圖像的信息復合

1、圖像的信息復合1、信息復合的概念2、遙感圖像的空間配準3、遙感信息的復合4、遙感信息與非遙感信息的復合 1、信息復合的概念定義：信息復合指同一區(qū)域內遙感信息之間或遙感信息與非遙感信息之間的匹配復合。內容：它包括空間配準和內容復合兩個方面，從而在統(tǒng)一地理坐標系統(tǒng)下，構成一組新的空間信息、一種新的合成圖象。目的：突出有用的專題信息，消除或抑制無關的信息，以改善目標識別的圖像環(huán)境。信息復合的概念多種遙感信息各具有一定的空間分辨率、波譜分辨率與時間分辨率，各有其主要的應用對象和特色，同時又有其在實際應用中的局限性。如果將各種遙感數據進行復合與綜合分析，便可彌補單一信息的不足，以達到多種信息源的相互補充

2、、相互印證。這樣，不僅擴大了各信息的應用范圍，而且大大提高了分析精度。信息復合的信息源可以是多種的，其復合并非幾種信息的簡單疊加，往往可以得到原來幾種單個信息所不能提供的新信息。所以，信息復合十分有助于地學分析提取特定的信息，有助于更可靠地闡述自然環(huán)境各要素的相互關系、賦存與演變規(guī)律，滿足地學分析及各種專題研究的需要。因此，信息復合方法具有廣泛的實用意義。它是遙感地學分析中很重要的一種手段，也是目前遙感應用分析的前沿。信息復合的概念信息復合的發(fā)展起初是進行同種遙感信息多波段、多時相的信息復合，以提高遙感解譯能力和進行動態(tài)分析。后來發(fā)展到不同類型遙感數據的復合，如陸地衛(wèi)星與氣象衛(wèi)星、陸地衛(wèi)星MS

3、S與航天飛機成象雷達SIRA、陸地衛(wèi)星MSS與海洋衛(wèi)星側視雷達SAR，以及陸地衛(wèi)星 MSS與RBV等，以擴大應用范圍，提高分析精度，獲得更好的遙感應用效果。與此同時，人們越來越感到由于遙感本身以及實際應用中的局限性，要真正認識事物，并非遙感獨家所能完成。它需要其它學科的支持，只有遙感與非遙感信息的復合，如與氣象、水文信息，與重力、磁力等地球物理增息，與地球化學勘探信息，與專題地圖信息，以及與數字地形模型（DTM）等信息復合，進行綜合分析，才能更好地發(fā)揮作用。信息復合的概念信息復合的技術關鍵充分認識研究對象的地學規(guī)律。充分了解每種復合數據的特點和適用性。充分考慮到不同遙感數據之間波譜信息的相關性

4、引起的有用信息的增加以及噪聲誤差的增加，因此對多種遙感數據作出合理的選擇。幾何配準，即解決遙感圖像的幾何畸變，解決空間配準問題。 只有對地學規(guī)律、影象特征、成象機理這三者有深刻的認識，并把它們有機地結合起來，信息復合才能達到更好地效果。遙感圖像的空間配準 信息復合的必要條件是：實現(xiàn)同一區(qū)域、不同信息地理坐標的統(tǒng)一，即空間配準。它包括：幾何糾正（略）投影變換遙感圖像的空間配準投影變換： 用于信息復合的資料，可能來自不同的地圖投影系統(tǒng)，采用不同的投影表達方式。因此，不同遙感資料之間或遙感與非遙感資料之間的信息復合，必須在統(tǒng)一的幾何基礎上進行，采用統(tǒng)一的地理坐標系統(tǒng)，因此必須進行某種投影變換，即從一

5、種地圖投影轉換成另一種地圖投影，地圖上各點的坐標均發(fā)生相應變化。采用統(tǒng)一的地理坐標系統(tǒng)是多路信息相互勾通的先決條件。投影變換的方法有兩大類：解析變換法數值變換法遙感圖像的空間配準投影變換：解析變換法 是在已知原投影與新投影解析式的條件下，求得它們之間變換解析關系式。),(),(21fYfX),(),(21gygx),(),(yxyx),(),(),(),(21yxyxgYyxyxgX原投影新投影原、新投影關系遙感圖像的空間配準投影變換：數值變換法 在不知道原投影坐標關系的情況下，采用多項式近似的方法求解。 根據兩投影間選定的相應控制點的坐標組成線性方程組，用解方程組的方法或最小二乘法可求得系數

6、。 這種變換一般不是一次進行全區(qū)域的投影換算，而是分塊進行，以保證變換的精度。 圖像處理軟件中一般均有現(xiàn)成的軟件程序，可以直接進行投影變換。遙感信息的復合 遙感信息的復合主要指不同傳感器的遙感數據的復合，以及不同時相的遙感數據的復合。復合方式的確定應根據目標空間分布、光譜反射特性及時相規(guī)律方面的特征選擇不同的遙感圖像信息，它們在空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率方面相互補充，以形成一個更有利的識別環(huán)境，來識別所要識別的目標或類型。不同傳感器的遙感數據復合 例如TM影像有7個波段，光譜信息豐富，特別是5和7波段。SPOT數據就沒有，但SPOT數據分辨率高，全色波段可達10m，比TM的30m和SP

7、OT多光譜傳感器的 20m都高，兩者復合既可以提高新圖像的空間分辨率又可以保持較豐富的光譜信息。 復合后的圖像既保留了SPOT的空間分辨率，又保留了TM的光譜分辨率。SPOT 10mTM742與SPOT復合不同傳感器的遙感數據復合 再如，側視雷達圖像可以反映地物的微波反射特性，地物的介電常數越大，微波反射率越高，色調越發(fā)白，這種特性對于反映土壤、水體、山地、丘陵、居民點，以及道路、渠道等線性地物明顯優(yōu)于陸地衛(wèi)星影像，因此如將雷達影像與陸地衛(wèi)星影像復合，可以既反映出可見光，近紅外的反射特性，又可以反映出微波的反射特性，有利于綜合分析。 不同傳感器的遙感數據復合 針對具體問題常常有不同的復合方案。

8、比如研究洪水監(jiān)測，可選擇的遙感信息源有TM圖像、側視雷達圖像、氣象衛(wèi)星圖像等。用每一種圖像單獨分析時都有不理想之處。實驗表明，復合后的圖像實用性大大增強。因為從不同信息源來看，多時相的NOAA氣象衛(wèi)星圖像地面分辨率低（1.1km），但時相分辨率高，信息及時，可晝夜獲取，同步性強，有利于動態(tài)監(jiān)測；TM圖像光譜信息豐富，幾何性能好，空間分辨率較高，有利于分析洪水信息；側視雷達圖像較易觀察水體和線性地物，并且可全天候獲取信息，有利于實地監(jiān)測洪峰。將TM與側視雷達圖像復合，既可獲得洪水、水田、旱地情況，也可獲得大堤、水渠等線性地物情況；將TM與氣象衛(wèi)星圖像復合，可以克服云層影響和氣象衛(wèi)星分辨率低的不足

9、。因此復合圖像在洪水監(jiān)測中更具實用意義。 不同傳感器的遙感數據復合 不論是哪種信息源復合方案，首先要解決的問題就是匹配問題。由于影像所對應的地面范圍不同，分辨率不同，地物反射的亮度變化規(guī)律不同，為了實現(xiàn)匹配常常需要對每一種信息源作預處理，但不論增加什么處理方法，都需包括配準和復合兩個步驟。配準 為了使兩幅圖像所對應的地物吻合，分辨率一致，必須先完成配難。方法是采用幾何校正，分別在不同數據源的影像上選取控制點，用雙線性內插或三次卷積內插運算等對分辨率較小的圖像進行重采樣，完成配準。 不同傳感器的遙感數據復合復合 諸多復合方案中，彩色合成方法的效果比較明顯。所以應盡可能生成三幅新圖像，分別賦予紅、

10、綠、藍色，進行假彩色合成。具體做法舉例： 將TM與SPOT復合，選取TM三個波段4，3，2和 SPOT全色波段共4個波段，復合方法1：每幅TM圖像均與SPOT圖像作逐點運算，如相加、相減或相乘，或其他運算方案，生成三幅圖像，進行彩色合成，生成復合圖像。不同傳感器的遙感數據復合具體做法舉例：復合方法2：設 LRTM、 LGTM、 LBTM分別為TM4,3,2波段的亮度值， LSPOT為SPOT全色波段的亮度值，A為權函數，則生成三幅新圖像亮度值L復為：LR復ALSPOTLRTM/（LRTM +LGTM +LBTM）LG復ALSPOTLGTM/（LRTM +LGTM +LBTM）LB復ALSPOT

11、LGTM/（LRTM +LGTM +LBTM） 將新生成的圖像LR復、LG復、LB復分別賦予紅、綠、藍色，合成后生成復合圖像。 不同傳感器的遙感數據復合具體做法舉例：復合方法3：代換法。對TM的所有波段進行主成分變換，然后用SPOT的高分辨率全色波段代換變換后的TM第1主成分。將代換后的所有波段再做一次主成分變換的反變換。這種處理方法既保持了原有TM數據的光譜分辨率，又增加了SPOT的高空間分辨率的特點。大大提高了數據質量。對假彩色合成的任意三個波段實行HSI變換，然后用SPOT的高分辨率全色波段代換變換后的明度成分，將代換后的三個波段再做HSI到RGB的反變換，生成新的彩色合成圖大大提高了空

12、間分辨率。 不同時相的遙感數據復合 在觀測地物的類型、位置、輪廓及動態(tài)變化時，常需要不同時相遙感數據的復合。復合的步驟為：（1）配準：利用幾何校正的方法做位置匹配。（2）直方圖調整：將配準后的圖像盡可能地調整成一致的直方圖，使圖像亮度值趨于協(xié)調，以便于比較。 （3）復合：不同時相的圖像復合主要用來研究時間變化所引起的各種動態(tài)變化。采用的復合方法主要有：彩色合成方法，通過顏色對比表現(xiàn)變化；差值方法，差值后可設定適當閾值，獲得只有0與1的二值圖像，以突出變化（變化部分為1，非變化部分為0，或相反）；比值方法，也可設定閾值，類別不變的地物一定接近于1，因此同樣可利用二值圖像突出變化。 遙感與非遙感信

13、息的復合遙感信息來源于地球表面物體對太陽輻射的反射（被動遙感），某些波段還具有一定的穿透能力，由此可得到具有一定地表深度的信息。通過不同地物的相關性，還可間接地獲得信息，例如植被和土壤相關，通過覆蓋在土壤上的植被信息，可間接地分析出土壤的情況。還可通過不同遙感信息源的優(yōu)勢互補，進行復合增加信息量。盡管如此，僅通過遙感手段獲取信息仍感到不夠，不能解決遇到的全部問題，因此將地形、氣象、水文等專題信息，行政區(qū)劃、人口、經濟收入等人文與經濟信息作為遙感數據的補充，可有助于綜合分析問題，發(fā)現(xiàn)客觀規(guī)律，提高解譯的效果，因此遙感數據與地理數據的復合也是遙感分析過程中不可缺少的手段。 遙感與非遙感信息的復合

14、遙感數據是以柵格格式記錄的，而地面采集的地理數據常呈現(xiàn)出多等級，多量綱的特點，數據格式也多樣化。因此，為了使各種地理數據能與遙感數據兼容，首先需要將獲取的非遙感數據按照一定的地理網格系統(tǒng)重新量化和編碼，以完成各種地理數據的定量和定位，產生出新的數據格式。甚至可以將其制作成與遙感數據類似的若干獨立的波段，以便和遙感數據復合。這樣，遙感數據與非遙感數據可在空間上對應一致，又可在成因上互相說明，以達到深入分析的目的。 遙感與非遙感信息的復合遙感數據與非遙感數據的復合步驟如下：1、地理數據的網格化 為了使非遙感的地理數據與遙感數據復合，前提條件是必須使地理數據可作為遙感數據的一個“波段”，這就是說通過

15、一系列預處理，使地理數據成為網格化的數據；地面分辨率與遙感數據一致；對應地面位置與遙感影像配準。網格數據生成：原始采集的地理數據多種多樣，其中以離散形式采樣的數據居多，如高程點值、土壤酸堿度值與氣溫值等。這種數據不能以統(tǒng)一的數學模型生成網格，但在某一局部仍可用近似的數學函數來表達，因此常采用局部擬合法進行逐點內插。 遙感與非遙感信息的復合1、地理數據的網格化與遙感數據配準：地理數據生成網格時，網格所對應的地面分辨率應與遙感數據的地面分辨率一致。如果從地理數據無法得到與遙感數據一致的分辨率，只有用配準的方法同時調整分辨率與位置。 配準仍采用幾何校正法，但需特別注意控制點選取的準確性。 遙感與非遙

16、感信息的復合2、最優(yōu)遙感數據的選取 復合時的遙感數據常常只需一個或二個波段，如為使分辨率優(yōu)化，可選取SPOT數據的全色波段，當用TM數據時，則可選用KL變換后的前兩個波段，以達到減少數據量，保持信息量的目的。因此選取適合需要的遙感波段十分重要。3、配準復合柵格數據與柵格數據：在完成分辨率與位置配準后，多采用兩種方法：非遙感數據與遙感數據共組成三個波段，實行假彩色合成；兩種數據直接疊加，波段之間可作加法或其他數學運算，也可在波段之間做適當的“與”、“或”等布爾運算。 遙感與非遙感信息的復合3、配準復合柵格數據與矢量數據：常采用不同數據格式的復合和不同數據層的復合。只要坐標位置配準，柵格數據與矢量數據也可以疊加，如在遙感影像上加上行政邊界或等高線等。不同層面的復合，這里的層面指計算和記錄時將不同的圖像記錄到不同的層上，顯示時可以分別顯示，也可以一起疊合顯示。達到復合的效果，如要想在遙感影像的背景上突出河流湖泊等水體部分，或突出其他地理特征，則被突出的部分可單獨記錄為一層。 遙感與非遙感信息的復合遙感數據和非遙感