 2m 1 50000lcm 500m1cm內(nèi)要有250個(gè)pixpix邊長(zhǎng) 1cm 250pix 0 004cm 0 001575inch 1cm 0 3937inch 635pix inch 18 遙感導(dǎo)論 第一節(jié)概述第二節(jié)遙感數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn)第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類第四節(jié)遙感圖像多種特征的抽取第五節(jié)遙感圖像解譯專家系統(tǒng) 19 遙感導(dǎo)論 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 一 分類原理與過程二 非監(jiān)督分類三 監(jiān)督分類四 監(jiān)督 非監(jiān)督分類的比較五 遙感圖像解譯專家系統(tǒng)六 現(xiàn)有分類方法存在的問題 20 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 1 概述2 方法3 過程 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 21 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 1 概述 定義 遙感數(shù)字圖像分類 計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別 自然界中不同類型的地物具有各自不同的電磁波譜特性 遙感數(shù)字圖像中像元的不同數(shù)值 亮度值 反映了相應(yīng)地物的波譜特性 因此 通過計(jì)算機(jī)對(duì)圖像像元的數(shù)值的統(tǒng)計(jì) 運(yùn)算 對(duì)比和歸納 對(duì)像元進(jìn)行分類 即可達(dá)到對(duì)地物的自動(dòng)識(shí)別 這種技術(shù)處理稱為 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 22 遙感導(dǎo)論 例如 你身高1 9m 體重100kg 99 你是男人身高 體重 嬰兒 兒童 青少年 青年 中年 一 分類原理與過程 1 概述 所依賴的理論方法 統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別 提取待識(shí)別模式的一組統(tǒng)計(jì)特征值 然后按照一定準(zhǔn)則作出分類決策 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 23 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 1 概述 遙感圖像分類中所用統(tǒng)計(jì)特征變量 全局統(tǒng)計(jì)特征變量 將整個(gè)數(shù)字圖像作為研究對(duì)象 從整個(gè)圖像中獲取或進(jìn)行變換處理后獲取變量 局部統(tǒng)計(jì)特征變量 將數(shù)字圖像分割為不同識(shí)別單元 在各單元內(nèi)分別抽取的統(tǒng)計(jì)特征變量 如描述紋理的特征量 例如 1 7波段亮度值是特征變量x1 x2 x7 組合運(yùn)算也可產(chǎn)生特征變量 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 24 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 1 概述利用統(tǒng)計(jì)特征變量進(jìn)行分類 需要 1 變量能反映分類特征的區(qū)別 將人分嬰兒 兒童 要選擇特征變量 年齡 而不是身高 體重 性別 民族 波段1 7分別反映對(duì)不同波段的反射率差異 但如果進(jìn)行熱分布制圖 主要依據(jù)熱紅外波段 6 而不用其他波段值 2 如果有幾個(gè)特征變量 盡可能使其 區(qū)分不同的特征如 通過主成分變換 將相互之間存在相關(guān)性的原始波段遙感圖像轉(zhuǎn)換為相互獨(dú)立的多波段新圖像 變換后的信息集中于前幾個(gè)組分的圖像上 實(shí)現(xiàn)特征空間將維和壓縮的目的 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 25 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 1 概述 遙感圖像計(jì)算機(jī)分類的依據(jù) 圖像像素的相似度一組圖像 原始的 主成分變換后的 或其它運(yùn)算產(chǎn)生的 每個(gè)像素對(duì)應(yīng)有1組特征值該像素所屬類別 同類別的像素應(yīng)當(dāng)特征相似 特征值具有較高相似度 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 26 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 1 概述 相似度的衡量方法 常采用距離 相關(guān)系數(shù)衡量 1 絕對(duì)值距離 2 歐氏距離 3 馬氏距離 4 混合距離 5 相關(guān)系數(shù)例 已知分類標(biāo)準(zhǔn) 類別嬰兒 0 2 平均1歲 兒童3 9 平均6歲 少年 問 8歲的人是哪一類 混合距離發(fā)現(xiàn) 離兒童平均年齡6歲差值2 最接近 所以是 兒童 類 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 27 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 2 方法 1 非監(jiān)督分類方法 2 監(jiān)督分類方法 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 28 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 2 方法 1 非監(jiān)督分類方法定義 非監(jiān)督分類又稱邊學(xué)習(xí)邊分類法 它直接對(duì)輸入的數(shù)字圖像像元數(shù)值 亮度值 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)運(yùn)算處理 分別將每個(gè)像元?dú)w納到由圖像各波段構(gòu)成的多維空間的集群中 達(dá)到分類識(shí)別的目的 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 29 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 2 方法 2 監(jiān)督分類方法定義 監(jiān)督分類又稱訓(xùn)練場(chǎng)地法或先學(xué)習(xí)后分類法 它是先選擇具有代表性的典型試驗(yàn)區(qū)或訓(xùn)練區(qū) 用訓(xùn)練區(qū)已知地面樣本的光譜特征來(lái) 訓(xùn)練 計(jì)算機(jī) 獲得識(shí)別各類地物的判別模式或判別函數(shù) 并依此模式或判別函數(shù) 對(duì)未知地區(qū)的像元進(jìn)行處理分類 分別歸入到已知的類別中 達(dá)到自動(dòng)分類識(shí)別的目的 第三節(jié)遙感數(shù)字圖像的計(jì)算機(jī)分類 30 遙感導(dǎo)論 一 分類原理與過程 3 過程 1 明確分類