第2章 遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件

遙感數(shù)字圖像處理與分析東華理工大學(xué)研究生課程官云蘭遙感與地理信息工程系遙感數(shù)字圖像處理與分析東華理工大學(xué)研究生課程官云蘭1第二章遙感圖像的獲取

與統(tǒng)計(jì)描述遙感圖像的獲取單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征多波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征窗口、鄰域和卷積第二章遙感圖像的獲取遙感圖像的獲取2一、遙感系統(tǒng)遙感是遙感信息的獲取、傳輸、處理以及分析判斷和應(yīng)用的過程。2.1遙感圖像的獲取遙感系統(tǒng)主要由以下四大部分組成：信息源信息獲取信息處理信息應(yīng)用一、遙感系統(tǒng)2.1遙感圖像的獲取遙感系統(tǒng)主要由以下四大部分3信息源信息源是遙感需要對其進(jìn)行探測的目標(biāo)物。任何目標(biāo)物都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性，當(dāng)目標(biāo)物與電磁波發(fā)生相互作用時(shí)會(huì)形成目標(biāo)物的電磁波特性，這就為遙感探測提供了獲取信息的依據(jù)。信息源42.信息獲取

信息獲取是指運(yùn)用遙感技術(shù)裝備接受、記錄目標(biāo)物電磁波特性的探測過程。

信息獲取所采用的遙感技術(shù)裝備主要包括遙感平臺(tái)和傳感器。遙感平臺(tái)是用來搭載傳感器的運(yùn)載工具，常用的有氣球、飛機(jī)和人造衛(wèi)星等;傳感器是用來探測目標(biāo)物電磁波特性的儀器設(shè)備，常用的有照相機(jī)、掃描儀和成像雷達(dá)等。2.信息獲取5第2章遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件63.信息處理

指運(yùn)用光學(xué)儀器和計(jì)算機(jī)設(shè)備對所獲取的遙感信息進(jìn)行校正、分析和解譯處理的技術(shù)過程。

通過對遙感信息的校正、分析和解譯處理，掌握或清除遙感原始信息的誤差，梳理、歸納出被探測目標(biāo)物的影像特征，然后依據(jù)特征從遙感信息中識別并提取所需的有用信息。3.信息處理74.信息應(yīng)用

專業(yè)人員按不同的目的將遙感信息應(yīng)用于各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的使用過程。

遙感的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，最主要的應(yīng)用有:軍事、地質(zhì)礦產(chǎn)勘探、自然資源調(diào)查、地圖測繪、環(huán)境監(jiān)測以及城市建設(shè)和管理等。4.信息應(yīng)用8遙感系統(tǒng)示意圖接收預(yù)處理用戶應(yīng)用處理分析結(jié)果、圖表輸出遙感系統(tǒng)示意圖接收預(yù)處理用戶應(yīng)用處理分析結(jié)果、圖表輸出91.傳感器的組成收集器：收集來自地物目標(biāo)輻射的電磁波能量，如透鏡組、天線。探測器：將收集的輻射能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能或電能，如感光膠片、光電管等。處理器：將探測后的化學(xué)能或電能等信號進(jìn)行處理。輸出：將獲取的數(shù)據(jù)輸出。二、傳感器收集、探測、記錄電磁波輻射能量的裝置。1.傳感器的組成二、傳感器102.傳感器的分類a.按工作方式

被動(dòng)遙感:不利用人工輻射源，而是直接接收與記錄目標(biāo)物反射的太陽輻射或者目標(biāo)物本身發(fā)射的熱輻射和微波

主動(dòng)遙感：也稱有源遙感，即遙感系統(tǒng)本身帶有輻射源。利用人工輻射源從平臺(tái)上先向目上標(biāo)發(fā)射電磁輻射，然后接收和記錄目標(biāo)物反射或散射回來的電磁波2.傳感器的分類11b.按數(shù)據(jù)的記錄方式

非成像傳感器：記錄目標(biāo)物發(fā)射或反射的電磁輻射的各種物理參數(shù)，最后資料為數(shù)據(jù)或曲線圖。如激光測距儀、微波輻射計(jì)等

成像傳感器：將接收的目標(biāo)電磁輻射信號轉(zhuǎn)換成圖像，是目前最常見的傳感器類型。b.按數(shù)據(jù)的記錄方式12c.按成像原理攝影成像攝影方式的傳感器主要是攝影機(jī)。掃描成像掃描成像的傳感器逐點(diǎn)逐行的收集信息。按掃描方式又可分為：目標(biāo)面掃描傳感器和影像面掃描傳感器。c.按成像原理131）目標(biāo)面掃描傳感器

包括光學(xué)-機(jī)械掃描儀、成像雷達(dá)等，其收集系統(tǒng)直接對目標(biāo)面（一般是地面）掃描，一點(diǎn)一行順序收集目標(biāo)面上各單位的信息，拼接一幅圖像。光學(xué)-機(jī)械掃描1）目標(biāo)面掃描傳感器光學(xué)-機(jī)械掃描14雷達(dá)成像是由發(fā)射機(jī)向側(cè)面發(fā)射一束窄脈沖，地物反射的微波脈沖（又稱回波），由無線收集后被接收機(jī)接收。成像雷達(dá)雷達(dá)成像是由發(fā)射機(jī)向側(cè)面發(fā)射一束窄脈沖，地物反射的微波脈沖（152）影像面掃描傳感器

包括電視攝像機(jī)和固體掃描儀等。這類傳感器的收集系統(tǒng)不直接對地面掃描，而是先用光學(xué)系統(tǒng)將目標(biāo)的輻射信息在靶面上聚集形成一幅影像，然后利用攝像管中的電子束對靶面掃描收集數(shù)，或依靠CCD組成的陣列進(jìn)行電子掃描來獲取數(shù)據(jù)。2）影像面掃描傳感器16空間分辨率遙感圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小。通常用像素大小、解像力或視場角、地面分辨率來表示。像素：空間分辨率越高，像素越小。解像力：用單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等的平行線的條線來表示，單位為線/毫米或線對/毫米3.傳感器的分辨率傳感器的分辨率指傳感器區(qū)分自然特征相似或光譜特征相似的相鄰地物的能力。空間分辨率3.傳感器的分辨率傳感器的分辨率指傳感器區(qū)分自然特17光譜分辨率傳感器在接收目標(biāo)輻射的光譜時(shí)能分辨的最小波長間隔。波長間隔越窄，光譜分辨率越高；波段數(shù)越多，光譜分辨率越高瞬時(shí)視場角（IFOV）：又稱為傳感器的角分辨率，它和遙感平臺(tái)高度共同決定了地面的分辨單元，即地面分辨率：像素所代表的地面實(shí)際尺寸的大小。光譜分辨率瞬時(shí)視場角（IFOV）：又稱為傳感器的角分辨率，它18第2章遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件19輻射分辨率指傳感器區(qū)分反射或發(fā)射的電磁波輻射強(qiáng)度差異的能力。在遙感圖像中，圖像的量化位數(shù)可以看作是輻射分辨率的近似表述。輻射分辨率20時(shí)間分辨率對同一地點(diǎn)進(jìn)行遙感采樣的時(shí)間間隔，即采樣的時(shí)間頻率，也稱重訪周期。時(shí)間分辨率對于動(dòng)態(tài)監(jiān)測與預(yù)報(bào)尤為重要。應(yīng)根據(jù)不同的目的，選擇不同的時(shí)間分辨率。時(shí)間分辨率21用數(shù)學(xué)方式表示圖像的基本方法有兩類：確定的表示法：寫出圖像函數(shù)表達(dá)式

對于數(shù)字圖像，則表示成矩陣或向量

統(tǒng)計(jì)的表示法：用一種平均特征來表示圖像一、遙感圖像的數(shù)字表示2.2單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征用數(shù)學(xué)方式表示圖像的基本方法有兩類：一、遙感圖像的數(shù)字表示222在圖像處理中，普遍將圖像的灰度級看作隨機(jī)變量。

用密度函數(shù)或分布函數(shù)來表示

用統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)來表示，如期望、方差、協(xié)方差等。圖像的統(tǒng)計(jì)性表示在圖像處理中，普遍將圖像的灰度級看作圖像的統(tǒng)計(jì)性表示23二、單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征大小設(shè)數(shù)字圖像基本統(tǒng)計(jì)特征直方圖二、單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征大小設(shè)數(shù)字圖像基本統(tǒng)計(jì)特征241.反映像素值平均信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)均值----像素值的算術(shù)平均值。

反映圖像中地物的平均反射強(qiáng)度一、基本統(tǒng)計(jì)特征1.反映像素值平均信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)一、基本統(tǒng)計(jì)特征25中值----圖像所有灰度級中處于中間的值。

當(dāng)圖像的灰度級為偶數(shù)時(shí)，則取中

間兩灰度級的平均值。眾數(shù)----圖像中出現(xiàn)次數(shù)最多的灰度級。

反映了圖像中分布較廣的地物的反

射能量中值----圖像所有灰度級中處于中間的值。262.反映像素值變化信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)方差----像素值與平均值差異的平方和，

反映像素值的離散程度。方差是衡量圖像信息量大小的重要度量。2.反映像素值變化信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)方差是衡量圖像信息量大小的27變差----像素最大值與最小值的差。反映圖

像灰度值的變化程度反差----又稱為對比度，反映圖像的顯示效

果和可分辨率，表示方法多種。如最大值/最小值，最大值-最小值，方差等

變差----像素最大值與最小值的差。反映圖28兩幅圖像的反差兩幅圖像的反差29第2章遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件301.定義灰度直方圖（histogram）是灰度級的函數(shù)，描述的是圖像中每種灰度級像素頻率或個(gè)數(shù)。橫坐標(biāo)是灰度級，縱坐標(biāo)是每一灰度級具有的像元素或灰度級出現(xiàn)的頻率。二、直方圖1.定義二、直方圖31數(shù)字影像最小值最大值直方圖直方圖的繪制數(shù)字影像最小值最大值直方圖直32對于數(shù)字圖像而言，實(shí)際就是圖像灰度值概率密度函數(shù)的離散化圖形。對于數(shù)字圖像而言，實(shí)際就是圖像灰度值概率密度函數(shù)的離33灰度圖像的直方圖灰度圖像的直方圖34彩色圖像的分波段直方圖彩色圖像的分波段直方圖352.性質(zhì)只能反映圖像的灰度分布規(guī)律，而不能反映

圖像像素的位置,即丟失了像素的位置信息

任何一幅特定的圖像都有唯一的直方圖與之對應(yīng)，但不同圖像可以有相同的直方圖。不同圖像具有相同的直方圖2.性質(zhì)不同圖像具有相同的直方圖36直方圖的可相加性：如果一幅圖像由若干個(gè)不相交的區(qū)域構(gòu)成，則整幅圖像的直方圖是這若干個(gè)區(qū)域直方圖之和。如果將圖像看作具有正態(tài)分布的隨機(jī)向量，則圖像直方圖的形態(tài)與數(shù)學(xué)上的正態(tài)分布的曲線形態(tài)類似。直方圖的可相加性：如果一幅圖像由若干個(gè)不相交的區(qū)域構(gòu)成，則整373.應(yīng)用①用于判斷圖像量化是否恰當(dāng)3.應(yīng)用①用于判斷圖像量化是否恰當(dāng)38②用于確定圖像二值化的閾值②用于確定圖像二值化的閾值39第2章遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件40一般來說，一幅包含大量像元的影像，其像元亮度值應(yīng)符合統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，即假定像元亮度隨機(jī)分布時(shí)，直方圖應(yīng)是正態(tài)分布的。實(shí)際工作中，若影像的直方圖接近正態(tài)分布，則說明影像中像元的亮度接近隨機(jī)分布，是一幅適合用統(tǒng)計(jì)方法分析的影像。當(dāng)觀察直方圖形態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)直方圖的峰值偏向亮度坐標(biāo)軸左側(cè)，則說明影像偏暗。峰值偏向坐標(biāo)軸右側(cè)，則說明影像偏亮，峰值提升過陡、過窄，說明影像的高密度值過于集中，以上情況均是影像對比度較小，影像質(zhì)量較差的反映。③根據(jù)直方圖形態(tài)可以大致推斷圖像質(zhì)量一般來說，一幅包含大量像元的影像，其像元亮度值應(yīng)41從直方圖形態(tài)判斷影像質(zhì)量從直方圖形態(tài)判斷影像質(zhì)量42曝光過度曝光過度43反差過于強(qiáng)烈，損失細(xì)節(jié)反差過于強(qiáng)烈，損失細(xì)節(jié)44局部曝光溢出局部曝光溢出454.累積直方圖以橫軸表示灰度級，縱軸表示每一個(gè)灰度級及其以下灰度級所具有的像素?cái)?shù)或此像素占總像素的比值，做出的直方圖。

累積直方圖可以看作是累積離散概率分布I（i)是概率密度分布4.累積直方圖I（i)是概率密度分布465.基于直方圖的統(tǒng)計(jì)參數(shù)令Z代表灰度級的隨機(jī)變量，H（zi)為對應(yīng)的直方圖，取值區(qū)間為［0，1］。定義Z均值的第N階矩：m為z的均值5.基于直方圖的統(tǒng)計(jì)參數(shù)m為z的均值47

二階矩

在使用該指標(biāo)前，應(yīng)將方差歸化到［0，1］區(qū)間可以用來表示灰度級的對比度，可以作為紋理描述的指標(biāo)。利用二階矩可進(jìn)一步定義平滑度指標(biāo)R二階矩在使用該指標(biāo)前，應(yīng)將方差歸化到［0，1］區(qū)間可以用來48

四階矩表示直方圖的偏斜度，反映圖像直方圖分布形狀偏離平均值周圍對稱形狀的程度正態(tài)分布的偏斜度為零。

三階矩表示直方圖的峰度，峰度也是反映隨機(jī)變量分布形狀的量。

正態(tài)分布的峰度為零四階矩表示直方圖的偏斜度，反映圖像直方圖分布形狀偏離49紋理一致性度量指標(biāo)：熵（圖像的平均信息量）：熵反映了圖像信息豐富程度。一幅灰度級均勻分布的圖像，其灰度范圍在[0,255]，計(jì)算該圖像的熵。

紋理一致性度量指標(biāo)：熵反映了圖像信息豐富程度。一幅灰度級均50多波段圖像間的統(tǒng)計(jì)特征反映的是波段之間的關(guān)系，它是圖像分析的重要參數(shù)，也是圖像合成方案的主要依據(jù)。

利用圖像或波段間的相關(guān)性，可以實(shí)現(xiàn)對圖像的壓縮處理，或?qū)D像信息進(jìn)行復(fù)原。2.3多波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征多波段圖像間的統(tǒng)計(jì)特征反映的是波段之間的關(guān)系，它是圖511.協(xié)方差2.相關(guān)系數(shù)

協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)是兩個(gè)基本的統(tǒng)計(jì)量，

其值越高，兩個(gè)波段圖像間的相關(guān)性越強(qiáng)。1.協(xié)方差2.相關(guān)系數(shù)協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)是兩個(gè)基本的統(tǒng)計(jì)52一、窗口對于圖像中的任意一個(gè)像素，以其為中心，按上下左右對稱所設(shè)置的像素范圍，稱為窗口。2.4窗口、鄰域和卷積窗口多為矩形，行列數(shù)多為奇數(shù)，且按行數(shù)×列數(shù)方式命名，如3×3窗口一、窗口2.4窗口、鄰域和卷積窗口多為矩形，行列數(shù)53二、

鄰域中心像素周圍的行列稱為該像素的鄰域二、鄰域54三、卷積運(yùn)算空間域上針對特定窗口進(jìn)行的運(yùn)算圖像平滑、銳化中使用的基本方法。卷積計(jì)算公式：窗口模板，也稱卷積核窗口模板是相鄰像素對中心像素影響程度的大小三、卷積運(yùn)算窗口模板，窗口模板是相鄰像素對中心像素影55第2章遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件56卷積運(yùn)算過程：對于整個(gè)圖像，從左上角開始，由左到右，由上到下按照窗口大小順序進(jìn)行遍歷卷積運(yùn)算過程：57圖像邊緣處卷積處理方法：--在圖像邊緣外側(cè)填充0或其他常數(shù)；--重復(fù)圖像邊緣的行和列，使卷積在邊緣可計(jì)算；--卷繞輸入圖像，使之成為周期性；--去掉不能計(jì)算的行和列，僅對可計(jì)算的像素進(jìn)行卷積圖像邊緣處卷積處理方法：58遙感數(shù)字圖像處理與分析東華理工大學(xué)研究生課程官云蘭遙感與地理信息工程系遙感數(shù)字圖像處理與分析東華理工大學(xué)研究生課程官云蘭59第二章遙感圖像的獲取

與統(tǒng)計(jì)描述遙感圖像的獲取單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征多波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征窗口、鄰域和卷積第二章遙感圖像的獲取遙感圖像的獲取60一、遙感系統(tǒng)遙感是遙感信息的獲取、傳輸、處理以及分析判斷和應(yīng)用的過程。2.1遙感圖像的獲取遙感系統(tǒng)主要由以下四大部分組成：信息源信息獲取信息處理信息應(yīng)用一、遙感系統(tǒng)2.1遙感圖像的獲取遙感系統(tǒng)主要由以下四大部分61信息源信息源是遙感需要對其進(jìn)行探測的目標(biāo)物。任何目標(biāo)物都具有反射、吸收、透射及輻射電磁波的特性，當(dāng)目標(biāo)物與電磁波發(fā)生相互作用時(shí)會(huì)形成目標(biāo)物的電磁波特性，這就為遙感探測提供了獲取信息的依據(jù)。信息源622.信息獲取

信息獲取是指運(yùn)用遙感技術(shù)裝備接受、記錄目標(biāo)物電磁波特性的探測過程。

信息獲取所采用的遙感技術(shù)裝備主要包括遙感平臺(tái)和傳感器。遙感平臺(tái)是用來搭載傳感器的運(yùn)載工具，常用的有氣球、飛機(jī)和人造衛(wèi)星等;傳感器是用來探測目標(biāo)物電磁波特性的儀器設(shè)備，常用的有照相機(jī)、掃描儀和成像雷達(dá)等。2.信息獲取63第2章遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件643.信息處理

指運(yùn)用光學(xué)儀器和計(jì)算機(jī)設(shè)備對所獲取的遙感信息進(jìn)行校正、分析和解譯處理的技術(shù)過程。

通過對遙感信息的校正、分析和解譯處理，掌握或清除遙感原始信息的誤差，梳理、歸納出被探測目標(biāo)物的影像特征，然后依據(jù)特征從遙感信息中識別并提取所需的有用信息。3.信息處理654.信息應(yīng)用

專業(yè)人員按不同的目的將遙感信息應(yīng)用于各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的使用過程。

遙感的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，最主要的應(yīng)用有:軍事、地質(zhì)礦產(chǎn)勘探、自然資源調(diào)查、地圖測繪、環(huán)境監(jiān)測以及城市建設(shè)和管理等。4.信息應(yīng)用66遙感系統(tǒng)示意圖接收預(yù)處理用戶應(yīng)用處理分析結(jié)果、圖表輸出遙感系統(tǒng)示意圖接收預(yù)處理用戶應(yīng)用處理分析結(jié)果、圖表輸出671.傳感器的組成收集器：收集來自地物目標(biāo)輻射的電磁波能量，如透鏡組、天線。探測器：將收集的輻射能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能或電能，如感光膠片、光電管等。處理器：將探測后的化學(xué)能或電能等信號進(jìn)行處理。輸出：將獲取的數(shù)據(jù)輸出。二、傳感器收集、探測、記錄電磁波輻射能量的裝置。1.傳感器的組成二、傳感器682.傳感器的分類a.按工作方式

被動(dòng)遙感:不利用人工輻射源，而是直接接收與記錄目標(biāo)物反射的太陽輻射或者目標(biāo)物本身發(fā)射的熱輻射和微波

主動(dòng)遙感：也稱有源遙感，即遙感系統(tǒng)本身帶有輻射源。利用人工輻射源從平臺(tái)上先向目上標(biāo)發(fā)射電磁輻射，然后接收和記錄目標(biāo)物反射或散射回來的電磁波2.傳感器的分類69b.按數(shù)據(jù)的記錄方式

非成像傳感器：記錄目標(biāo)物發(fā)射或反射的電磁輻射的各種物理參數(shù)，最后資料為數(shù)據(jù)或曲線圖。如激光測距儀、微波輻射計(jì)等

成像傳感器：將接收的目標(biāo)電磁輻射信號轉(zhuǎn)換成圖像，是目前最常見的傳感器類型。b.按數(shù)據(jù)的記錄方式70c.按成像原理攝影成像攝影方式的傳感器主要是攝影機(jī)。掃描成像掃描成像的傳感器逐點(diǎn)逐行的收集信息。按掃描方式又可分為：目標(biāo)面掃描傳感器和影像面掃描傳感器。c.按成像原理711）目標(biāo)面掃描傳感器

包括光學(xué)-機(jī)械掃描儀、成像雷達(dá)等，其收集系統(tǒng)直接對目標(biāo)面（一般是地面）掃描，一點(diǎn)一行順序收集目標(biāo)面上各單位的信息，拼接一幅圖像。光學(xué)-機(jī)械掃描1）目標(biāo)面掃描傳感器光學(xué)-機(jī)械掃描72雷達(dá)成像是由發(fā)射機(jī)向側(cè)面發(fā)射一束窄脈沖，地物反射的微波脈沖（又稱回波），由無線收集后被接收機(jī)接收。成像雷達(dá)雷達(dá)成像是由發(fā)射機(jī)向側(cè)面發(fā)射一束窄脈沖，地物反射的微波脈沖（732）影像面掃描傳感器

包括電視攝像機(jī)和固體掃描儀等。這類傳感器的收集系統(tǒng)不直接對地面掃描，而是先用光學(xué)系統(tǒng)將目標(biāo)的輻射信息在靶面上聚集形成一幅影像，然后利用攝像管中的電子束對靶面掃描收集數(shù)，或依靠CCD組成的陣列進(jìn)行電子掃描來獲取數(shù)據(jù)。2）影像面掃描傳感器74空間分辨率遙感圖像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大小。通常用像素大小、解像力或視場角、地面分辨率來表示。像素：空間分辨率越高，像素越小。解像力：用單位距離內(nèi)能分辨的線寬或間隔相等的平行線的條線來表示，單位為線/毫米或線對/毫米3.傳感器的分辨率傳感器的分辨率指傳感器區(qū)分自然特征相似或光譜特征相似的相鄰地物的能力?？臻g分辨率3.傳感器的分辨率傳感器的分辨率指傳感器區(qū)分自然特75光譜分辨率傳感器在接收目標(biāo)輻射的光譜時(shí)能分辨的最小波長間隔。波長間隔越窄，光譜分辨率越高；波段數(shù)越多，光譜分辨率越高瞬時(shí)視場角（IFOV）：又稱為傳感器的角分辨率，它和遙感平臺(tái)高度共同決定了地面的分辨單元，即地面分辨率：像素所代表的地面實(shí)際尺寸的大小。光譜分辨率瞬時(shí)視場角（IFOV）：又稱為傳感器的角分辨率，它76第2章遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件77輻射分辨率指傳感器區(qū)分反射或發(fā)射的電磁波輻射強(qiáng)度差異的能力。在遙感圖像中，圖像的量化位數(shù)可以看作是輻射分辨率的近似表述。輻射分辨率78時(shí)間分辨率對同一地點(diǎn)進(jìn)行遙感采樣的時(shí)間間隔，即采樣的時(shí)間頻率，也稱重訪周期。時(shí)間分辨率對于動(dòng)態(tài)監(jiān)測與預(yù)報(bào)尤為重要。應(yīng)根據(jù)不同的目的，選擇不同的時(shí)間分辨率。時(shí)間分辨率79用數(shù)學(xué)方式表示圖像的基本方法有兩類：確定的表示法：寫出圖像函數(shù)表達(dá)式

對于數(shù)字圖像，則表示成矩陣或向量

統(tǒng)計(jì)的表示法：用一種平均特征來表示圖像一、遙感圖像的數(shù)字表示2.2單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征用數(shù)學(xué)方式表示圖像的基本方法有兩類：一、遙感圖像的數(shù)字表示280在圖像處理中，普遍將圖像的灰度級看作隨機(jī)變量。

用密度函數(shù)或分布函數(shù)來表示

用統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)來表示，如期望、方差、協(xié)方差等。圖像的統(tǒng)計(jì)性表示在圖像處理中，普遍將圖像的灰度級看作圖像的統(tǒng)計(jì)性表示81二、單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征大小設(shè)數(shù)字圖像基本統(tǒng)計(jì)特征直方圖二、單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征大小設(shè)數(shù)字圖像基本統(tǒng)計(jì)特征821.反映像素值平均信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)均值----像素值的算術(shù)平均值。

反映圖像中地物的平均反射強(qiáng)度一、基本統(tǒng)計(jì)特征1.反映像素值平均信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)一、基本統(tǒng)計(jì)特征83中值----圖像所有灰度級中處于中間的值。

當(dāng)圖像的灰度級為偶數(shù)時(shí)，則取中

間兩灰度級的平均值。眾數(shù)----圖像中出現(xiàn)次數(shù)最多的灰度級。

反映了圖像中分布較廣的地物的反

射能量中值----圖像所有灰度級中處于中間的值。842.反映像素值變化信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)方差----像素值與平均值差異的平方和，

反映像素值的離散程度。方差是衡量圖像信息量大小的重要度量。2.反映像素值變化信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)方差是衡量圖像信息量大小的85變差----像素最大值與最小值的差。反映圖

像灰度值的變化程度反差----又稱為對比度，反映圖像的顯示效

果和可分辨率，表示方法多種。如最大值/最小值，最大值-最小值，方差等

變差----像素最大值與最小值的差。反映圖86兩幅圖像的反差兩幅圖像的反差87第2章遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件881.定義灰度直方圖（histogram）是灰度級的函數(shù)，描述的是圖像中每種灰度級像素頻率或個(gè)數(shù)。橫坐標(biāo)是灰度級，縱坐標(biāo)是每一灰度級具有的像元素或灰度級出現(xiàn)的頻率。二、直方圖1.定義二、直方圖89數(shù)字影像最小值最大值直方圖直方圖的繪制數(shù)字影像最小值最大值直方圖直90對于數(shù)字圖像而言，實(shí)際就是圖像灰度值概率密度函數(shù)的離散化圖形。對于數(shù)字圖像而言，實(shí)際就是圖像灰度值概率密度函數(shù)的離91灰度圖像的直方圖灰度圖像的直方圖92彩色圖像的分波段直方圖彩色圖像的分波段直方圖932.性質(zhì)只能反映圖像的灰度分布規(guī)律，而不能反映

圖像像素的位置,即丟失了像素的位置信息

任何一幅特定的圖像都有唯一的直方圖與之對應(yīng)，但不同圖像可以有相同的直方圖。不同圖像具有相同的直方圖2.性質(zhì)不同圖像具有相同的直方圖94直方圖的可相加性：如果一幅圖像由若干個(gè)不相交的區(qū)域構(gòu)成，則整幅圖像的直方圖是這若干個(gè)區(qū)域直方圖之和。如果將圖像看作具有正態(tài)分布的隨機(jī)向量，則圖像直方圖的形態(tài)與數(shù)學(xué)上的正態(tài)分布的曲線形態(tài)類似。直方圖的可相加性：如果一幅圖像由若干個(gè)不相交的區(qū)域構(gòu)成，則整953.應(yīng)用①用于判斷圖像量化是否恰當(dāng)3.應(yīng)用①用于判斷圖像量化是否恰當(dāng)96②用于確定圖像二值化的閾值②用于確定圖像二值化的閾值97第2章遙感圖像的獲取與統(tǒng)計(jì)描述課件98一般來說，一幅包含大量像元的影像，其像元亮度值應(yīng)符合統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，即假定像元亮度隨機(jī)分布時(shí)，直方圖應(yīng)是正態(tài)分布的。實(shí)際工作中，若影像的直方圖接近正態(tài)分布，則說明影像中像元的亮度接近隨機(jī)分布，是一幅適合用統(tǒng)計(jì)方法分析的影像。當(dāng)觀察直方圖形態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)直方圖的峰值偏向亮度坐標(biāo)軸左側(cè)，則說明影像偏暗。峰值偏向坐標(biāo)軸右側(cè)，則說明影像偏亮，峰值提升過陡、過窄，說明影像的高密度值過于集中，以上情況均是影像對比度較小，影像質(zhì)量較差的反映。③根據(jù)直方圖形態(tài)可以大致推斷圖像質(zhì)量一般來說，一幅包含大量像元的影像，其像元亮度值應(yīng)99從直方圖形態(tài)判斷影像質(zhì)量從直方圖形態(tài)判斷影像質(zhì)量100曝光過度曝光過度101反差過于強(qiáng)烈，損失細(xì)節(jié)反差過于強(qiáng)烈，損失細(xì)節(jié)102局部曝光溢出局部曝光溢出1034.累積直方圖以橫軸表示灰度級，縱軸表示每一個(gè)灰度級及其以下灰度級所具有的像素?cái)?shù)或此像素占總像素的比值，做出的直方圖。

累積直方圖可以看作是累積離散概率分布I（i)是概率密度分布4.累積直方圖I（i)是概率密度分布1045.基于直方圖的統(tǒng)計(jì)參數(shù)令Z代表灰度級的隨機(jī)變量，H（zi)為對應(yīng)的直方圖，取值區(qū)間為［0，1］。定義Z均值的第N階矩：m為z的均值5.基于直方