城市建設(shè)3S(RS、GIS、GPS)技術(shù)_遙感圖像處理技術(shù)

1、1第七講 遙感圖像處理技術(shù) 2第七講 遙感圖像處理技術(shù)n一、本章學(xué)習(xí)目的： n通過本章學(xué)習(xí)，掌握遙感圖像預(yù)處理和圖像增強的主要內(nèi)容和具體方法，了解多源信息復(fù)合的一般過程。 n二、本章學(xué)習(xí)內(nèi)容： n遙感圖像處理概述 n數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理系統(tǒng) n圖像預(yù)處理 n多源信息復(fù)合 n遙感解譯 n遙感調(diào)查與應(yīng)用 n 3第一節(jié) 遙感圖像處理概述 遙感圖像處理是指對遙感探測所獲取的圖像或資料進行的各種技術(shù)處理。處理的目的是使遙感圖像或資料更適于應(yīng)用。它包括對原始圖像復(fù)原的恢復(fù)處理；為使圖像更加清晰，目標(biāo)地物更為突出明顯，便于信息提取和識別的圖像增強處理；以及進行自動識別和信息提取的分類處理。從處理方法上，主

2、要有光學(xué)處理和計算機數(shù)字圖像處理。 4第一節(jié) 遙感圖像處理概述 一、遙感數(shù)據(jù)一、遙感數(shù)據(jù) 1 1、模擬圖像產(chǎn)品：、模擬圖像產(chǎn)品：有兩個來源，其一是由遙感數(shù)椐經(jīng)激光掃描輸出；其二是在空間遙感平臺利用光學(xué)遙感系統(tǒng)獲取的產(chǎn)品。它是目前經(jīng)常使用的一種遙感數(shù)椐。 2 2、數(shù)字圖像產(chǎn)品：、數(shù)字圖像產(chǎn)品：將遙感傳感器獲取的地面光譜圖像信息以數(shù)字的方式記錄在計算機兼容磁帶或其它介質(zhì)上。利用遙感圖象處理軟件，可對數(shù)椐進行增強、幾何校正、地理編碼、分類，也可與其它數(shù)椐匹配、比較、融合。5第一節(jié) 遙感圖像處理概述遙感信息地學(xué)評價的三個基本標(biāo)準(zhǔn)：遙感信息地學(xué)評價的三個基本標(biāo)準(zhǔn)： （1 1）空間分辨率：）空間分辨率：

3、確定了遙感系統(tǒng)獲取地面源信息的離散化程度，反映了遙感的概括確定了遙感系統(tǒng)獲取地面源信息的離散化程度，反映了遙感的概括程度隨著地面分辨率的降低而增大，是選擇信息源的重要標(biāo)準(zhǔn)之一?？粘潭入S著地面分辨率的降低而增大，是選擇信息源的重要標(biāo)準(zhǔn)之一?？臻g分辨率的提高，使得遙感地學(xué)分析的微觀程度和精度增加，提高和拓間分辨率的提高，使得遙感地學(xué)分析的微觀程度和精度增加，提高和拓展了應(yīng)用價值。展了應(yīng)用價值。 （2 2）時間分辨率：）時間分辨率： 進行動態(tài)監(jiān)測與預(yù)報，自然歷史變遷和動力學(xué)分析，可以利用時間進行動態(tài)監(jiān)測與預(yù)報，自然歷史變遷和動力學(xué)分析，可以利用時間差提高遙感的成象率和解象率，或更新數(shù)據(jù)庫以達到動態(tài)監(jiān)

4、測的目的。差提高遙感的成象率和解象率，或更新數(shù)據(jù)庫以達到動態(tài)監(jiān)測的目的。 （3 3）光譜分辨率：）光譜分辨率： 多波段光譜信息的利用大大開拓了遙感應(yīng)用的領(lǐng)域，也使專題研究多波段光譜信息的利用大大開拓了遙感應(yīng)用的領(lǐng)域，也使專題研究中波譜段的選擇針對性越來越強，也可以提高分析判度效果?？梢杂糜谥胁ㄗV段的選擇針對性越來越強，也可以提高分析判度效果?？梢杂糜诘匚锓诸?、制圖、遙感定量分析和應(yīng)用等等。地物分類、制圖、遙感定量分析和應(yīng)用等等。 6二、圖像處理技術(shù)二、圖像處理技術(shù) 1 1、光學(xué)圖像處理、光學(xué)圖像處理: :光學(xué)增強處理是指通過光學(xué)技術(shù)手段，對圖像進行的各種處理，如常見的圖像光學(xué)放大等。它能使圖像

5、更加清晰，目標(biāo)物更突出明顯，更適于識別和進行信息提取。隨著科學(xué)技術(shù)及光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)增強處理的方法不斷增多和完善。 光學(xué)圖像處理光學(xué)圖像處理常用的技術(shù)有：多波段彩色合成處理（光學(xué)法 、彩色像紙分層曝光法 、彩色印刷法 ）；圖像相關(guān)掩膜增強處理 （反差增強 、邊緣增強） 2 2、計算機數(shù)字圖像處理：、計算機數(shù)字圖像處理：遙感數(shù)字圖像處理是指利用計算機對遙感圖像及其資料進行的各種技術(shù)處理。它處理快捷、準(zhǔn)確、客觀，為遙感圖像的信息提取，以及遙感的定量分析研究提供了方便和基礎(chǔ)。亦為地理信息系統(tǒng)的信息及時更新和補充，提供了條件。遙感數(shù)字圖像處理已成為現(xiàn)代遙感的重要組成部分。 第一節(jié) 遙感圖像處理概述

6、71.1.遙感數(shù)據(jù)：遙感數(shù)據(jù)： 對模擬圖象進行采樣獲得數(shù)字圖象。對模擬圖象進行采樣獲得數(shù)字圖象。 模擬圖象模擬圖象：灰度和顏色連續(xù)變化；：灰度和顏色連續(xù)變化； 數(shù)字圖象數(shù)字圖象：模擬圖象經(jīng)采樣和量化：模擬圖象經(jīng)采樣和量化 后成為一幅由一系列灰度值不連續(xù)的、后成為一幅由一系列灰度值不連續(xù)的、 按行列有規(guī)律地排列的像元組成的圖象。按行列有規(guī)律地排列的像元組成的圖象。 模擬圖象到數(shù)字圖象的轉(zhuǎn)化（模擬圖象到數(shù)字圖象的轉(zhuǎn)化（A/DA/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換analogue/digitalanalogue/digital）：包括采樣和量：包括采樣和量化兩個過程：化兩個過程： 采樣采樣：位置離散化，將模擬圖象按縱橫兩方

7、向分割為若干個形狀、大小位置離散化，將模擬圖象按縱橫兩方向分割為若干個形狀、大小相同的像元，即等間隔取樣成離散值，各像元的位置其所在的行和列表示，相同的像元，即等間隔取樣成離散值，各像元的位置其所在的行和列表示，一幅圖象可以表示成一個矩陣。一幅圖象可以表示成一個矩陣。 采樣周期：采樣周期：相鄰兩個像元中心的相鄰兩個像元中心的間距間距。 香農(nóng)（香農(nóng)（ShannonShannon）采樣原理：）采樣原理：以模擬波形中所含最大頻率的倒數(shù)的以模擬波形中所含最大頻率的倒數(shù)的1/21/2為為周期進行采樣，將不產(chǎn)生信息的損失。周期進行采樣，將不產(chǎn)生信息的損失。 第二節(jié) 數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理系統(tǒng) 8 量化：量

8、化：以每個像元的平均灰度或中心部分的灰度作為該像元的灰度值以每個像元的平均灰度或中心部分的灰度作為該像元的灰度值的處理過程。數(shù)字圖象中的像元灰度值可以是整型、實型和字節(jié)型。的處理過程。數(shù)字圖象中的像元灰度值可以是整型、實型和字節(jié)型。為了節(jié)省存儲空間，字節(jié)型最常用，即每個像元亮度記錄為一個字為了節(jié)省存儲空間，字節(jié)型最常用，即每個像元亮度記錄為一個字節(jié)（節(jié)（bytebyte），），8bit8bit。 2.2.數(shù)字圖象處理系統(tǒng)：數(shù)字圖象處理系統(tǒng)： 數(shù)據(jù)輸入：各種數(shù)據(jù)格式圖象輸入、變換。數(shù)據(jù)輸入：各種數(shù)據(jù)格式圖象輸入、變換。 彩色合成：分析信息量，選擇合理的彩色合成方案。彩色合成：分析信息量，選擇合理

9、的彩色合成方案。 數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理： 校正：輻射校正、幾何校正。校正：輻射校正、幾何校正。 圖象增強：頻域和空域增強，包括彩色增強、反差增強、比值增強、圖象增強：頻域和空域增強，包括彩色增強、反差增強、比值增強、濾波等等。濾波等等。 再生（復(fù)原）：平滑等。再生（復(fù)原）：平滑等。 變換：增強變換、主成分變換。變換：增強變換、主成分變換。 分類：有監(jiān)分類、無監(jiān)分類。分類：有監(jiān)分類、無監(jiān)分類。第二節(jié) 數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理系統(tǒng) 9 制圖輸出：比例尺變換、注記、公里網(wǎng)、疊加矢量圖、圖象格式變換制圖輸出：比例尺變換、注記、公里網(wǎng)、疊加矢量圖、圖象格式變換等。等。 3.3.遙感數(shù)字圖象處理的優(yōu)點：遙感數(shù)

10、字圖象處理的優(yōu)點： 原始信息精確保存原始信息精確保存：無論拷貝多少次，原始數(shù)據(jù)都能精確保存下來；：無論拷貝多少次，原始數(shù)據(jù)都能精確保存下來； 處理的可重復(fù)性處理的可重復(fù)性：用同一種方法對同一圖象進行處理多次，都可以得：用同一種方法對同一圖象進行處理多次，都可以得到相同的效果；到相同的效果； 能充分利用遙感圖象信息能充分利用遙感圖象信息：對圖象灰度可分解為多級，可以檢測出圖：對圖象灰度可分解為多級，可以檢測出圖象的微小細(xì)節(jié)，并能對圖象信息作定量分析；象的微小細(xì)節(jié)，并能對圖象信息作定量分析； 處理周期短，速度快處理周期短，速度快：適于進行動態(tài)分析，和各種處理方法進行比較；：適于進行動態(tài)分析，和各種

11、處理方法進行比較； 處理方法多樣處理方法多樣：以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，方法廣泛；便于提取特征信息；：以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，方法廣泛；便于提取特征信息； 圖象處理的結(jié)果可以直接以數(shù)字化形式提供給用戶，或無限度可重復(fù)圖象處理的結(jié)果可以直接以數(shù)字化形式提供給用戶，或無限度可重復(fù)輸出輸出。第二節(jié) 數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理系統(tǒng) 10第三節(jié) 圖像預(yù)處理 19862003 感知和傳輸中大感知和傳輸中大氣的影響氣的影響11# 10第三節(jié) 圖像預(yù)處理傳感器平臺傳感器平臺的姿態(tài)的姿態(tài)傳感器本傳感器本身的缺陷身的缺陷12第三節(jié) 圖像預(yù)處理地形的影響地形的影響13一一. .必要性必要性: : 傳感器獲得和記錄的遙感信息是經(jīng)過概括

12、和簡化了的不傳感器獲得和記錄的遙感信息是經(jīng)過概括和簡化了的不連續(xù)的瞬時二維平面的信息，由于：連續(xù)的瞬時二維平面的信息，由于： 傳感器本身的缺陷；傳感器本身的缺陷； 平臺的姿態(tài)；平臺的姿態(tài)； 感知和傳輸中大氣的影響；感知和傳輸中大氣的影響； 地形的影響以及其它因素的干擾。地形的影響以及其它因素的干擾。 獲得的遙感數(shù)據(jù)含有光譜和幾何特征上的失真和畸變。獲得的遙感數(shù)據(jù)含有光譜和幾何特征上的失真和畸變。因此，原始的遙感數(shù)據(jù)必須經(jīng)過預(yù)處理，消除幾何和光譜畸因此，原始的遙感數(shù)據(jù)必須經(jīng)過預(yù)處理，消除幾何和光譜畸變，即通過必要步驟進行圖象復(fù)原。變，即通過必要步驟進行圖象復(fù)原。 圖像的復(fù)原圖像的復(fù)原旨在消除圖像

13、在整個成像過程中產(chǎn)生的像質(zhì)旨在消除圖像在整個成像過程中產(chǎn)生的像質(zhì)褪化和各種畸變，盡可能使圖像恢復(fù)到更接近于客觀實體的褪化和各種畸變，盡可能使圖像恢復(fù)到更接近于客觀實體的真實圖像。真實圖像。第三節(jié) 圖像預(yù)處理 14# 132 2輻射校正輻射校正 輻射校正的目的主要是消除圖像的光譜畸變，一般包括：輻射校正的目的主要是消除圖像的光譜畸變，一般包括：傳感器校正、大氣輻射校正、地形輻射校正和地物反射模型傳感器校正、大氣輻射校正、地形輻射校正和地物反射模型校正。其中，傳感器校正需要傳感器的校正參數(shù)，一般用戶校正。其中，傳感器校正需要傳感器的校正參數(shù)，一般用戶無法獲得。無法獲得。 常用的大氣校正方法有：常用

14、的大氣校正方法有： 以紅外波段的最低值校正可見光波段，回歸法和相對散射以紅外波段的最低值校正可見光波段，回歸法和相對散射模型法等。模型法等。第三節(jié) 圖像預(yù)處理 15# 143.3.幾何校正：幾何校正： 原因、目的和步驟：原因、目的和步驟： 原因：衛(wèi)星圖像的幾何性能受衛(wèi)星軌道與成像姿態(tài)的穩(wěn)定性、掃描偏原因：衛(wèi)星圖像的幾何性能受衛(wèi)星軌道與成像姿態(tài)的穩(wěn)定性、掃描偏差、地形起伏等等多種因素影響而發(fā)生幾何畸變。差、地形起伏等等多種因素影響而發(fā)生幾何畸變。 目的：經(jīng)運算處理把處于兩個坐標(biāo)空間的原圖像變換到新的圖像坐標(biāo)目的：經(jīng)運算處理把處于兩個坐標(biāo)空間的原圖像變換到新的圖像坐標(biāo)空間，得到某種歸正的投影圖，使

15、沒有任何實際地理坐標(biāo)信息的圖象空間，得到某種歸正的投影圖，使沒有任何實際地理坐標(biāo)信息的圖象變換到特征的地理坐標(biāo)空間，滿足不同類型或不同時相的遙感影像之變換到特征的地理坐標(biāo)空間，滿足不同類型或不同時相的遙感影像之間的幾何配準(zhǔn)和復(fù)合分析，以及遙感圖象與其它來源的信息的匹配。間的幾何配準(zhǔn)和復(fù)合分析，以及遙感圖象與其它來源的信息的匹配。 步驟：幾何校正分兩步，步驟：幾何校正分兩步， 粗校正：由接收部門根據(jù)遙感平臺、地球、傳感器的各種參數(shù)進行；粗校正：由接收部門根據(jù)遙感平臺、地球、傳感器的各種參數(shù)進行； 精校正：用戶根據(jù)使用目的的不同由投影及比例尺進行。精校正：用戶根據(jù)使用目的的不同由投影及比例尺進行。

16、 因此，對于用戶來說，主要需做幾何精校正。因此，對于用戶來說，主要需做幾何精校正。 幾何校正的精度直接影響專題圖的定位、面積量算及定性定量分幾何校正的精度直接影響專題圖的定位、面積量算及定性定量分析的精度。析的精度。第三節(jié) 圖像預(yù)處理 16 幾何精校正的方法和步驟：幾何精校正的方法和步驟： 方法：幾何精校正的方法很多，一般用多項式法通過地面控制點進行。方法：幾何精校正的方法很多，一般用多項式法通過地面控制點進行。 步驟：一是象元空間位置變換，二是象元灰度值的重采樣。步驟：一是象元空間位置變換，二是象元灰度值的重采樣。 位置變換：通過精確測定或量算一定數(shù)量的控制點的圖象坐標(biāo)和實際位置變換：通過精

17、確測定或量算一定數(shù)量的控制點的圖象坐標(biāo)和實際地物點的平面坐標(biāo)，建立待匹配的兩種坐標(biāo)系的對應(yīng)點關(guān)系，計算圖地物點的平面坐標(biāo)，建立待匹配的兩種坐標(biāo)系的對應(yīng)點關(guān)系，計算圖象各象元在新的坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)值；象各象元在新的坐標(biāo)空間中的坐標(biāo)值； 象元空間位置變換采用二元多項式的方法，其公式為：象元空間位置變換采用二元多項式的方法，其公式為： （1 1） 其中，其中，x, yx, y為象元原始坐標(biāo)，為象元原始坐標(biāo)，X, YX, Y為同名象元的地圖坐標(biāo)，為同名象元的地圖坐標(biāo)，n n為多項為多項式的階。式的階。 yxaLjin0iin0jij1)y, x(XyxbLjiniinjijyxY002),(第三節(jié) 圖

18、像預(yù)處理 17 一階多項式為線性變換，二階或三階多項式為非線性變換，而圖像一階多項式為線性變換，二階或三階多項式為非線性變換，而圖像 的幾何畸變很難通過簡單的線性關(guān)系來描述。多項式階數(shù)越高，所做的的幾何畸變很難通過簡單的線性關(guān)系來描述。多項式階數(shù)越高，所做的 變換越復(fù)雜，說明原圖像的扭曲程度也較大，所需選取的控制點數(shù)也越變換越復(fù)雜，說明原圖像的扭曲程度也較大，所需選取的控制點數(shù)也越 多。多項式階數(shù)與所需選取的最少控制點個數(shù)的關(guān)系為：多。多項式階數(shù)與所需選取的最少控制點個數(shù)的關(guān)系為： GCPnums=(t+1)(t+2)/2GCPnums=(t+1)(t+2)/2，其中，其中t t為多項式階數(shù)。

19、為多項式階數(shù)。 具體方法：選擇均勻分布且在影像圖與地形圖上都易確定的同名地具體方法：選擇均勻分布且在影像圖與地形圖上都易確定的同名地 物點，如小河流、溝渠交點、水庫壩的交點等，分別讀取影像圖和地形物點，如小河流、溝渠交點、水庫壩的交點等，分別讀取影像圖和地形 圖上相應(yīng)點的坐標(biāo)，建立圖上相應(yīng)點的坐標(biāo)，建立式所示的方程式并用最小二乘法求系數(shù)式所示的方程式并用最小二乘法求系數(shù)a aijij和和 b bijij，得到變換矩陣，用此矩陣把圖像坐標(biāo)空間與地形圖坐標(biāo)空間對應(yīng)起，得到變換矩陣，用此矩陣把圖像坐標(biāo)空間與地形圖坐標(biāo)空間對應(yīng)起 來。也可以通過來。也可以通過DGPSDGPS精確定位，獲得控制點的精確位

20、置坐標(biāo)。精確定位，獲得控制點的精確位置坐標(biāo)。第三節(jié) 圖像預(yù)處理 18 重采樣：確定校正后圖像上每點的亮度值。通常有三種方法：重采樣：確定校正后圖像上每點的亮度值。通常有三種方法： 鄰近元法：鄰近元法：用距離輸出象元最近的象元亮度值作為象元值。用距離輸出象元最近的象元亮度值作為象元值。 優(yōu)點：計算簡單，不丟失細(xì)節(jié)；優(yōu)點：計算簡單，不丟失細(xì)節(jié)； 缺點：具有明顯的不連續(xù)性，特別是線狀地帶常出現(xiàn)斷點或階梯狀抖動。缺點：具有明顯的不連續(xù)性，特別是線狀地帶常出現(xiàn)斷點或階梯狀抖動。 適用于分類前的采樣和定性分析。適用于分類前的采樣和定性分析。 雙線性內(nèi)插：雙線性內(nèi)插：用雙線性函數(shù)在用雙線性函數(shù)在2 2 2

21、2窗口內(nèi)窗口內(nèi)4 4個象元的灰度值進行加權(quán)線性個象元的灰度值進行加權(quán)線性 內(nèi)插。內(nèi)插。 優(yōu)點：具有平滑作用，因而不會出現(xiàn)鋸齒狀邊緣，比鄰近元法在空間上更優(yōu)點：具有平滑作用，因而不會出現(xiàn)鋸齒狀邊緣，比鄰近元法在空間上更 準(zhǔn)確；準(zhǔn)確； 缺點：較鄰近元法計算稍復(fù)雜，由于是象元亮度值的加權(quán)平均，故有低頻缺點：較鄰近元法計算稍復(fù)雜，由于是象元亮度值的加權(quán)平均，故有低頻 卷積作用，因而出現(xiàn)模糊現(xiàn)象。適用于象元大小有改變的情況。卷積作用，因而出現(xiàn)模糊現(xiàn)象。適用于象元大小有改變的情況。 立方卷積法：立方卷積法：用用1616個象元即個象元即4 4 4 4窗口內(nèi)的象元亮度值用立方函數(shù)進行加權(quán)窗口內(nèi)的象元亮度值用立

22、方函數(shù)進行加權(quán) 平均。平均。 優(yōu)點：可以比較完整地復(fù)原圖像，立方曲線加權(quán)使得圖像銳化并將噪聲優(yōu)點：可以比較完整地復(fù)原圖像，立方曲線加權(quán)使得圖像銳化并將噪聲 平滑掉；平滑掉； 缺點：計算復(fù)雜。適用于象元大小變化較大的情況。缺點：計算復(fù)雜。適用于象元大小變化較大的情況。第三節(jié) 圖像預(yù)處理19 n4、遙感數(shù)字圖像配準(zhǔn)與鑲嵌 n（1）數(shù)字圖像配準(zhǔn)）數(shù)字圖像配準(zhǔn)，主要包括以下兩種 n建立影像坐標(biāo)系與地面坐標(biāo)系之間的關(guān)系，即將具有影像坐標(biāo)系坐標(biāo)的數(shù)字影像像元賦予某一應(yīng)用坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)，如通過配準(zhǔn)建立遙感影像像元的影像坐標(biāo)與國空大地坐標(biāo)或獨立坐標(biāo)之間的關(guān)系，其作用是可以在遙感影像上直接獲得影像像元的國家大地

23、坐標(biāo)或地面坐標(biāo)。 n將多種不同比例尺、或不同分辨率、不同類型的影像配準(zhǔn)為同一個坐標(biāo)系統(tǒng)，其作用是在同一個參考系統(tǒng)下應(yīng)用不同來源的遙感影像數(shù)據(jù)。第三節(jié) 圖像預(yù)處理 20n（2）數(shù)字圖像鑲嵌）數(shù)字圖像鑲嵌 n數(shù)字圖像鑲嵌是將多幅衛(wèi)星圖像鑲嵌、拼接在一起，構(gòu)成一幅大的圖像，其方法與理論與幾何變形校正相同，但應(yīng)注意以下幾個問題： n鑲嵌之前應(yīng)首先進行數(shù)字影像配準(zhǔn)，使多幅影像的坐標(biāo)系統(tǒng)為同一參考系統(tǒng)； n被鑲嵌的影像之間應(yīng)足夠重疊度，最好不低于20%，以便保障邊緣鑲嵌后的精度； n相鄰而不同色調(diào)的圖像鑲嵌前需要進行色調(diào)與色差方面的處理。第三節(jié) 圖像預(yù)處理 21三、圖象增強三、圖象增強 1.1.目的目的:

24、 : 圖像增強是專題特征信息提取的基礎(chǔ)，是根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)對圖像做增強處圖像增強是專題特征信息提取的基礎(chǔ)，是根據(jù)應(yīng)用目標(biāo)對圖像做增強處 理，突出主要的感興趣的信息，抑制次要的不需要的信息。理，突出主要的感興趣的信息，抑制次要的不需要的信息。 2.2.方法方法: : 一般分為頻域法和空域法一般分為頻域法和空域法 頻域法增強處理：頻域法增強處理： 傅立葉變換理論：傅立葉變換理論：任何一條復(fù)雜的曲線，經(jīng)傅立葉變換，可以分解成若任何一條復(fù)雜的曲線，經(jīng)傅立葉變換，可以分解成若 干條簡單曲線（正弦波曲線），即復(fù)雜曲線可看作若干條不同頻率的正弦波曲干條簡單曲線（正弦波曲線），即復(fù)雜曲線可看作若干條不同頻率的正弦

25、波曲 線的疊加。線的疊加。 遙感圖象像元灰度值的分布曲線就是一條復(fù)雜曲線，可以分解。根據(jù)傅立遙感圖象像元灰度值的分布曲線就是一條復(fù)雜曲線，可以分解。根據(jù)傅立 葉變換理論，對一幅遙感圖象進行傅立葉變換后，將得到一個分布形式完全不葉變換理論，對一幅遙感圖象進行傅立葉變換后，將得到一個分布形式完全不 同于原圖象的變換域同于原圖象的變換域頻率域平面。原圖象上的灰度突變部分（如物體的邊頻率域平面。原圖象上的灰度突變部分（如物體的邊 緣、水陸交界處等）、圖象結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域、圖象細(xì)節(jié)及干擾噪聲等，信息大緣、水陸交界處等）、圖象結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域、圖象細(xì)節(jié)及干擾噪聲等，信息大 多集中在高頻區(qū)；原圖象上灰度變換平緩

26、的部位，如大片水體、大片平原、區(qū)多集中在高頻區(qū)；原圖象上灰度變換平緩的部位，如大片水體、大片平原、區(qū) 域概貌等信息，信息大多集中在頻率域的低頻區(qū)。域概貌等信息，信息大多集中在頻率域的低頻區(qū)。 第三節(jié) 圖像預(yù)處理 22 頻域增強的思想：頻域增強的思想： 對原始圖像的傅立葉變換頻譜進行各種改造，通過設(shè)置濾波器，使得對原始圖像的傅立葉變換頻譜進行各種改造，通過設(shè)置濾波器，使得 高頻和低頻成分的比例發(fā)生變化，突出或抑制特定頻率范圍的信息，經(jīng)過高頻和低頻成分的比例發(fā)生變化，突出或抑制特定頻率范圍的信息，經(jīng)過 傅立葉反變換得到增強了的圖像。傅立葉反變換得到增強了的圖像。 頻域增強的方法：頻域增強的方法：

27、常用的頻域增強處理方法有高通濾波、低通濾波、同態(tài)濾波以及帶通或常用的頻域增強處理方法有高通濾波、低通濾波、同態(tài)濾波以及帶通或 帶阻濾波等等。其中，帶阻濾波等等。其中， 低通濾波：讓低頻成分通過，抑制高頻成分，起到平滑去噪聲的作用；低通濾波：讓低頻成分通過，抑制高頻成分，起到平滑去噪聲的作用； 高通濾波：使圖像得到銳化處理；高通濾波：使圖像得到銳化處理； 同態(tài)濾波：用于壓縮圖像灰度的動態(tài)范圍并增強對比度。同態(tài)濾波：用于壓縮圖像灰度的動態(tài)范圍并增強對比度。 例如，要突出地形的局部變化特征，可以采用高通濾波增強技術(shù)。例如，要突出地形的局部變化特征，可以采用高通濾波增強技術(shù)。 空域法增強處理：空域法增

28、強處理： 空域增強的思想：空域增強的思想： 空域增強是在原來的圖像灰度空間上直接運算處理，通常針對像元逐個空域增強是在原來的圖像灰度空間上直接運算處理，通常針對像元逐個 進行處理。進行處理。第三節(jié) 圖像預(yù)處理 23中值濾波前中值濾波前中值濾波后中值濾波后第三節(jié) 圖像預(yù)處理 24空域增強的方法：空域增強的方法： 常用的方法包括灰度擴展、直方圖均衡化、分段線性對比度拉伸、直方常用的方法包括灰度擴展、直方圖均衡化、分段線性對比度拉伸、直方 圖匹配技術(shù)、比值增強處理、卷積濾波、圖匹配技術(shù)、比值增強處理、卷積濾波、CrispCrisp濾波和自適應(yīng)濾波等方法。濾波和自適應(yīng)濾波等方法。 其中，反差增強處理、

29、比值增強處理是常用的方法。其中，反差增強處理、比值增強處理是常用的方法。 反差增強處理：包括線性灰度擴展、對數(shù)變換、指數(shù)變換、直方圖均衡反差增強處理：包括線性灰度擴展、對數(shù)變換、指數(shù)變換、直方圖均衡 化、直方圖匹配技術(shù)等。化、直方圖匹配技術(shù)等。 線性擴展：將像元值的變動范圍按線性關(guān)系擴展到指定范圍。線性擴展：將像元值的變動范圍按線性關(guān)系擴展到指定范圍。 設(shè)原圖象的像元值為設(shè)原圖象的像元值為Z Z，其變動范圍為（，其變動范圍為（a a，b b），擴展后的像元值為），擴展后的像元值為 ZZ， 變動范圍為變動范圍為(Z(Z1 1,Z,Z2 2),),則則: : 直方圖均衡化：用特定的變換函數(shù)將不同像

30、元值區(qū)間內(nèi)的像元數(shù)進行均直方圖均衡化：用特定的變換函數(shù)將不同像元值區(qū)間內(nèi)的像元數(shù)進行均 衡處理，使整個像元值范圍內(nèi)的像元數(shù)的分布更均勻一些。衡處理，使整個像元值范圍內(nèi)的像元數(shù)的分布更均勻一些。 直方圖匹配：對直方圖進行一定的修改，使之變?yōu)槟撤N指定形態(tài)的直方直方圖匹配：對直方圖進行一定的修改，使之變?yōu)槟撤N指定形態(tài)的直方 圖。圖。 112Z)ZZ(abaZ Z第三節(jié) 圖像預(yù)處理 25線性拉伸前線性拉伸前線性拉伸后線性拉伸后第三節(jié)第三節(jié) 圖像預(yù)處理圖像預(yù)處理 26 比值增強處理：比值增強處理： 可以壓抑由于地形起伏、坡度和坡向引起的輻射變化，從而消除可以壓抑由于地形起伏、坡度和坡向引起的輻射變化，從

31、而消除 由于地形因子所造成的陰影以及大氣噪聲的影響；由于地形因子所造成的陰影以及大氣噪聲的影響； 比值變換增大了不同地物在兩個比值波段上的細(xì)微差異，使在單比值變換增大了不同地物在兩個比值波段上的細(xì)微差異，使在單 波段圖像上不易覺察的色調(diào)變化更加明顯；波段圖像上不易覺察的色調(diào)變化更加明顯； 比值法可以應(yīng)用原始圖像多個波段的信息，增加了信息量，便于比值法可以應(yīng)用原始圖像多個波段的信息，增加了信息量，便于 比較分析。特別是在地形變化劇烈的山區(qū)，比值變換可以顯示其更大比較分析。特別是在地形變化劇烈的山區(qū)，比值變換可以顯示其更大 的優(yōu)越性。的優(yōu)越性。 一般的遙感圖像處理軟件均提供了常用的圖像增強算法，用

32、戶可一般的遙感圖像處理軟件均提供了常用的圖像增強算法，用戶可 通過不同增強算法實驗和分析比較，選定最佳方案，對圖象進行增強通過不同增強算法實驗和分析比較，選定最佳方案，對圖象進行增強 處理，改善圖像質(zhì)量，增強地物和地形的識別能力，提高解譯精度。處理，改善圖像質(zhì)量，增強地物和地形的識別能力，提高解譯精度。 除了增強算法之外，還可以應(yīng)用各種變換方法提取信息，如通過除了增強算法之外，還可以應(yīng)用各種變換方法提取信息，如通過 植被指數(shù)運算進行生物量估測等。植被指數(shù)運算進行生物量估測等。 第三節(jié) 圖像預(yù)處理 27第四節(jié)多源信息復(fù)合 n多種信息源的復(fù)合是將多種遙感平臺，多時相遙感數(shù)據(jù)之間以及遙感數(shù)據(jù)與非遙感

33、數(shù)據(jù)之間的信息組合匹配的技術(shù)。復(fù)合后的圖像數(shù)據(jù)將更有利于綜合分析。 n一、遙感信息的復(fù)合 n二、遙感與非遙感信息的復(fù)合28第四節(jié) 多源信息復(fù)合 n一、遙感信息的復(fù)合 n遙感信息的復(fù)合主要指不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)的復(fù)合，以及不同時相的遙感數(shù)據(jù)的復(fù)合。 n1、不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)復(fù)合 n配準(zhǔn) 復(fù)合 n2、不同時相的遙感數(shù)據(jù)復(fù)合 n配準(zhǔn) 直方圖調(diào)整 復(fù)合 n 29第四節(jié) 多源信息復(fù)合n二、遙感與非遙感信息的復(fù)合 n1、地理數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化 n1)、網(wǎng)格數(shù)據(jù)生成 n2)、與遙感數(shù)據(jù)配準(zhǔn) n2、最優(yōu)遙感數(shù)據(jù)的選取 n3、配準(zhǔn)復(fù)合 n1)、柵格數(shù)據(jù)與棚格數(shù)據(jù) n2)、柵格數(shù)據(jù)與矢量數(shù)據(jù)30 遙感圖像解譯是專題信

34、息提取的主要步驟，通過對遙感圖像的遙感圖像解譯是專題信息提取的主要步驟，通過對遙感圖像的觀察、分析和比較，判斷和識別遙感資料所表示的地物的類型、觀察、分析和比較，判斷和識別遙感資料所表示的地物的類型、性質(zhì)，獲取感知對象的數(shù)量、質(zhì)量、空間分布特征及其演變規(guī)律。性質(zhì)，獲取感知對象的數(shù)量、質(zhì)量、空間分布特征及其演變規(guī)律。具體方法包括遙感圖象的目視解譯或計算機自動解譯分類具體方法包括遙感圖象的目視解譯或計算機自動解譯分類。 一、目視解譯一、目視解譯 目視解譯一般遵從從已知到未知，先整體后局部，從宏觀到微目視解譯一般遵從從已知到未知，先整體后局部，從宏觀到微觀，先易后難的原則，可以概略地為以下主要步驟觀

35、，先易后難的原則，可以概略地為以下主要步驟 : : 準(zhǔn)備工作：準(zhǔn)備工作： 主要是收集資料，除遙感圖象外，通常還需要工作區(qū)的地形圖主要是收集資料，除遙感圖象外，通常還需要工作區(qū)的地形圖和相關(guān)的自然、經(jīng)濟等情況，以及報告、必要的參考文獻等各種和相關(guān)的自然、經(jīng)濟等情況，以及報告、必要的參考文獻等各種資料。資料。 第五節(jié) 遙感解譯 31 圖象預(yù)判和編制專題圖略圖：圖象預(yù)判和編制專題圖略圖： 遙感圖象的初步解譯主要是經(jīng)過資料分析建立直接和間接解譯標(biāo)志，遙感圖象的初步解譯主要是經(jīng)過資料分析建立直接和間接解譯標(biāo)志，包括形態(tài)、大小、色調(diào)、陰影、紋理等等。然后在分類系統(tǒng)的指導(dǎo)下設(shè)包括形態(tài)、大小、色調(diào)、陰影、紋理

36、等等。然后在分類系統(tǒng)的指導(dǎo)下設(shè)計圖例系統(tǒng)，進行初步解譯，并把解譯結(jié)果轉(zhuǎn)繪成專題圖略圖。計圖例系統(tǒng)，進行初步解譯，并把解譯結(jié)果轉(zhuǎn)繪成專題圖略圖。 野外實況調(diào)查和地學(xué)驗證：野外實況調(diào)查和地學(xué)驗證： 根據(jù)初步解譯結(jié)果，確定野外調(diào)查路線和調(diào)查樣本，進行野外調(diào)查，根據(jù)初步解譯結(jié)果，確定野外調(diào)查路線和調(diào)查樣本，進行野外調(diào)查，驗證判讀標(biāo)志，并應(yīng)用地學(xué)分析方法解決圖象與地物間的機理關(guān)系，從驗證判讀標(biāo)志，并應(yīng)用地學(xué)分析方法解決圖象與地物間的機理關(guān)系，從而修正預(yù)判中的錯判或漏判，使得解譯結(jié)果更加客觀可靠。而修正預(yù)判中的錯判或漏判，使得解譯結(jié)果更加客觀可靠。 室內(nèi)解譯編繪成圖：室內(nèi)解譯編繪成圖： 根據(jù)預(yù)判結(jié)果和野外

37、調(diào)查資料，對全部工作區(qū)進行重新解譯，然后根據(jù)預(yù)判結(jié)果和野外調(diào)查資料，對全部工作區(qū)進行重新解譯，然后清繪成圖，在此基礎(chǔ)上進行面積量測以及其他數(shù)字統(tǒng)計特征的分析。清繪成圖，在此基礎(chǔ)上進行面積量測以及其他數(shù)字統(tǒng)計特征的分析。第五節(jié) 遙感解譯 32二、計算機自動分類：二、計算機自動分類： 與目視判讀解譯不同的是計算機自動解譯的主要依據(jù)是地物的光譜特與目視判讀解譯不同的是計算機自動解譯的主要依據(jù)是地物的光譜特 征進行統(tǒng)計判別，具體方法包括有監(jiān)分類和無監(jiān)分類方法，分類結(jié)果的可征進行統(tǒng)計判別，具體方法包括有監(jiān)分類和無監(jiān)分類方法，分類結(jié)果的可 靠性需要通過嚴(yán)格的分類精度統(tǒng)計分析以及野外調(diào)查進行驗證?？啃孕枰?/p>

38、過嚴(yán)格的分類精度統(tǒng)計分析以及野外調(diào)查進行驗證。 一般過程：一般過程：以目前常用的有監(jiān)分類為例，其過程為：以目前常用的有監(jiān)分類為例，其過程為： （1 1）遙感圖象的預(yù)處理：包括幾何校正、圖象增強、鑲嵌等等。）遙感圖象的預(yù)處理：包括幾何校正、圖象增強、鑲嵌等等。 （2 2）選擇訓(xùn)練區(qū)：對于典型地物類別，選擇訓(xùn)練區(qū)，并做標(biāo)注。）選擇訓(xùn)練區(qū)：對于典型地物類別，選擇訓(xùn)練區(qū)，并做標(biāo)注。 （3 3）分類：根據(jù)訓(xùn)練區(qū)地物的光譜統(tǒng)計特征，對整個區(qū)域進行分類判別。）分類：根據(jù)訓(xùn)練區(qū)地物的光譜統(tǒng)計特征，對整個區(qū)域進行分類判別。 （4 4）分類精度統(tǒng)計分析：通過統(tǒng)計分析獲得光譜特征統(tǒng)計意義上的分類精）分類精度統(tǒng)計分析：通過統(tǒng)計分析獲得光譜特征統(tǒng)計意義上的分類精度。度。第五節(jié) 遙感解譯 33（5 5）野外調(diào)查與地學(xué)驗證：通過調(diào)查驗證自動分類與實際地物類型的一）野外調(diào)查與地學(xué)驗證：通過調(diào)查驗證自動分類與實際地物類型的一致程度，一般應(yīng)用抽樣技術(shù)獲得地學(xué)意義上的分類精度。致程度，一般應(yīng)用抽樣技術(shù)獲得地學(xué)意義上的分類精度。 （6 6）分類圖編制：對自動分類的結(jié)果，根據(jù)專題圖成圖要求，進行著色，）分類圖編制：對自動分類的結(jié)果，根據(jù)專題圖成圖要求，進行著色，獲得彩色分類圖。獲得彩色分類圖。 一般方法：一般方法： 有監(jiān)分