第5章遙感圖像處理的基礎(chǔ)知識

1、信息工程學(xué)院Faculty of Information Engineering湖北省武漢市洪山區(qū)魯磨路388號遙感圖像數(shù)字處理的基礎(chǔ)知識5.1 遙感圖像基礎(chǔ)遙感圖像基礎(chǔ)01234560161410823130222418151161661286432324045452161614141115172424323438316161616141481622242836415941615171714121012225137121516191816141214186121011141387161081426363028283030301616262483436322422222228242420636

2、3220202628262622242022m-1n-1xy單波段遙感數(shù)字圖像可用一個二維矩陣表示單波段遙感數(shù)字圖像可用一個二維矩陣表示遙感數(shù)字圖像再認(rèn)識4n是對二是對二維空間上維空間上連續(xù)型能量強(qiáng)度連續(xù)型能量強(qiáng)度離散化采樣并量離散化采樣并量化后的表示；化后的表示；n采樣采樣：按照一定：按照一定的空間網(wǎng)格對空的空間網(wǎng)格對空間進(jìn)行離散數(shù)字間進(jìn)行離散數(shù)字化（坐標(biāo)表示）化（坐標(biāo)表示）。n量化量化：對采樣點(diǎn)：對采樣點(diǎn)的輻射能量值進(jìn)的輻射能量值進(jìn)行數(shù)字化（亮度行數(shù)字化（亮度表示）。表示）。遙感數(shù)字圖像再認(rèn)識其本質(zhì)？5.1 遙感遙感圖像圖像基礎(chǔ)基礎(chǔ)-空間空間分辨率分辨率 遙感圖象上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的

3、尺寸，是用來表征圖象遙感圖象上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸，是用來表征圖象分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)。通常用像元大小、像解率或視分辨地面目標(biāo)細(xì)節(jié)能力的指標(biāo)。通常用像元大小、像解率或視場角來表示。場角來表示。像元（像元（pixel）：將地面信息單元離散化而形成的格網(wǎng)單元，單：將地面信息單元離散化而形成的格網(wǎng)單元，單位為米，是組成圖象的基本單元。像元越小，空間分辨率越高；位為米，是組成圖象的基本單元。像元越小，空間分辨率越高；瞬時視場瞬時視場角角(instantaneous field of view, IFOV): 指傳感器的張角指傳感器的張角及瞬時視域，又稱及瞬時視域，又稱角分辨率角分辨率。

4、傳感器在某一時刻所能感測的外來光（或其它電磁波）所來自傳感器在某一時刻所能感測的外來光（或其它電磁波）所來自的空間角度的空間角度區(qū)域。區(qū)域。空間分辨率空間分辨率6分辨率（像元大?。┓直媛剩ㄏ裨笮。?平臺高度平臺高度*角分辨率（弧度）角分辨率（弧度） D= H * IFOV如，飛機(jī)飛行高度如，飛機(jī)飛行高度8000米，角米，角分辨率為分辨率為2.5毫弧度，則地面分毫弧度，則地面分辨率為：辨率為： 8000m*2.5*10-3=20m空間分辨率空間分辨率5.1 遙感遙感圖像圖像基礎(chǔ)基礎(chǔ)-空間空間分辨率分辨率7不不同同空空間間分分辨辨率率的的圖圖像像81米米10米米30米米空間分辨率空間分辨率輻射分

5、辨率輻射分辨率 傳感器接收光譜信號時，能分辨的最小輻射差。在遙感圖象上表傳感器接收光譜信號時，能分辨的最小輻射差。在遙感圖象上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級現(xiàn)為每一像元的輻射量化級(D)。 如如6bit, 7bit, 8bit, 11bit, 一個一個6-bit 的傳感器可以記錄的傳感器可以記錄26級（級（ 64 ）的亮度值，）的亮度值， 一個一個8-bit 的傳感器可以記錄的傳感器可以記錄28級（級（ 256 ）的亮度值，）的亮度值， 一個一個12-bit 的傳感器可以記錄的傳感器可以記錄212級（級（4096）的亮度值）的亮度值( (a) a) 2 2級的級的LenaLena圖像圖像 ( (b

6、) b) 1616級的級的LenaLena圖像圖像 ( (c) c) 256256級的級的LenaLena圖像圖像5.1 遙感遙感圖像圖像基礎(chǔ)基礎(chǔ)輻射分辨率輻射分辨率108-bit256 greys6-bit64 greys4-bit16 greys3-bit8 greys2-bit4 greys1-bit2 greys輻射輻射分辨率分辨率不同量化層次效果不同量化層次效果AREA 1: 高亮區(qū)高亮區(qū)11 比特數(shù)據(jù)可以區(qū)分建筑結(jié)構(gòu)比特數(shù)據(jù)可以區(qū)分建筑結(jié)構(gòu)8 比特數(shù)據(jù)使高亮區(qū)暴光過度比特數(shù)據(jù)使高亮區(qū)暴光過度AREA 2: 暗區(qū)暗區(qū)11 比特數(shù)據(jù)可以區(qū)分陰影中地物比特數(shù)據(jù)可以區(qū)分陰影中地物8 比特數(shù)

7、據(jù)丟失了陰影中的信息比特數(shù)據(jù)丟失了陰影中的信息11 比特數(shù)據(jù)比特數(shù)據(jù)8 比特數(shù)據(jù)比特數(shù)據(jù)Chiba City, JapanAREA 1AREA 28比特與比特與11比特的比較比特的比較u 過低的輻射強(qiáng)度量化，會出現(xiàn)偽輪廓現(xiàn)象偽輪廓現(xiàn)象。輻射強(qiáng)度量化問題輻射強(qiáng)度量化問題-偽輪廓現(xiàn)象偽輪廓現(xiàn)象u 均勻量化，會出現(xiàn)量化失真現(xiàn)象量化失真現(xiàn)象。輻射強(qiáng)度量化問題輻射強(qiáng)度量化問題量化失真現(xiàn)象量化失真現(xiàn)象14傳感器在接收目標(biāo)輻射的光譜時能傳感器在接收目標(biāo)輻射的光譜時能分辨的最小波長間隔分辨的最小波長間隔。間隔。間隔愈小，愈小，分辨率愈高。分辨率愈高。不同不同光譜分辨率的傳感器對同一地光譜分辨率的傳感器對同一地

8、物的探測效果有很大區(qū)別；物的探測效果有很大區(qū)別；如如MSS（100-200nm）、）、AVIRIS（10 nm ）傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值，才能取得好效果。光譜特征值，才能取得好效果。感測人體選擇感測人體選擇8-12 m, 探測探測森林火災(zāi)應(yīng)森林火災(zāi)應(yīng)選擇選擇3-5 m。波（波（光光）譜分辨率譜分辨率5.1 遙感遙感圖像圖像基礎(chǔ)基礎(chǔ)波譜波譜分辨率分辨率Incoming light分光元件分光元件多光譜多光譜全色全色15光（波）譜分辨率光（波）譜分辨率5.3 遙感圖像的特征遙感圖像的特征單波段遙感影像單波段遙感影像 每個像素的信息由一個量化的灰度級來

9、表征。100220250180501202001500I遙感數(shù)字圖像再認(rèn)識多多波段遙感影像波段遙感影像 每個像素的信息由多個波段量化的灰度級來表征。比如3波段則有：遙感數(shù)字圖像再認(rèn)識00255800255240240255R02550160255255801600G25525525524000160800B紅波段紅波段 .63-.69 microns (4m)綠波段綠波段 .52-.60 microns (4m)近紅外波段近紅外波段 .76-.90 microns (4m)同時采集的全色影響色片同時采集的全色影響色片 .45-.90 microns (1m)藍(lán)波段藍(lán)波段 .45-.52 mic

10、rons (4m)多波段遙感影像多波段遙感影像19TM1(0.45-0.52)藍(lán)波段藍(lán)波段2(0.52-0.60)綠波段綠波段3(0.63-0.69)紅波段紅波段4(0.76-0.90)近紅外波段近紅外波段5(1.55-1.75)近紅外波段近紅外波段7(2.08-2.35)近紅外波段近紅外波段20真彩色：真彩色：TM321假彩色假彩色TM432 TM74121對同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)探測時，相鄰兩對同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)探測時，相鄰兩次探測的時間間隔（重訪周期）。次探測的時間間隔（重訪周期）。短：一天內(nèi)的變化，小時為單位短：一天內(nèi)的變化，小時為單位中：一年內(nèi)的變化，以天為單位中：一年內(nèi)的變化，以天為單位長

11、：以年為單位長：以年為單位LANDSAT：16 天；天；CBERS：26天；天；太陽同步氣象衛(wèi)星：太陽同步氣象衛(wèi)星：0.5天天動態(tài)監(jiān)測動態(tài)監(jiān)測時間分辨率時間分辨率5.1 遙感遙感圖像圖像基礎(chǔ)基礎(chǔ)時間時間分辨率分辨率222001年年5月月2003年年10月月遙感圖像的時間信息遙感圖像的時間信息從地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系至投影坐標(biāo)系投影坐標(biāo)系5.1 遙感遙感圖像圖像基礎(chǔ)基礎(chǔ)坐標(biāo)系統(tǒng)坐標(biāo)系統(tǒng)5.2 遙感圖像遙感圖像存儲存儲遙感圖像的存儲介質(zhì)磁帶光盤磁盤順序存儲介質(zhì)隨機(jī)存儲介質(zhì)硬盤軟盤隨機(jī)存儲介質(zhì)具有訪問速度快，抗磁性等優(yōu)點(diǎn)遙感圖像原格式存儲形式BSQBILBIPBIP按像元波段交叉式，以一對像元為基本單

12、位進(jìn)行按像元波段交叉式，以一對像元為基本單位進(jìn)行記錄；記錄；BILBIL按照掃描行為單位，各波段同一掃描行數(shù)據(jù)依次按照掃描行為單位，各波段同一掃描行數(shù)據(jù)依次記錄；記錄；BSQBSQ以波段為單位，每波段所有掃描行依次以波段為單位，每波段所有掃描行依次記錄。記錄。GeoTIFFn支持彩色系統(tǒng)和壓縮算法n記錄文件的坐標(biāo)信息和投影信息柵格空間（raster space）GeoTIFF支持三種坐標(biāo)空間設(shè)備空間（device space）模型空間（model space）5.3 遙感圖像處理系統(tǒng)遙感圖像處理系統(tǒng)遙感數(shù)字圖像處理的硬件系統(tǒng)輸入設(shè)備（磁帶機(jī)、磁盤機(jī)、膠片掃描儀、析像器、數(shù)字化儀等）電子計算機(jī)存儲設(shè)備系統(tǒng)操作臺輸出設(shè)備（磁帶機(jī)、磁盤機(jī)、彩色顯示器、繪圖儀和打印機(jī)等）光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像模擬圖像模擬圖像量化量化采樣采樣數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖像顯示器、電子束或激光束成像記錄儀屏幕照相設(shè)備、彩色噴墨打印機(jī)通過顯示終端設(shè)備顯示出來通過照相或打印的方式輸出遙感數(shù)字圖像處理的軟件系統(tǒng)ERDAS ImagineENVIPCIeCognition遙感數(shù)字圖像處理的軟件系統(tǒng)ERDAS ImagineENVIPCIeCognition34思考與作業(yè)：思考