衛(wèi)星圖像處理流程

1、衛(wèi)星圖像處理流程一.圖像預(yù)處理1.降噪處理由于傳感器的因素，一些獲取的遙感圖像中，會(huì)出現(xiàn)周期性的噪聲，我們必須對(duì)其進(jìn)行消除或減弱方可使用。(1)除周期性噪聲和尖銳性噪聲周期性噪聲一般重疊在原圖像上，成為周期性的干涉圖形，具有不同的幅度、頻率、和相位。它形成一系列的尖峰或者亮斑，代表在某些空間頻率位置最為突出。一般可以用帶通或者槽形濾波的方法來(lái)消除。消除尖峰噪聲，特別是與掃描方向不平行的，一般用傅立葉變換進(jìn)行濾波處理的方法比較方便。圖1消除噪聲前圖2消除噪聲后(2)除壞線和條帶去除遙感圖像中的壞線。遙感圖像中通常會(huì)出現(xiàn)與掃描方向平行的條帶，還有一些與輻射信號(hào)無(wú)關(guān)的條帶噪聲，一般稱為壞線。一般采用

2、傅里葉變換和低通濾波進(jìn)行消除或減圖3去條紋前5去條帶前圖6去條帶后2 .薄云處理由于天氣原因，對(duì)于有些遙感圖形中出現(xiàn)的薄云可以進(jìn)行減弱處理。3 .陰影處理由于太陽(yáng)高度角的原因，有些圖像會(huì)出現(xiàn)山體陰影，可以采用比值法對(duì)其進(jìn)行消除。二.幾何糾正通常我們獲取的遙感影像一般都是Level2級(jí)產(chǎn)品，為使其定位準(zhǔn)確，我們?cè)谑褂眠b感圖像前，必須對(duì)其進(jìn)行幾何精糾正，在地形起伏較大地區(qū)，還必須對(duì)其進(jìn)行正射糾正。特殊情況下還須對(duì)遙感圖像進(jìn)行大氣糾正，此處不做闡述。1 .圖像配準(zhǔn)為同一地區(qū)的兩種數(shù)據(jù)源能在同一個(gè)地理坐標(biāo)系中進(jìn)行疊加顯示和數(shù)學(xué)運(yùn)算，必須先將其中一種數(shù)據(jù)源的地理坐標(biāo)配準(zhǔn)到另一種數(shù)據(jù)源的地理坐標(biāo)上，這個(gè)過(guò)

3、程叫做配準(zhǔn)。(1)影像對(duì)柵格圖像的配準(zhǔn)將一幅遙感影像配準(zhǔn)到相同地區(qū)另一幅影像或柵格地圖中，使其在空間位置能重合疊加顯示。圖7圖像配準(zhǔn)前圖8圖像配準(zhǔn)后(2)影像對(duì)矢量圖形的配準(zhǔn)將一幅遙感影像配準(zhǔn)到相同地區(qū)一幅矢量圖形中，使其在空間位置上能進(jìn)行重合疊加顯示。2 .幾何粗糾正這種校正是針對(duì)引起幾何畸變的原因進(jìn)行的，地面接收站在提供給用戶資料前，已按常規(guī)處理方案與圖像同時(shí)接收到的有關(guān)運(yùn)行姿態(tài)、傳感器性能指標(biāo)、大氣狀態(tài)、太陽(yáng)高度角對(duì)該幅圖像幾何畸變進(jìn)行了校正.3 .幾何精糾正為準(zhǔn)確對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地理定位，需要將遙感數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定位到特定的地理坐標(biāo)系的，這個(gè)過(guò)程稱為幾何精糾正。(1)圖像對(duì)圖像的糾正利用已有準(zhǔn)

4、確地理坐標(biāo)和投影信息的遙感影像，對(duì)原始遙感影像進(jìn)行糾正，使其具有準(zhǔn)確的地理坐標(biāo)和投影信息。(2)圖像對(duì)地圖(柵格或矢量)對(duì)原始遙感影像進(jìn)行糾利用已有準(zhǔn)確地理坐標(biāo)和投影信息的掃描地形圖或矢量地形圖,圖9參考地形圖圖10待糾正影像圖11糾正后影像和地形圖套和效果（3）圖像對(duì)已知坐標(biāo)點(diǎn)（地面控制點(diǎn)）利用已有準(zhǔn)確地理坐標(biāo)和投影信息的已知坐標(biāo)點(diǎn)或地面控制點(diǎn)，對(duì)原始遙感影像進(jìn)行糾正，使其具有準(zhǔn)確的地理坐標(biāo)和投影信息。4.正射糾正利用已有地理參考數(shù)據(jù)（影像、地形圖和控制點(diǎn)等）和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（DEM、GDEM）,對(duì)原始遙感影像進(jìn)行糾正，可消除或減弱地形起伏帶來(lái)的影像變形，使得遙感影像具有準(zhǔn)確的地面坐標(biāo)和投

5、影信息。圖12數(shù)字正射影像圖三.圖像增強(qiáng)為使遙感圖像所包含的地物信息可讀性更強(qiáng)，感興趣目標(biāo)更突出，需要對(duì)遙感圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理。1 .彩色合成為了充分利用色彩在遙感圖像判讀和信息提取中的優(yōu)勢(shì)，常常利用彩色合成的方法對(duì)多光譜圖像進(jìn)行處理，以得到彩色圖像。彩色圖像可以分為真彩色圖像和假彩色圖像。圖13真彩色合成(TM321)圖14假彩色合成(TM432)2 .直方圖變換統(tǒng)計(jì)每幅圖像的各亮度的像元數(shù)而得到的隨機(jī)分布圖，即為該幅圖像的直方圖。一般來(lái)說(shuō)，包含大量像元的圖像，像元的亮度隨機(jī)分布應(yīng)是正態(tài)分布。直方圖為非正態(tài)分布，說(shuō)明圖像的亮度分布偏亮、偏暗或亮度過(guò)于集中，圖像的對(duì)比度小，需要調(diào)整該直方圖到正態(tài)

6、分布，以改善圖像的質(zhì)量圖15直方圖拉伸前（原圖偏暗）圖16直方圖拉伸后圖17直方圖拉伸前（原圖對(duì)比度不強(qiáng)）圖18直方圖拉伸后（線性拉伸）3 .密度分割將灰度圖像按照像元的灰度值進(jìn)行分級(jí)，再分級(jí)賦以不同的顏色，使原有灰度圖像變成偽彩色圖像，達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。圖20密度分割圖像4 .灰度顛倒（如0255）到飽和狀態(tài),灰度顛倒是將圖像的灰度范圍先拉伸到顯示設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍然后再進(jìn)行顛倒，使正像和負(fù)像互換。圖21灰度顛倒前圖22灰度顛倒后5 .圖像間運(yùn)算兩幅或多幅單波段圖像，空間配準(zhǔn)后可進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)圖像的增強(qiáng)。常見(jiàn)的有加法運(yùn)算、減法運(yùn)算、比值運(yùn)算和綜合運(yùn)算。例如：減法運(yùn)算：可突現(xiàn)出兩波段差值大的

7、地物，如紅外-紅，可突現(xiàn)植被信息比值運(yùn)算：常用于計(jì)算植被指數(shù)、消除地形陰影等。植被指數(shù)：NDVI=(IR-R)/(IR+R)圖23原始圖像圖24NDVI植被指數(shù)圖像6 .鄰域增強(qiáng)又叫濾波處理，是在被處理像元周圍的像元參與下進(jìn)行的運(yùn)算處理，鄰域的范圍取決于濾波器的大小，如3X3或5X5等。鄰區(qū)法處理用于去噪聲、圖像平滑、銳化和相關(guān)運(yùn)算圖25原始圖像圖26拉普拉斯濾波圖像（5X5）7 .主成分分析也叫PCA變換，可以用來(lái)消除特征向量中各特征之間的相關(guān)性，并進(jìn)行特征選擇主成分分析算法還可以用來(lái)進(jìn)行高光譜圖像數(shù)據(jù)的壓縮和信息融合。例如：對(duì)LandsatTM的6個(gè)波段的多光譜圖像（熱紅外波段除外）進(jìn)行主

8、成分分析，然后把得到的第1,2,3主分量圖像進(jìn)行彩色合成，可以獲得信息量非常豐富的彩色圖像。圖27第一主成分圖28第二主成分圖29第三主成分圖30第四主成分圖31第五主成分圖32第六主成分8 .K-T變換即Kauth-Thomas變換，又稱為“纓帽變換”。這種變換著眼點(diǎn)在于農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程而區(qū)別于其他植被覆蓋，力爭(zhēng)抓住地面景物在多光譜空間中的特征。目前對(duì)這個(gè)變換的研究主要集中在MSS與TM兩種遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析方面圖33第一主分量（亮度）圖34第二主分量（綠度）圖35第二主分量9 .圖像融合采用一定的算法生成一組遙感圖像信息融合是將多源遙感數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系中,新的信息或合成圖像的過(guò)程不同的

9、遙感數(shù)據(jù)具有不同的空間分辨率、波譜分辨率和時(shí)相分辨率，如果能將它們各自的優(yōu)勢(shì)綜合起來(lái)，可以彌補(bǔ)單一圖像上信息的不足，這樣不僅擴(kuò)大了各自信息的應(yīng)用范圍，而且大大提高了遙感影像分析的精度。圖36多光譜影像圖37高分辨率影像圖38融合影像（HSV融合）四.圖像裁剪在日常遙感應(yīng)用中，常常只對(duì)遙感影像中的一個(gè)特定的范圍內(nèi)的信息感興趣，這就需要將遙感影像裁減成研究范圍的大小。圖39原始影像1.按ROI裁剪根據(jù)ROI（感興趣區(qū)域）范圍大小對(duì)被裁減影像進(jìn)行裁剪。圖40按ROI（行政區(qū)）域裁剪2.按文件裁剪按照指定影像文件的范圍大小對(duì)被裁減影像進(jìn)行裁剪。3.按地圖裁剪根據(jù)地圖的地理坐標(biāo)或經(jīng)緯度的范圍對(duì)被裁減影像

10、進(jìn)行裁剪。圖41按地圖坐標(biāo)范圍裁剪五.圖像鑲嵌和勻色也叫圖像拼接，是將兩幅或多幅數(shù)字影像（它們有可能是在不同的攝影條件下獲取的）拼在一起，構(gòu)成一幅整體圖像的技術(shù)過(guò)程。通常是先對(duì)每幅圖像進(jìn)行幾何校正，將它們規(guī)劃到統(tǒng)一的坐標(biāo)系中，然后對(duì)它們進(jìn)行裁剪，去掉重疊的部分，再將裁剪后的多幅影像裝配起來(lái)形成一幅大幅面的影像。圖42鑲嵌左影像圖43鑲嵌右影像圖44鑲嵌結(jié)果影像2.影像勻色在實(shí)際應(yīng)用中，我們用來(lái)進(jìn)行圖像鑲嵌的遙感影像，經(jīng)常來(lái)源于不同傳感器、不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)，在做圖象鑲嵌時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)色調(diào)不一致，這時(shí)就需要結(jié)合實(shí)際情況和整體協(xié)調(diào)性對(duì)參與鑲嵌的影像進(jìn)行勻色。圖45勻色前影像圖46勻色后影像六.遙感信息提取遙感圖像中目標(biāo)地物的特征是地物電磁波的輻射差異在遙感影像上的反映。依據(jù)遙感圖像上的地物特征，識(shí)別地物類型、性質(zhì)、空間位置、形狀、大小等屬性的過(guò)程即為遙感信息提取。目前信息提取的方法有：目視判讀法和計(jì)算機(jī)分類法。其中目視判讀是最常用的方法。1 .目視判讀也叫人工解譯，即用人工的方法判讀遙感影像，對(duì)遙感影像上目標(biāo)地物的范圍進(jìn)行手工勾繪，達(dá)到信息提取的目的。圖47人工解譯水系2 .圖像分類是依據(jù)是地物的光譜特征，確定判別函數(shù)和相應(yīng)的判別準(zhǔn)則，將圖像所有的像元按性質(zhì)分為若干類別的過(guò)程。(1)監(jiān)督分類在研究區(qū)域選有代表性的訓(xùn)練場(chǎng)地作為樣本，通過(guò)選擇特征參數(shù)(如亮度的均