遙感圖像增強(qiáng)及光譜變換

1、1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)學(xué)習(xí)和掌握?qǐng)D像增強(qiáng)以及光譜變換的基本原理和方法。掌握空間域、輻 射域、光譜域增強(qiáng)的原理與方法步驟；掌握波段組合的原理與方法。(2)至少用一種圖像增強(qiáng)方法對(duì)圖像的一個(gè)波段進(jìn)行增強(qiáng)處理，并使用 K-L 變換進(jìn)行波譜增強(qiáng)，并驗(yàn)證變換后各個(gè)分量之間不相關(guān)。(3)通過(guò)以上操作初步掌握?qǐng)D像光譜增強(qiáng)處理以及光譜變換的過(guò)程，進(jìn)一步理解圖像增強(qiáng)中不同增強(qiáng)方法的原理以及增強(qiáng)效果的差異。2.實(shí)驗(yàn)原理遙感圖像的增強(qiáng)處理主要是指對(duì)遙感圖像在成像或傳輸過(guò)程中所造成的某 些信息衰減或降質(zhì)的一些間接恢復(fù)或補(bǔ)償處理。根據(jù)處理的空間不同，常用的 主要分為空間域增強(qiáng)和頻率域增強(qiáng)兩種類(lèi)型。空間域?yàn)V波空域?yàn)V波在方法上

2、強(qiáng)調(diào)像元與周?chē)裨g的關(guān)系，采用空間域鄰域處理的 方法，使處理像元及周?chē)裨鶇⑴c處理過(guò)程。(1)平滑濾波：平滑濾波是低頻增強(qiáng)的空域?yàn)V波技術(shù)，常用于模糊處理和抑 制噪聲。包括均值平滑和中值平滑。均值平滑是將每個(gè)像元在以它為中心的領(lǐng)域內(nèi)取平均值，作為該像元的新亮度值。其計(jì)算公式為：1 M Ng i , j(2-1)MNMXN鄰域內(nèi)的所有像元按亮度值大小排中值濾波是將以每個(gè)像元為中心的 序，用中值作為中心像元濾波后的亮度值。其計(jì)算公式為：(2-2)g i, j median f i, j , i, j M N中值濾波對(duì)去除圖像中的椒鹽噪聲，保持圖像邊緣非常有效。(2)邊緣增強(qiáng)又叫銳化。是突出地物的

3、輪廓信息，一般采用微分運(yùn)算來(lái)完成。 圖像處理中常用微分運(yùn)算方法有梯度法、拉普拉斯算子法和定向?yàn)V波方法。2.2 波譜增強(qiáng)波譜增強(qiáng)的方法就是通過(guò)空間變換的方法， 使波段間的信息得以分離或歸并，從而突出主干信息，壓縮部分冗余，以便后續(xù)的分析和解譯。K-L 變換也稱(chēng)主成分分析， 是在統(tǒng)計(jì)特征基礎(chǔ)上多維正交線(xiàn)性變換， 也是多波段圖像處理中常用的一種變換技術(shù)。 K-L 變換的原理：多光譜圖像進(jìn)行線(xiàn)性變換，即對(duì)該多光譜圖像組成的光譜空間 X 乘以線(xiàn)性變換矩陣A ，產(chǎn)生一個(gè)新的光譜空間 Y ，其表達(dá)式為：Y AX(2-3). 實(shí)驗(yàn)步驟用 ENVI 軟件打開(kāi)本次實(shí)驗(yàn)所需要的圖像，由于本次實(shí)驗(yàn)的圖像過(guò)大，所以先挑

4、選一個(gè)800*800 的工作范圍， 波段是 8 個(gè)波段。 具體操作： File - SaveFile As - TIFF/GeoTIFF選中實(shí)驗(yàn)圖像后點(diǎn)擊 Spatial Subset選擇Image后規(guī)定 范圍為800*800，選擇合適的區(qū)域后保存好圖像。首先進(jìn)行圖像增強(qiáng)。 打開(kāi)截選的 800*800*8 的圖像， 選擇 Band 1 打開(kāi)。點(diǎn)擊打開(kāi)的圖像的主窗口的 Enhance-Filter - Sharpen即可對(duì)圖像進(jìn)行銳化處 理。選擇Smooth即可對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理。選擇 Median即可進(jìn)行中值濾波。然后對(duì)圖像進(jìn)行K-L 變換。 具體操作： 通過(guò) ENVI 的菜單欄選擇Princ

5、ipalComponents - Forward PC Rotation - Compute New Statistics and Rotation.在彈 出的窗口中選中要進(jìn)行變換的圖像點(diǎn)擊OK 后選擇輸出的圖像的位置和名字。確定之后就可以得到變換之后的圖像。通過(guò)主菜單的Basic Tools - Statistics -Computer Statistics 即可驗(yàn)證 K-L 變換之后各個(gè)分量之間不相關(guān)。.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)原圖像截取的800*800的實(shí)驗(yàn)圖像如圖 4.1所示。圖4.1實(shí)驗(yàn)圖像打開(kāi)實(shí)驗(yàn)圖像的 Band 1如圖4.2所示。圖4.2實(shí)驗(yàn)圖像的Band 1對(duì)其分別進(jìn)行銳化、平

6、滑以及中值濾波輸出的圖像如圖4.3圖4.4以及圖4.5所示。圖4.3銳化之后的圖像圖4.4平滑之后的圖像。#1 Band Lsarnpl交.tilFile g*除y Fmh&rwE Took WirxlowrI 0 I E2 Ix圖4.5中值濾波之后的圖像進(jìn)彳T K-L變換之后的圖像如圖 4.6所示（以Band 1為例）圖4.6 K-L變換之后的圖像通過(guò)查看K-L變換之后的圖像的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)可以知道它的協(xié)方差矩陣、相關(guān)性矩陣和特征向 量矩陣如圖4.7.H*ri I7O|B9 29 3 3tOi uafiDu-ldi mom -j.oacoofla .oafiDiOfi a oafloi -a m口

7、口口口J 口口( DClj. *區(qū)”日:： VMIU Liui Qu ： IK I HL- Lj 1 iloolon:u n-uBa Bid i D0D04 004004 口口呼口口0 004004 口口門(mén)口口。 DOtDOt DOQDOG1 noaDoaBaud 1 -0 QQOQg w noaocia 1 QQQQ4 Dot nan q nana 004004 o 口口中口口。 0Bfljud in on neo n -o-0-ij-D ijCDCCD 0】MOMO oo ccned1o 加0口gnqd ccocnoD 口3 0CC DYlBand 4n 4in.：fia tn cc ne

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