遙感數(shù)字圖像處理概述課件

1、遙感數(shù)字圖像處理使用教材及參考書使用教材： 遙感數(shù)字圖像處理教程科學出版社 韋玉春、湯國安、 楊昕編著。參考書： 1 遙感與圖像解譯（第四版）電子工業(yè)出版社 2遙感應用分析原理與方法趙英時 科學出版社 3遙感導論梅安新 高等教育出版社 4遙感影像地學理解與分析周成虎等 科學出版社 5遙感圖象處理應用與分析戴昌達 清華出版社 6遙感物理徐希孺，北大出版社 7 ERDAS IMAGE遙感圖像處理方法黨安榮 清華大 學出版社教學目的 掌握和了解遙感圖像的機理遙感圖像的處理方法和過程如何從遙感數(shù)據(jù)中獲取自己所需要的信息第1講課 題： 遙感數(shù)字圖像處理概述目的要求：了解數(shù)字圖像處理的概念、遙感數(shù)字圖像處

2、理系統(tǒng)的構成、數(shù)字圖像處理的應用教學重點： 遙感數(shù)字圖像處理的應用教學難點：遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的構成教學課時：2課時教學方法：授課為主、鼓勵課堂交流本次課涉及的學術前沿：數(shù)字圖像處理的發(fā)展方向第一章 概論1.1 圖像和遙感數(shù)字圖像 1.1.1 圖像和數(shù)字圖像 圖像是對客觀存在的物體的一種相似性的、生動的寫真或描述。圖像的類別：可見圖像和不可見圖像（根據(jù)人眼的視覺可視性）物體圖像數(shù)學函數(shù)不可見的物理圖像可見的圖像光圖像照片、圖與畫可見光成像和不可見光成像 400nm700nm紫外光紅外光546.1nm435.8nm780nm單波段、多波段和超波段圖像彩色與非彩色圖像光與色圖像的類別：模擬圖像和

3、數(shù)字圖像（根據(jù)圖像的明暗程度和空間坐標的連續(xù)性） 1)模擬圖像 模擬圖像可用連續(xù)函數(shù)來描述。 其特點：光照位置和光照強度均為連續(xù)變化的。2)數(shù)字圖像 可用矩陣或數(shù)組來描述 像素或像元的屬性：具有特定的空間位置和灰度。遙感數(shù)字圖像是數(shù)字形式的遙感圖像。不同的地物能夠反射或輻射不同波長的電磁波，利用這種特性遙感系統(tǒng)可以產生不同的遙感數(shù)字圖像。三種典型地物的波譜反射特性1.1.2 遙感數(shù)字圖像1.2 遙感數(shù)字圖像處理 圖像處理 模擬圖像處理 數(shù)字圖像處理1.2.1 遙感數(shù)字圖像處理的內容 它是研究圖像的獲取、傳輸、存儲，變換、顯示、理解與綜合利用的一門嶄新學科。 根據(jù)抽象程度不同可分為三個層次：狹義

4、圖像處理、圖像分析和圖像理解。如圖1.2.1所示。 圖像分析圖像理解狹義處理高低抽象程度高層低層中層語義數(shù)據(jù)量操作對象小大符號象素目標圖 1.2.1具體而言，遙感數(shù)字圖像處理的內容包括： 圖像的數(shù)字化 圖像變換 圖像變換目的在于：處理問題簡化、有利于特征提取、加強對圖像信息的理解。 圖像變換算法很多，重點學習傅立葉變換的算法、性質和應用。 如何由一幅模擬圖像獲取一幅滿足需求的數(shù)字圖像，使圖像便于計算機處理、分析。 圖像增強 圖像的恢復與重建 介紹各種增強方法及其應用。增強圖像的有用信息，消弱噪聲的干擾。 把退化、模糊了的圖像復原.包括圖像輻射校正和幾何校正等內容。 由斷層掃描重建二、三維圖像。

5、 圖像編碼 簡化圖像的表示，壓縮圖像的數(shù)據(jù)，便于存儲和傳輸。 256K 21k 圖像分割 圖像分割是指將一幅圖像劃分為互不重疊的區(qū)域的處理。重點介紹圖像分割的方法及其應用。 二值圖像處理與形狀分析 介紹二值圖像的幾何概念、二值圖像連接成分的各種變形算法和二值圖像特征提取與分析的各種方法。 檢測或去掉小成分骨架提取 邊界提取 紋理分析 主要介紹影像紋理的概念、特征提取與分析的一些方法與應用。 圖像識別對圖像中的不同對象進行分類、描述和解譯。1.2.2遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng)概述 遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng)由硬件和軟件組成。具體分為以下幾個模塊：采集顯示存儲通信主機圖像處理軟件 獲取數(shù)字圖像的設備即采集裝置

6、。掃描儀數(shù)碼照相機數(shù)碼攝像機 （1） 圖像采集模塊 采集裝置都包括下面兩個部件：光敏感器件模/數(shù)轉換裝置（2） 圖像顯示模塊 圖像顯示的主要形式： 軟拷貝形式 硬拷貝形式 常用硬盤、軟盤、U盤、活動硬盤、光盤、磁帶等 在海量圖像存儲備份系統(tǒng)中，采用磁盤陣列、磁帶庫、光 盤塔等存儲設備。（3）圖像存儲模塊（4） 圖像通信模塊 圖像通信就是把圖像傳送到遠方終端。按傳輸圖像種類分為 靜止圖像通信，如電報、傳真和圖文電視等 活動圖像通信，如電視、可視電話等。（5）主機 以微機或工作站為主，配以圖像卡和外設構成微型圖像處理系統(tǒng)采用大型機（6） 圖像處理軟件 由系統(tǒng)管理、圖像數(shù)據(jù)管理和圖像處理模塊三部分組

7、成。常用的有ERDAS和ENVI這兩種遙感圖像處理軟件1.3數(shù)字圖像處理的發(fā)展和兩個觀點最早應用于報紙業(yè)（20世紀20年代）20世紀60年代美國利用計算機技術改善了空間探測器發(fā)回的圖像效果20世紀60年代末70年代初，圖像處理技術開始應用于醫(yī)學影像、地球遙感監(jiān)測和天文學等領域。20世紀90年代遙感數(shù)字圖像處理得到了迅速普及和發(fā)展數(shù)字圖像處理的兩種觀點：（1）離散方法在空間域內進行處理，以圖像平面本身作為參考，直接對圖像中的像素進行處理，其算法易于實現(xiàn)。（2）連續(xù)方法在頻率域內進行處理，即對傅里葉變換后產生的反映頻率信息的圖像進行處理，完成頻率域圖像處理后往往要變換至空間域進行圖像的顯示和對比。

8、1.4 基礎理論和基本知識要求 遙感數(shù)字圖像處理是多學科相互滲透的產物，它與模式識別、計算機圖形學、計算機視覺等學科既相互聯(lián)系又相互區(qū)別。圖像理解描述狹義處理計算機圖形學圖像理解客觀世界圖像(人)計算機視覺圖像符號 新技術 新工具 新理論模式識別圖像分析(轉換)1.5.1 數(shù)字圖像處理的特點 精度高 對于一幅圖像而言，數(shù)字化時不管是用4比特、8比特還是其它比特表示，只需改變計算機中程序的參數(shù)，處理方法不變。所以從原理上講不管對多高精度的數(shù)字圖像進行處理都是可能的。而在模擬圖像處理中，要想使精度提高一個數(shù)量級，就必須對裝置進行大幅度改進。 再現(xiàn)性好 不管是什么數(shù)字圖像，均用數(shù)組或數(shù)組集合表示。在

9、傳送和復制圖像時，只在計算機內部進行處理，這樣數(shù)據(jù)就不會丟失或遭破壞，保持了完好的再現(xiàn)性。而在模擬圖像處理過程中，就會因為各種干擾因素而無法保持圖像的再現(xiàn)性。1.5 數(shù)字圖像處理的特點及其應用 通用性、靈活性強 對可見圖像和不可見光圖像（如X光圖像、熱紅外圖像和超聲波圖像等），盡管這些圖像生成體系中的設備規(guī)模和精度各不相同，但當把這些圖像數(shù)字化后，對于計算機來說，都可同樣進行處理，這就是數(shù)字處理圖像的通用性。 另外，改變處理圖像的計算機程序，可對圖像進行各種各樣的處理，如上下滾動、漫游、拼接、合成、變換、放大、縮小和各種邏輯運算等，所以靈活性很高。 1.5.2 數(shù)字圖像處理的應用 數(shù)字處理圖像

10、在生物醫(yī)學 、遙感 、工業(yè) 、軍事、通信、公安等領域有著廣泛的應用。生物醫(yī)學：利用電磁波譜成像分析系統(tǒng)診斷病情。如顯微鏡圖像分析，DNA成像分析等；CT及核磁共振、超聲波、 X射線成像分析等。如三維測量可視化軟件系統(tǒng)可對各類醫(yī)學斷層圖像進行分析處理，提供診斷依據(jù)。遙感：農、林等資源的調查，農作物長勢監(jiān)測，自然災害監(jiān)測、預報，地勢、地貌測繪以及地質構造解譯、找礦，環(huán)境污染檢測等等。 RS Application in Monitoring the Changes of Landuse(1)RS Application in Monitoring the Changes of Landuse(2)1998年長江（枝城-岳陽）洪澇災害監(jiān)測工業(yè)生產：無損探傷，石油勘探，生產過程自動化（識別零件，裝配質量檢查），工業(yè)機器人研制等。軍事：航空及衛(wèi)星偵察照片的測繪、判讀，雷達、 聲納圖像處理，導彈制導，軍事仿真等。在軍事方面制作電子沙盤Landscape電子沙盤通信：圖像傳真，數(shù)字電視、網絡可視聊天、可視電話網頁動畫等。 獨特的Exact Time和Auto Balance技術語音圖像唇形同