遙感圖像處理第3講信息復(fù)合課件

遙感圖象處理：信息復(fù)合信息復(fù)合的概念遙感圖像的空間配準(zhǔn)遙感信息的復(fù)合遙感信息與非遙感信息的復(fù)合

2002-10-301信息復(fù)合的概念定義：信息復(fù)合是同一區(qū)域內(nèi)遙感信息之間或遙感信息與非遙感信息之間的組合匹配的技術(shù)。內(nèi)容：它包括空間配準(zhǔn)和內(nèi)容復(fù)合兩個(gè)方面，從而在統(tǒng)一地理坐標(biāo)系統(tǒng)下，構(gòu)成一組新的空間信息、一種新的合成圖象。目的：突出有用的專(zhuān)題信息，消除或抑制無(wú)關(guān)的信息，以改善目標(biāo)識(shí)別的圖像環(huán)境。2002-10-302信息復(fù)合的概念多種遙感信息各具有一定的空間分辨率、波譜分辨率與時(shí)間分辨率，各有其主要的應(yīng)用對(duì)象和特色，同時(shí)又有其在實(shí)際應(yīng)用中的局限性。如果將各種遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合與綜合分析，便可彌補(bǔ)單一信息的不足，以達(dá)到多種信息源的相互補(bǔ)充、相互印證。這樣，不僅擴(kuò)大了各信息的應(yīng)用范圍，而且大大提高了分析精度。信息復(fù)合的信息源可以是多種的，其復(fù)合并非幾種信息的簡(jiǎn)單疊加，往往可以得到原來(lái)幾種單個(gè)信息所不能提供的新信息。所以，信息復(fù)合十分有助于地學(xué)分析提取特定的信息，有助于更可靠地闡述自然環(huán)境各要素的相互關(guān)系、賦存與演變規(guī)律，滿(mǎn)足地學(xué)分析及各種專(zhuān)題研究的需要。因此，信息復(fù)合方法具有廣泛的實(shí)用意義。它是遙感地學(xué)分析中很重要的一種手段，也是目前遙感應(yīng)用分析的前沿。2002-10-303信息復(fù)合的概念信息復(fù)合的技術(shù)關(guān)鍵充分認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的地學(xué)規(guī)律。充分了解每種復(fù)合數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和適用性。充分考慮到不同遙感數(shù)據(jù)之間波譜信息的相關(guān)性引起的有用信息的增加以及噪聲誤差的增加，因此對(duì)多種遙感數(shù)據(jù)作出合理的選擇。幾何配準(zhǔn)，即解決遙感圖像的幾何畸變，解決空間配準(zhǔn)問(wèn)題。

只有對(duì)地學(xué)規(guī)律、影象特征、成象機(jī)理這三者有深刻的認(rèn)識(shí)，并把它們有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，信息復(fù)合才能達(dá)到更好地效果。2002-10-305遙感圖象處理：信息復(fù)合信息復(fù)合的概念遙感圖像的空間配準(zhǔn)遙感信息的復(fù)合遙感信息與非遙感信息的復(fù)合

2002-10-306遙感圖像的空間配準(zhǔn)信息復(fù)合的必要條件是：實(shí)現(xiàn)同一區(qū)域、不同信息地理坐標(biāo)的統(tǒng)一，即空間配準(zhǔn)。它包括：幾何糾正（略）投影變換2002-10-307遙感圖像的空間配準(zhǔn)投影變換：解析變換法是在已知原投影與新投影解析式的條件下，求得它們之間變換解析關(guān)系式。原投影新投影原、新投影關(guān)系2002-10-309遙感圖像的空間配準(zhǔn)投影變換：數(shù)值變換法在不知道原投影坐標(biāo)關(guān)系的情況下，采用多項(xiàng)式近似的方法求解。根據(jù)兩投影間選定的相應(yīng)控制點(diǎn)的坐標(biāo)組成線性方程組，用解方程組的方法或最小二乘法可求得系數(shù)。

這種變換一般不是一次進(jìn)行全區(qū)域的投影換算，而是分塊進(jìn)行，以保證變換的精度。

圖像處理軟件中一般均有現(xiàn)成的軟件程序，可以直接進(jìn)行投影變換。2002-10-3010遙感圖象處理：信息復(fù)合信息復(fù)合的概念遙感圖像的空間配準(zhǔn)遙感信息的復(fù)合遙感信息與非遙感信息的復(fù)合

2002-10-3011不同傳感器的

遙感數(shù)據(jù)復(fù)合例如TM影像有7個(gè)波段，光譜信息豐富，特別是5和7波段,SPOT數(shù)據(jù)就沒(méi)有，但SPOT數(shù)據(jù)分辨率高，全色波段可達(dá)10m，比TM的30m和SPOT多光譜傳感器的20m都高，兩者復(fù)合既可以提高新圖像的空間分辨率又可以保持較豐富的光譜信息。

復(fù)合后的圖像既保留了SPOT的空間分辨率，又保留了TM的光譜分辨率。SPOT10mTM742與SPOT復(fù)合2002-10-3013不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)復(fù)合再如，側(cè)視雷達(dá)圖像可以反映地物的微波反射特性，地物的介電常數(shù)越大，微波反射率越高，色調(diào)越發(fā)白，這種特性對(duì)于反映土壤、水體、山地、丘陵、居民點(diǎn)，以及道路、渠道等線性地物明顯優(yōu)于陸地衛(wèi)星影像，因此如將雷達(dá)影像與陸地衛(wèi)星影像復(fù)合，可以既反映出可見(jiàn)光，近紅外的反射特性，又可以反映出微波的反射特性，有利于綜合分析。2002-10-3014不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)復(fù)合針對(duì)具體問(wèn)題常常有不同的復(fù)合方案。比如研究洪水監(jiān)測(cè)，可選擇的遙感信息源有TM圖像、側(cè)視雷達(dá)圖像、氣象衛(wèi)星圖像等。用每一種圖像單獨(dú)分析時(shí)都有不理想之處。實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)合后的圖像實(shí)用性大大增強(qiáng)。因?yàn)閺牟煌畔⒃磥?lái)看，多時(shí)相的NOAA氣象衛(wèi)星圖像地面分辨率低（1.1km），但時(shí)間分辨率高，信息及時(shí)，可晝夜獲取，同步性強(qiáng)，有利于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；TM圖像光譜信息豐富，幾何性能好，空間分辨率較高，有利于分析洪水信息；側(cè)視雷達(dá)圖像較易觀察水體和線性地物，并且可全天候獲取信息，有利于實(shí)地監(jiān)測(cè)洪峰。將TM與側(cè)視雷達(dá)圖像復(fù)合，既可獲得洪水、水田、旱地情況，也可獲得大堤、水渠等線性地物情況；將TM與氣象衛(wèi)星圖像復(fù)合，可以克服云層影響和氣象衛(wèi)星分辨率低的不足。因此復(fù)合圖像在洪水監(jiān)測(cè)中更具實(shí)用意義。2002-10-3015不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)復(fù)合復(fù)合諸多復(fù)合方案中，彩色合成方法的效果比較明顯。所以應(yīng)盡可能生成三幅新圖像，分別賦予紅、綠、藍(lán)色，進(jìn)行假彩色合成。具體做法舉例：將TM與SPOT復(fù)合，選取TM三個(gè)波段4，3，2和SPOT全色波段共4個(gè)波段，復(fù)合方法1：每幅TM圖像均與SPOT圖像作逐點(diǎn)運(yùn)算，如相加、相減或相乘，或其他運(yùn)算方案，生成三幅圖像，進(jìn)行彩色合成，生成復(fù)合圖像。2002-10-3017不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)復(fù)合具體做法舉例：復(fù)合方法2：設(shè)LRTM、LGTM、LBTM分別為T(mén)M4,3,2波段的亮度值，LSPOT為SPOT全色波段的亮度值，A為權(quán)函數(shù)，則生成三幅新圖像亮度值L復(fù)為：

LR復(fù)＝A·LSPOT·LRTM/（LRTM+LGTM+LBTM）LG復(fù)＝A·LSPOT·LGTM/（LRTM+LGTM+LBTM）LB復(fù)＝A·LSPOT·LGTM/（LRTM+LGTM+LBTM）將新生成的圖像LR復(fù)、LG復(fù)、LB復(fù)分別賦予紅、綠、藍(lán)色，合成后生成復(fù)合圖像。2002-10-3018不同傳感器的遙感數(shù)據(jù)復(fù)合具體做法舉例：復(fù)合方法3：代換法。對(duì)TM的所有波段進(jìn)行主成分變換，然后用SPOT的高分辨率全色波段代換變換后的TM第1主成分。將代換后的所有波段再做一次主成分變換的反變換。這種處理方法既保持了原有TM數(shù)據(jù)的光譜分辨率，又增加了SPOT的高空間分辨率的特點(diǎn)。大大提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。對(duì)假彩色合成的任意三個(gè)波段實(shí)行HSI變換，然后用SPOT的高分辨率全色波段代換變換后的明度成分，將代換后的三個(gè)波段再做HSI到RGB的反變換，生成新的彩色合成圖大大提高了空間分辨率。2002-10-3019遙感圖象處理：信息復(fù)合信息復(fù)合的概念遙感圖像的空間配準(zhǔn)遙感信息的復(fù)合遙感信息與非遙感信息的復(fù)合

2002-10-3021遙感與非遙感信息的復(fù)合遙感信息來(lái)源于地球表面物體對(duì)太陽(yáng)輻射的反射（被動(dòng)遙感），某些波段還具有一定的穿透能力，由此可得到具有一定地表深度的信息。通過(guò)不同地物的相關(guān)性，還可間接地獲得信息，例如植被和土壤相關(guān)，通過(guò)覆蓋在土壤上的植被信息，可間接地分析出土壤的情況。還可通過(guò)不同遙感信息源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)行復(fù)合增加信息量。盡管如此，僅通過(guò)遙感手段獲取信息仍感到不夠，不能解決遇到的全部問(wèn)題，因此將地形、氣象、水文等專(zhuān)題信息，行政區(qū)劃、人口、經(jīng)濟(jì)收入等人文與經(jīng)濟(jì)信息作為遙感數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，可有助于綜合分析問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)客觀規(guī)律，提高解譯的效果，因此遙感數(shù)據(jù)與地理數(shù)據(jù)的復(fù)合也是遙感分析過(guò)程中不可缺少的手段。2002-10-3022遙感與非遙感信息的復(fù)合遙感數(shù)據(jù)是以柵格格式記錄的，而地面采集的地理數(shù)據(jù)常呈現(xiàn)出多等級(jí)，多量綱的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)格式也多樣化。因此，為了使各種地理數(shù)據(jù)能與遙感數(shù)據(jù)兼容，首先需要將獲取的非遙感數(shù)據(jù)按照一定的地理網(wǎng)格系統(tǒng)重新量化和編碼，以完成各種地理數(shù)據(jù)的定量和定位，產(chǎn)生出新的數(shù)據(jù)格式。甚至可以將其制作成與遙感數(shù)據(jù)類(lèi)似的若干獨(dú)立的波段，以便和遙感數(shù)據(jù)復(fù)合。這樣，遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)可在空間上對(duì)應(yīng)一致，又可在成因上互相說(shuō)明，以達(dá)到深入分析的目的。2002-10-3023遙感與非遙感信息的復(fù)合地理數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化與遙感數(shù)據(jù)配準(zhǔn)：地理數(shù)據(jù)生成網(wǎng)格時(shí)，網(wǎng)格所對(duì)應(yīng)的地面分辨率應(yīng)與遙感數(shù)據(jù)的地面分辨率一致。如果從地理數(shù)據(jù)無(wú)法得到與遙感數(shù)據(jù)一致的分辨率，只有用配準(zhǔn)的方法同時(shí)調(diào)整分辨率與位置。配準(zhǔn)仍采用幾何校正法，但需特別注意控制點(diǎn)選取的準(zhǔn)確性。2002-10-3025遙感與非遙感信息的復(fù)合最優(yōu)遙感數(shù)據(jù)的選取復(fù)合時(shí)的遙感數(shù)據(jù)常常只需一個(gè)或二個(gè)波段，如為使分辨率優(yōu)化，可選取SPOT數(shù)據(jù)的全色波段，當(dāng)用TM數(shù)據(jù)時(shí)，則可選用K－L變換后的前兩個(gè)波段，以達(dá)到減少數(shù)據(jù)量，保持信息量的目的。因此選取適合需要的遙感波段十分重要。配準(zhǔn)復(fù)合柵格數(shù)據(jù)與柵格數(shù)據(jù)：在完成分辨率與位置配準(zhǔn)后，多采用兩種方法：①非遙感數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)共組成三個(gè)波段，實(shí)行假彩色合成；②兩種數(shù)據(jù)直接疊加，波段之間可作加法或其他數(shù)學(xué)運(yùn)算，也可在波段之間做適當(dāng)?shù)摹芭c”、“或”等布爾運(yùn)算。2002-10-3026