04第三章 遥感技术光学基础
遥感的光学基础
颜色立体
颜色立体
• HSV模型
• • • •
青
绿
黄
红 蓝
– H：色调
用角度量表示 范围从0到360度 红绿蓝分别相隔120度 互补色分别相差180度
品红
– S：饱和度
– V：明度
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• 表示所选颜色纯度和该 颜色最大纯度之比 • 范围从0到1 • S=0时，只有灰度
邱永红
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彩色相片成像原理
三层感光原理
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邱永红
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三层感光原理
彩色数码相机成像原理
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邱永红
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彩色红外成像原理
单波段
彩色红外相片
三波段
2017/7/24
邱永红
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彩色红外相片
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邱永红
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彩色红外相片
2017/7/24
邱永红
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黑白影象与彩色影象
• 彩色影象
– 真彩色(true color)：红绿蓝三波段合成 – 假彩色(false color)：真彩色之外的其它 彩色合成方案 – 伪彩色(pseudo color)
• 灰度图象的彩色显示 • 将不同的灰度值赋予不同的颜色显示
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邱永红
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黑白影象与彩色影象
• 真彩色影象
– 红绿蓝三波段合成
邱永红
TM741
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绿—> B
红—> G
红外—> R 各种地物在影 象上的颜色？
2017/7/24 邱永红 32
黑白影象与彩色影象
• 伪彩色影象
遥感应用知识体系-地物波谱特性与遥感光学基础
量互相关。反射总量是叶内水分含
量以及叶片厚度的函数。
由于植物叶子内水的强烈吸收，在 1.45 μm ，1.95 μm ，2.7 μm处有吸 收带。
植被 (Vegetation)
植被 (Vegetation)
归一化植被指数
NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，检测植被生长状态、植被 覆盖度和消除部分辐射误差。 为什么NDVI检测植被有效？ 健康的绿色植被在NIR和R的反射差异比较大，原因 在于R对于绿色植物来说是强吸收的，NIR则是高反 射高透射的。所以NDVI越大，植被长势越好。
瑞利准则
当相位差小 即
光滑表面。
4
h
，两波偏于相重合，则呈反射为主、 8 cos
4
h 8 cos
增大， 增大， 有利于形成光滑表面。
减小， 减小，有利于形成粗糙表面。
对于可见光， 在 m 范围内，所有地物都是粗糙面，而对 在 cm 到 m 之间，地物表面呈粗糙与光滑临界状态。 于微波，
在近红外波段，植被的反射光谱取决于叶片内部的细
胞结构。
0.7 μm 1.3 μm ：吸收能量少，反射来自叶片内部结 构，形成强反射。 因叶片内部结构差别大，植被在近红外的反射差异比 可见光区域大，所以在近红外波段内测量植物的反射 率来区别不同的植物。
在短波红外波段
植物基本上吸收或反射电磁波能量， 透射很少。 植物的光谱特性受叶片总含水量的 控制，叶片的反射率与叶内总含水
• 光谱反射率：地物对应于某个波长电磁波的反射率。 • 反射波谱: 地物的反射系数（率）随入射波长的变化
规律叫做该地物的反射波谱。
遥感考点总结
第一章遥感概述一、遥感概念遥感(Remote Sensing)泛指对地表事物的遥远感知。
遥感定义：是从远处探测感知物体，也就是不与目标对象直接接触的情况下，通过某种平台上装载的传感器获取其特征信息，然后对所获取信息进行提取、判定、加工处理及解译应用的综合性技术。
二、遥感的分类按遥感平台分类：近地面遥感；航空遥感；航天遥感。
按传感器的探测波段分类：紫外0.05-0.38；可见光0.38-0.76；红外0.76-1000微米；微波1mm-10m；多波段遥感按传感器工作方式分类：主动遥感；被动遥感。
按遥感资料获取方式：成像遥感；非成像遥感获得信号是曲线、数据。
按波段宽度及波谱的连续性：高光谱遥感；常规遥感。
按应用领域分类：陆地遥感、海洋遥感；农业遥感；城市遥感……三、遥感的特点宏观观测，大范围获取数据(…)。
动态监测，更新快(…)。
技术手段多样，信息量大(…)。
应用领域广，经济效益高(…)。
局限性(…)。
四、遥感数据的应用领域林业：清查森林资源、监测森林火灾和病虫害。
农业：作物估产、作物长势及病虫害预报。
水文与海洋：水资源调查、水资源动态研究、冰雪监控、海洋渔业。
国土资源：国土资源调查、规划和政府决策。
气象：天气预报、气候预报、全球气候演变研究。
环境监测：水污染、海洋油污染、大气污染、固体垃圾等及其预报。
测绘：航空摄影测量测绘地形图、编制各种类型的专题地图和影像地图。
城市：城市综合调查、规划及发展。
考古：遗址调查、预报。
地理信息系统：基础数据、更新数据。
五、遥感技术系统组成1、遥感平台；遥感平台(Remote Platform)是安放遥感仪器的载体，包括气球、飞机、人造卫星、航天飞机以及遥感铁塔等。
按遥感平台的高度不同，遥感分为近地遥感（150m以下）、航空遥感（80 km以下的平台，包括飞机和气球）和航天遥感等。
2、遥感器；遥感器或传感器( Remote Sensor)是接收与记录地表物体辐射、反射与散射信息的仪器。
遥感技术基本原理
遥感技术基本原理
遥感技术基本原理可分为以下几个方面：
1. 电磁辐射原理：遥感技术利用传感器测量地球表面反射、辐射或发射的电磁辐射。
根据不同波长范围的辐射，遥感可分为光学遥感、红外遥感和微波遥感等。
2. 辐射能量与物体相互作用：物体在接收到辐射能量后，会发生不同的反射、散射、吸收和发射现象。
通过测量这些现象，可以推断出地表物体的特性和状况。
3. 数字图像处理：遥感数据一般以数字图像的形式存储。
数字图像处理技术用于提取、增强和解译遥感图像中的信息，包括图像融合、分类、变换等。
4. 地球表面特征的预测和解译：通过遥感技术获取的数据，结合地物特征、统计学方法等，可以对地球表面的特征进行预测、解译和分析，如土地利用覆盖、植被分布、水资源等。
5. 地学模型与遥感数据的集成：遥感技术与地学模型的集成，可通过模型求解来推断遥感数据所反映的地球表面现象，如气候变化、地表沉降等。
6. 数据获取与传输技术：遥感技术依赖于卫星、飞机等平台获取数据，并通过无线传输技术将数据传输到地面站和数据中心，进行处理和存储。
通过了解和应用上述原理，遥感技术可以广泛应用于环境监测、资源调查、灾害监测、农业管理等领域，为人类社会的可持续发展提供重要支持。
《遥感技术》课件
城市规划
遥感技术可以帮助城市规划师获取详细的土 地利用信息，优化城市发展规划。
环境保护
通过遥感技术，我们可以监测森林覆盖率、 水质污染等环境因素，并采取相应措施进行 保护。
自然灾害监测
遥感技术可以用于监测地震、洪水、火灾等 自然灾害，提前预警并采取救援措施。
遥感技术的基本原理
遥感技术的基本原理就是利用传感器接收地球表面反射或辐射的电磁波谱， 并将其转换成可视化的图像或数据，以用于分析和解译。
遥感技术的数据获取与处理
1
数据获取
通过卫星、飞机或其他遥感平台获取地球表面的图像和数据。
2
数据预处理
对原始数据进行校正、大气校正等预处理，以消除误差。
3
图像解译
利用图像处理算法和人工解译方法，将图像转化为有用的地理信息。
4
数据分析
通过统计分析和模型建立等方法，对遥感数据进行进一步分析和解释。
遥感技术未来的发展趋势
超高分辨率
未来的遥感技术将实现更高的 分辨率，提供更详细的地表信 息。
新技术应用
无人机、深度学习等新技术将 进一步改进和拓展遥感技术的 应用。
可持续发展
遥感技术将更多地应用于环境 保护、气候变化研究等可持续 发展领域。
总结与展望
通过这个PPT课件，我们对遥感技术有了更全面的了解。随着技术的不断进步， 遥感技术在各个领域的应用将会更加广泛，为我们探索地球和解决问题提供 有力支持。
《遥感技术》PPT课件
在这个PPT课件中，我们将介Байду номын сангаас遥感技术的基本概念、发展历程、应用领域、 基本原理以及数据获取与处理方法，同时还将展望遥感技术的未来发展趋势。
遥感技术简介
遥感概论 第三章 遥感的光学基础
加色法与减色法
RGB 相加混色 000 001 010 011 100 101 110 111
CMY 相减混色 111 110 101 100 011 010 001 000
对应色彩
第三章 遥感光学基础
➢颜色性质和颜色立体 ➢加色法和减色法
第一节 颜色性质和颜色立体
❖ 人们热常看到的太阳光是白色的，但实际上它是由 各种光波组成的。我们见到的是可见光谱，它是由 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组合而成的。
❖ 当太阳光照射到地物时，由于地物具有的光谱特性 不同，它吸收、反射、辐射太阳光的能力不同，便 反映出各种各样的颜色。
光和颜色
❖ 颜色对比:在视场中相邻区域的不同颜色的相互影响。 ❖ 颜色对比受视觉影响很大。例如，在一张品红的背景
上放一小块白纸或灰纸，用眼睛注视白纸几分钟，白 纸就表现出绿色。如背景是黄色，白纸灰出现蓝色。 这便是颜色对比的效果。 ❖ 两种颜色互相影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的 补色变化（绿是品红的补色， 蓝是黄的补色）。在两种 颜色的边界，对比现象更为明显。
减色法
✓减色法中黄色染料是由于吸收了白光 中的蓝光，反射红光和绿光的结果：黄=白-蓝；品红 染料由于吸收了白光中的绿光，反射红光和蓝光的结果： 品红=白-绿；青染料是由于吸收了白光中的红光，反 射蓝光和绿光的结果：青=白-红。 ✓品红与黄染料混合叠印时呈红色：品红+黄=白-（绿 +蓝）=红；品红与青染料混合叠印时呈蓝色：品红+ 青=白-（绿+红）=蓝；黄与青染料混合叠印时呈绿色： 黄+青=白-（蓝+红）=绿；品红、黄、青染料叠印时 呈黑色：黄+青+红=黑。
亮
暗
“明度”有时称亮度(视亮度,Brightness, Illumination，
第3章_遥感基础
感。 x射线(x-ray)：0.1nm-10nm，完全被大气层吸收，不能用于 遥感。 紫外线(UV)：0.01-0.4μ m，<0.3μ m被吸收。0.3-0.4μ m称 为射影紫外 可见光：0.4-0.76 μ m，鉴别物质特征的主要波段；是遥感 最常用的波段。分不同波段摄影或扫描。 红外线(IR)：0.76-1000 μ m。为了应用方便，又分为近红 外0.76-3.0 μ m,类似于可见光，称为反射红外，中红外 3.0-6.0 μ m；远红外6.0-15.0 μ m；超远红外15-1000 μ m。 （近红外又称反射红外；中红外和远红外又称热红外。 微波：1mm-1m。全天候遥感；有主动与被动之分；具有穿透 能力；发展潜力大。可继续分为：K、X、C、S、L、P波段。
测
6
§3.1.2 遥感技术过程及系统
遥感技术系统：是一个从地面到空中直至空间；从
信息收集、存储、传输处理到分析判读、应用的完整技 术系统。
遥感技术系统的组成
遥感基础研究：对电磁波特性(注意测定和应用问题)、
信息获取、传输和处理技术的试验研究。
遥感数据获取：中心工作。遥感平台和传感器。 遥感信息处理：处理的原因、方法（常规、遥感数据
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遥感应用从内容上可以概括为：
资源调查与应用、环境监测评价、区域 分析规划及全球宏观研究四大领域。 气象卫星系列、海洋卫星系列、资源与 环境卫星系列和军事侦察及测绘卫星系 列。
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3.2.1 电磁波与电磁波谱
13
第04讲 遥感物理基础之三_地球辐射与地物波谱
3）中红外波段3.0－5.0μm，3.5－4.2μm和4.6－5.0μm； •（ 地球大气对太阳辐射的传输影响有吸收作用、散 1、选择大气窗口。 电磁波通过地球大气层时较少被反射、吸收或散射，透 2 、认识大气传输对遥感图像判读的影响：①大气散射使短 射作用、反射作用和折射作用。 （ 4 ）远红外波段8.0－14.0μm； 过率较高的波段，称为大气窗口。
（一）太阳辐射与地表的相互作用
（二）地表自身的热辐射 （三）地物波谱特征
本节主要内容
• 地表物体的辐射 可见光与近红外波段遥感图像上的信息来自地物反射特 •◆地物波谱曲线（反射波谱、发射波谱） 水是低反射体，纯净水的反射率随波长增加而减小。水体在蓝绿光波段 性。 •地物波谱：物体在同一时间、空间条件下，其发射、反射、 有较强反射，在其它可见光波段吸收都很强，至红外几乎全部被吸收。 ◆典型地物的波谱特征 中红外波段遥感图像上既有地表反射太阳辐射的信息， 也有地球自身热辐射的信息。 水体波谱特征 •吸收和透射电磁波的特性是波长的函数，以横坐标代表波 地物波谱的时空效应 反射波谱：是某物体的反射率（或反射辐射能）随波长变
土壤波谱特征
粉砂土壤不同含水量情 土壤波谱特征基本的影响因素有腐殖质和 况下光谱反射率曲线图 ◆土壤表面反射光谱曲线比较平滑，没有明显的峰谷。一般情 氧化铁的含量、湿度、粒度大小、矿物成 况下，土质越细反射率越高，有机质含量越低，反射率越高， ◆土壤含水量对土壤反射光谱曲线的影响土壤含水量增加，土 分、盐分和表土结构。 土壤含水量越低反射率越高。土壤反射波谱曲线呈比较平滑的 壤的反射率就会下降，在水的各个吸收带（ 1.4、1.95、2.7微 ◆土壤波谱还受土壤理化参数（盐分类型，含量，碱化度等） 特征，在不同光谱的遥感影像上，土壤的亮度区别不明显。 米处），反射率的下降尤为明显。 的影响。从 0.4-1.05μm波谱曲线在总轮廓上是上升的，盐渍 ◆土壤基岩上的风化残积物，因颗粒细，反射波谱与基岩相似。 ◆不同质地的土壤，其波谱反射率是不同的，如粉沙反射波谱 土的反射率要比非盐渍土高的多，并随着盐渍程度的加重，曲 干燥残积土的反射率要比基岩高，当残积土比较湿润时，其反 曲线整体都高，腐殖土则最低，反射率在0.1左右。反射率与 线向上平移。 射率则比湿润基岩的低。 机械组分有关。 返回
遥感光学基础
§3·1 颜色性质和颜色立体 一、光和颜色 电磁波谱中0.38μm至0.76μm的波段称作可见光
谱。这是因为这一区间的电磁辐射能够引起人的视觉。如 0.7μm 为 红 色 ， 0.58μm 为 黄 色 ， 0.51μm 为 绿 色 ， 0.47μm为蓝色等，这一部分加上紫外和红外部分来自 于原子与分子的发光辐射，称为光学辐射，但一般情况下， 紫外线产生疼痛感，红外线产生灼热感，都不会使人的视 觉产生如颜色、形状等的视觉印象。严格地说，只有能够 被眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才是可见辐射或 可见光，简称光。
常利用颜色的减法混合。例如遥感里常用的色彩摄影、彩色印刷等 都是颜色法的原理。
（二）、减法三原色
图3·8中减法中的三原色采用了加法三原色的补色， 即黄色、品红色和青色。采用理想模型即白光由红、绿、 蓝三色组成来理解，可以认为当使用黄色滤光片时，将黄 色波长附近的红、绿段透过（透过率高）而将远端的蓝色 吸收（透过率低），便形成减蓝色即黄色。这种滤光片控 制了蓝色透过。同样地，减绿滤色片吸收绿色生成品红色， 减红滤色片吸收红色生成青色（图3·8）。实际生活中用 减色法的实例也很多，如作彩色涂料将三色叠加时，由于 光线依次通过减红、减绿、减蓝层而成黑色。只有当涂料 浓度不够，减得不彻底时才会出现灰白色，但这仍旧是减 色法而不是加色法。
在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色 对比。颜色的对比受视觉影响很大，例如：在一块品红的 背景上放一小块白纸或灰纸，用眼睛注视白纸中心几分钟， 白纸会表现出绿色。如果背景是黄色，白纸会出现蓝色。 这便是颜色对比的效果。两种颜色互相影响的结果，使每 种颜色会向影响色的补色变化（绿是品红的补色，兰是黄 的补色, 见§3·2）。在两种颜色的边界，对比现象更为 明显。
遥感方面知识点总结
遥感方面知识点总结一、遥感的基本原理遥感的基本原理是利用电磁波与地物之间的相互作用来获取地球表面信息。
地球表面上的各种地物会通过反射、辐射和散射等方式与入射的电磁波相互作用，不同的地物对电磁波的反射、辐射和散射特性也不同，因此可以通过遥感平台获取的电磁波数据来识别、分类和分析地球表面上的各种地物。
1. 光学遥感原理光学遥感是利用可见光、红外光等电磁波来获取地球表面信息的一种遥感方法。
在光学遥感中，遥感平台会携带光学传感器，通过接收来自地球表面的太阳辐射和地球辐射，来获取地球表面的图像数据。
光学遥感可以获取高分辨率的地表图像，对地物的特征进行精细化的识别和分析。
2. 雷达遥感原理雷达遥感是利用雷达系统发送微波信号，并通过接收微波信号的回波来获取地球表面信息的一种遥感方法。
在雷达遥感中，遥感平台会携带雷达传感器，通过发射微波信号，并接收地面目标反射回来的信号，来获取地球表面的图像数据。
雷达遥感可以在多云天气下获取地表信息，对地面地形、植被等特征进行有效的识别和分析。
3. 热红外遥感原理热红外遥感是利用地球表面目标的热辐射来获取地球表面信息的一种遥感方法。
在热红外遥感中，遥感平台会携带热红外传感器，通过接收地面目标的热辐射，来获取地球表面的图像数据。
热红外遥感可以通过地面目标的热辐射特征，对地表信息进行识别和分析。
二、遥感数据的处理方法遥感数据的处理方法包括遥感图像的预处理、信息提取和信息分析等步骤，对遥感数据进行有效的处理可以提高地表信息的获取和利用效率。
1. 遥感图像的预处理遥感图像的预处理是指对遥感图像进行校正、配准和辐射校正等处理，以保证遥感图像的质量和准确性。
在遥感图像的预处理中，需要进行大气校正，地形校正，影像配准等处理，以提高遥感图像的信息质量。
2. 遥感信息的提取遥感信息的提取是指通过遥感数据进行地表信息的分类、识别和提取等处理，对地表信息进行量化和分析。
在遥感信息的提取中，需要进行地物分类、植被指数提取、土地利用类型提取等处理，以获取地表信息的定量化数据。
遥感概论期末复习
第一章、遥感概述一、遥感：是以中国远离目标，在不与目标直接接触的情况下，通过某种平台上装载的传感器获取其特征信息，然后对所获取的信息进行提取、判定、加工处理及应用分析的综合性技术。
二、遥感数据采集的环节：太阳辐射——地物反射——传感器接收三、遥感探测的特点：（一）宏观观测，大范围获取数据资料（二）动态监测。
快速更新监控范围数据（三）技术手段多样，可获取海量信息（四）应用领域广泛，经济效益高四、遥感的分类（一）按工作平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感（二）根据电磁波工作波段：紫外遥感（–）、可见光遥感（–）红外遥感（）、微波遥感（1mm – 1m）（三）根据工作原理：主动式遥感、被动式遥感（四）根据资料的获取方式：成像遥感与非成像遥感。
（五）根据波段宽度及波谱的连续性：高光遥感和常规遥感。
（六）根据应用领域：环境遥感、农业遥感、气象遥感、海洋遥感等。
五、遥感卫星地面站：是一个复杂的高技术系统，它用于接收、处理、存档和分发各类遥感卫星数据，并进行卫星接收方式、数据处理方法及相关的技术研究，它运行的系统主要包括：接收站、数据处理中心和光学处理中心。
作用：（一）数据的传送与接收；（二）数据加工六、现代遥感技术发展的趋势（一）多分辨率多平台遥感并存，空间、时间、和光谱分辨率普遍提高（二）新型传感器不断涌现，微波遥感、高光谱遥感迅速发展（三）遥感的综合应用不断深化（四）商业遥感时代的到来第二章、遥感电磁辐射基础一、电磁波：是电磁振动的传播，也称电磁辐射。
当电磁电磁振荡进入空间时，变化的磁场激发了变化了的电场，使电磁振荡在空间传播，形成了电磁波。
（一）电磁波的特性：1.二象性，即波动性和粒子性；2.电磁波具有和光波相同的特性；3.电磁波在真空中的传播速度为光速；4.电磁波在传播过程中遇到气体、液体和固体介质时会发生一系列现象；5.电磁波是横波。
（二）电磁波谱：以频率从高到低或波长从短到长排列可划分为：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波。
《遥感技术基础》课件
遥感技术基础课程的PPT课件，涵盖了遥感技术的概述、图像种类与分辨率、 解译方法、预处理等内容，以及其在资源与环境、城市规划与管理、农业、 地质矿产勘探、水利工程、交通运输、气象与环境监测、灾害监测与预警、 国土资源调查等领域中的应用。
遥感技术基础概述
1 遥感概念
2 遥感技术的分类
空间分辨率
空间分辨率是指遥感图像每个像元所对应的地面面积，决定了图像中可分辨的最小物体。
遥感图像的解译方法
监督分类
监督分类是根据训练样本进行 的遥感图像分类方法，可以较 准确地识别地物。
变化检测
利用多时相遥感图像进行变化 检测，可用于监测城市扩张、 森林枯萎等环境变化。
目标检测
通过遥感图像分析技术，可以 自动识别和提取特定的目标， 如建筑物、道路、水体等。
遥感技术在资源与环境领域中的应用
1 土地利用与覆盖变化监测
2 森林资源调查与监测
通过遥感技术，可以监测土地的利用与覆 盖变化，实现土地资源的合理规划与管理。
利用遥感技术，可以进行森林资源调查与 监测，提高森林资源的保护与可持续利用。
3 水资源与湿地保护
4 环境污染监测
遥感技术可以监测水资源的动态变化，评 估湿地的健康状况，提供水资源管理的决 策支持。
通过遥感技术，可以实时监测环境污染源、 污染程度，提供环境保护的依据。
遥感技术在城市规划与管理中的应用
城市规划
遥感技术可以提供大范围的城 市地物信息，辅助城市规划与 土地利用决策。
城市增长监测
利用遥感技术，可以监测城市 的扩张与增长，预测未来的城 市发展趋势。
城市热岛效应
通过遥感技术，可以研究城市 的热岛效应，提供城市热环境 的优化策略。
《遥感信息光学》课件
遥感信息光学在各领域的应用
资源调查
环境监测
利用遥感信息光学技术，可以对土地、森 林、水域等资源进行调查和评估，为资源 管理和开发提供科学依据。
遥感信息光学技术可以对大气、水体、土 壤等进行监测，及时发现环境污染和生态 破坏问题，为环境保护提供支持。
城市规划
灾害监测
遥感信息光学技术可以为城市规划提供空 间信息和数据支持，帮助规划师更好地了 解城市空间布局和土地利用情况。
遥感信息光学技术可以对地震、洪涝、火 灾等灾害进行监测和预警，为灾害救援和 防灾减灾提供支持。
02
遥感信息光学的基本原理
电磁波与光谱
01
02
03
电磁波的波长范围
从短波的X射线到长波的 无线电波，不同波长对应 不同的光谱。
遥感信息的解译与分类
解译标志
根据不同地物在遥感图像上表现 出的色调、纹理、形状等特征，
进行地物识别和解译。
分类方法
基于解译标志，采用监督分类、非 监督分类等方法对遥感图像进行地 物分类。
精度评价
对分类结果进行精度评价，不断优 化分类算法和参数，提高分类精度 。
03
遥感信息光学的主要技术与方 法
卫星遥感技术
遥感信息的光学与数字融合
遥感信息的光学与数字融合是指将光 学技术和数字技术相结合，实现遥感 数据的快速获取、处理和分析。
数字技术的引入可以提高遥感数据的 处理速度和精度，同时也可以降低对 硬件设备的要求，提高遥感技术的实 用性和可推广性。
遥感信息的光学与地学融合
遥感信息的光学与地学融合是指将遥感技术与地学相结合，利用地学知识对遥感 数据进行解释和分析。
遥感光学基础
相互影响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的补色变化。在两种颜色 的边界，对比现象更为明显。因此，颜色的对比会 产生不同的视觉效果。
（二）颜色的性质
• 所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其 他波长吸收的结果。
• 颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。
➢中间垂直轴代表 明度 ；
➢中间水平面的圆 周代表色调；
➢圆周上的半径大 小代表饱和度。
• 孟赛尔颜色立体
➢ 中轴代表无色彩的 明度等级；在颜色 立体的水平剖面上 是色调；颜色离开 中央轴的水平距离 代表饱和度的变化。
二、加色法与减色法
颜色相加原理
① 三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其 余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比 例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之为三 原色。红、绿、蓝。
第三章 遥感光学基础
本章主要内容 • 颜色性质和颜色立体 • 加色法与减色法 • 黑白影像与彩色影像
一、颜色性质和颜色立体
• 颜色视觉 • 颜色性质 • 颜色立体
（一）颜色视觉
• 亮度对比和颜色对比
➢ 亮度对比：对象相对于背景的的明亮程度。改
变对比度，可以提高图象的视觉效果。
C=（L对象-L背景）/L背景
② 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两 种颜色就称为互补色。黄和蓝、红和青、绿和品 红。
色度图
可以直观地表现颜色相加的原理,更准确地表 现颜色混合的规律。研究表明，所有光谱色混 合时，即形成等能光谱中的白光，而且白光是 由相同数量的红绿蓝三原色组成。设光的总量 比例为1，则白光由三原色个1/3产生，根据这 一原则设计的色度图，图中x色度坐标相当于 红原色的比例，y色度坐标相当于绿原色的比 例，图中没设兰色度坐标，因为可由x+y+z=1 推导出。图中的弧形曲线代表光谱，线上每一 点代表一种波长和光谱颜色，波长单位是nm， 曲线包围的部分及直线部分代表非光谱色。图 中心是白光点x=y=z=0.33。
遥感应用知识体系-地物波谱特性与遥感光学基础
加色法与减色法
1、颜色相加原理 • 三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜
色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成
各种色调的颜色，则称之为三原色。红、绿、蓝。
• 互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就
称为互补色。红和青、绿和品红、蓝和黄。
红+蓝=品红 绿+蓝=青
表面粗糙度及瑞利准则
• 地物表面的粗糙度(Surface Roughness) ：地物表面起伏高差
的均方根值。
h
粗糙度推导示意图
两波差 相位为完全抵消，差0 为完全相重合，介乎之间差 2 4
2 h co s
（光程差）
4 （相位差）
h
其中：
8 cos
为粗糙度； 为光的入射角； 为光波长。
• 光谱反射率：地物对应于某个波长电磁波的反射率。 • 反射波谱: 地物的反射系数（率）随入射波长的变化
规律叫做该地物的反射波谱。
• 反射波谱特性曲线: 以波长为横坐标，反射率为纵坐
标所得的曲线称为物体的反射波谱特性曲线。
二、反射波谱特性曲线
• 反射波谱特性曲线：反射波谱是某物体的反射率（或反射
辐射能）随波长变化的规律，以波长为横坐标，反射率为 纵坐标所得的曲线。
波长的电磁波则透射能力较强，特别是0. 45~0. 56μm的蓝绿光波段。
一般水体的透射深度可达10～20 m，清澈水体可达100 m的深度。
地表吸收太阳辐射后具有约300 K的温度，从而形成自身的热辐射，其 峰值波长为9.66 μm，主要集中在长波，即6μm以上的热红外区段。就 短波而言，地表反射的太阳辐射称为地表的主要辐射来源，而地表自 身的辐射可以忽略不计。
遥感知识点
遥感知识点第一章遥感概述基本概念：广义、狭义遥感传感器遥感平台主动/被动遥感成像/非成像遥感高光谱遥感基本问题：1、遥感技术系统的组成。
2、遥感技术的特点及其在地理学研究的意义。
第二章遥感物理基础基本概念：电磁波谱辐射通量辐射通量密度辐照度辐射出射度辐射亮度黑体灰体大气窗口思考题：1、遥感常用电磁波段的主要特性。
2、黑体辐射定律与计算，实际物体辐射定律的内容。
3、大气散射的类型及特点。
4、结合典型地物光谱反射曲线阐述其光谱反射特征。
5、地球辐射的分段特性。
6、地物光谱反射率的影响因素有哪些。
第三章遥感传感器及其成像原理基本概念：传感器瞬时视场总视场成像光谱仪侧视雷达距离分辨率方位分辨率思考题：1.如何理解遥感图像特征。
2. 对比光学机械式扫描成像与推扫式扫描成像工作原理。
3. 微波遥感及其特点。
距离分辨率方位分辨率4 .遥感图像特征对地学研究的意义。
成像光谱仪的主要特点。
第四章遥感平台基本概念：航空像片的航向\旁向重叠像点位移光谱效应太阳同步轨道静止轨道思考题：1. 遥感卫星轨道参数有哪些?2.比较中心投影与垂直投影3. 垂直摄影航空像片上像点位移（投影差）的分布规律。
4、航空像对人工立体观察及其条件5、气象卫星有何观测优势6. TM 、SPOT影像的光谱波段及其主要应用范围。
立体像对灰度航摄倾角第五章遥感图像处理基本概念：辐射畸变几何畸变对比度变换彩色变换（单\多波段）锐化平滑多光谱空间植被指数思考题：1. 如何根据数字图像直方图分析图像2. 通用遥感图像数据格式有哪些3、回归分析和直方图进行大气粗校正的原理。
4.遥感图像几何畸变的形成原因。
5.遥感图像的真彩色合成与假彩色合成方案，主要地物在标准假彩色图像的颜色及其原因。
5.空间滤波的步骤，具体方法的比较。
6.K-T变换的作用7.TM影像的K-T变换及其景观意义。
什么是大气校正？K-L变换第六章遥感信息提取思考题：1. 直接解译标志与间接解译标志概念与应用。
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国土信息工程系
亮度对比
5
第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色相互影响， 对视觉影响很大。
(所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其它波长吸收的结果)
两种颜色互相影响的结果，使每种颜色向其影响色的 补色变化。两种颜色的边界，对比现象更加明显。
在色度学中，当两种颜色混合产生白色或灰色时，这 两种颜色称为互补色。
根据上述原理，设计了色度图
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
色度图：色彩分布及与波长关系
x: 红色的比例； y: 绿色的比例；蓝色比例可由x+y+z=1导出； 弧形曲线代表光谱，线上每一点代表一种波长（nm）和光谱颜 色，曲线包围的部分及直线部分代表非光谱色。
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色 , 这两种颜色就称为互补
色。 如黄和蓝，红和青，绿和品红均为互补色。假如做一个圆盘，左边是 黄色，右边是蓝色，圆盘快速旋盘使两种颜色混合显示出白色或灰色。
15
第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
16
第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
加色法与减色法
Additive Color
第三章 遥感技术光学基础
TM741
28
国土信息工程系
TM4
密度分割结果
（伪彩色）
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
黑白感光成像原理
照相乳胶由大量卤化银晶粒和明胶组成, 把照相乳胶均匀涂敷在玻璃或赛 璐珞基片上就制成了照相胶片。卤族元素和银的化合物能在光照射下分离 出银。 照相的第一步是感光, 当光照在底片上时卤化银在光子作用下, 使带正电 的银离子移动, 形成潜像中心。 第二步是显影, 使感光底片在暗室中浸入显影液体, 液体中的显影物质把 曝过光的卤化银还原成金属银, 这时潜像变成可见像, 感光越强金属银密度 越大。 第三步为定影, 定影液把显影后残留在乳胶层中的卤化银去掉, 形成负片, 这样光强之处银颗粒层厚而发黑, 透过率低, 光弱处银颗粒层薄而发白, 透过 率高, 刚好与自然景物的黑白呈度相反, 所以叫做负片。
明度（Lightness, 强度, Intensity） 色调（Hue） 饱和度(Saturation)
8
第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
明度（Lightness, 强度, Intensity）： 是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。与电磁波辐 射的概念不同，明度受人的视觉感受性和经验影响。
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
彩色影像片生成原理
B. 假彩色合成
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
彩色影像片生成原理
彩色胶片结构
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
彩红外航摄影片生成原理
彩红外胶片的乳胶结构
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
光学处理与增强
1. 利用加色法或减色法实现彩色合成
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
加色法与减色法
三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相
加产生，三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，则称之 为三原色。实验证明，红、绿、蓝三种颜色是最优的三原色。 由三原色混合，可以产生其他颜色，称为加色法。
混合后的颜色只是一种视觉效果上的颜色，颜色的光谱也是混合 的。
黑白色只用明度描述，不用色调、饱和度描述。
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
彩色
I
H
第三章 遥感技术光学基础
S
12
国土信息工程系
颜色的度量
中间垂直轴代表明度 , 从底端到顶端， 由黑到灰再到白明度逐渐递增。 中间水平面的圆周代表色调, 顺时针方 向由红、黄、绿、蓝到紫逐步过渡。 圆周上的半径大小代表饱和度，半径最 大时饱和度最大，沿半径向圆心移动时饱 和度逐渐降低，到了中心便成了中灰色。 如果离开水平圆周向上下白或黑的方向 移动也说明饱和度降低。 这种理想化的模型可以直观表现颜色三 个特性的关系。但与实际情况仍有不小差 别。例如，黄色明度偏白，蓝色明度偏黑 描述颜色特性之间的关系, 是一种理想 ，它们的最大饱和度并不在中间圆面上。 化的示意关系
第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
减色法实验：
物体透过光线时，在主要透过某种颜色的光的同 时，也将该波段附近的光波透过一部分，只是透 过率小一些，不可能在某一波段截然切断，是一 个渐变过程。
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
色度图
颜色相加的原理可以用色度图来表现，比加色法示意 图更接近实际情况。因为每种波长的光都可以用红绿 蓝三原色相加产生。 对任何一种颜色的光，当匹配的各波长光谱能量相同 （等能光谱）时，都可以推算出其所需要的红绿蓝三 原色的数量值。 所有光谱色混合时，即形成等能光谱中的白光，且白 光时由相同数量的红绿蓝三原色组成。 设光的总能量为1，则白光由三原色各1/3构成，即 红=绿=蓝=1/3白，红+绿+蓝=白
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
黑白影象与彩色影象
遥感影像常以照片（或数字影象）来表现:
单波段或全色波段表现为黑白图像，
三波段组合表现为彩色影像
彩色：
真彩色(true color)：（三波段组合）
假彩色(false color)：（三波段组合）
伪彩色(pseudo color)： 灰度图象的彩色表示或显示
遥感技术光学基础
蔡爱民
国土信息工程系
2013-8-3
遥感光学基础
1 颜色的性质和颜色立体 2 加色法与减色法 3 黑白影像与彩色影像
4 光学处理
2
第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
光和颜色
电磁波谱中0.38-0.76m的波段能引起人的视觉， 称为可见光, 简称光。 能够被眼睛感觉到、并产生视觉现象的辐射是可见 辐射或可见光。 可见光加上紫外和红外部分来自原子和分子的发光 辐射，称为光学辐射
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
（2）减色法彩色合成
利用减色法原理使白光经过多种(层)乳剂或染料或滤色片透明片 等而反射或透射出来的合成彩色是减色法彩色合成。根据不同的 工艺和技术可以分为： 染印法 : 是一种使用特别浮雕片、接收纸和冲显染印药制作影色 合成影像的方法。浮雕片是一种特制的感光胶片，经曝光和暗室 处理后能吸附酸性颜料。接收纸是一种不感光的特殊纸张, 能吸收 浮雕片上的酸性颜料。染印法合成是把三种浮雕片上的染料先后 转印到不透明的接收纸上, 或分别转印在三张透明胶片上重叠起来 阅读。 印刷法：是利用普通胶印设备 , 直接使用不同波段的遥感底片和 黄、品红、青三种油墨 , 经分色、加网、制版 , 套印成影色合成图 像。该方法工序简单 , 可大量生产。 重氮法：是利用重氮盐的化学反应处理彩色单波段影像透明片 的方法，各波段图像可重叠阅读。
(1) 加色法彩色合成
根据加色法原理，制作成各种合成仪器，选用不同波段的正片或负片组 合，进行彩色合成，是加色法合成的过程。根据仪器类别可以将图像处理方 法分为 :
合成仪法：是将不同波段的黑白透明片分别放入有红、绿、蓝滤光片的 光学投影通道中精确配准和重叠，生成彩色影像的过程。采用的合成仪，一 类是单纯光学合成系统，另一类是计算机控制式的屏幕合成系统，但原理相 同。 分层曝光法：指利用彩色胶片具有的三层乳剂，使每一层乳剂依次曝光 的方法。采用的仪器为单通道投影仪或放大机。每次放入一个波段的透明片 , 依次使用红、绿、蓝滤光片，分三次或更多次对胶片或相纸曝光，使感红 层、感绿层、感蓝层依次感光。最后冲洗成彩色片。这一技术的关键是保证 多次曝光时，多张黑白透明片的影像位置完全重合。三个滤色片要使其在色 度图上组成的颜色三角形越大, 以便合成后的色调丰富。
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
饱和度(Saturation):
彩色纯洁的程度，即光谱中波长段是否窄，频率是 否单一的表示。对于光源，发出的若是单色光就是 最饱和的彩色，如激光。对于物体颜色，如果物体 对光谱反射性有很高的选择性，只反射很窄的波段 则饱和度高。 如果光源或物体反射光在某种波长中混有许多其它 波长的光或混有白光则饱和度变低。
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
黑白影象与彩色影象
单波段
三波段
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
绿—G
红— B
红外— R
各种地物在影像上 的颜色？
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
TM 1
4
2
5
3
7
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第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
真彩色：TM321
假彩色
TM432
-----光学遥感
3
第三章 遥感技术光学基础
国土信息工程系
亮度对比和颜色对比
亮度对比：视场中对象与背景的亮度差与背景 亮度之比 C=（L对象-L背景）/L背景 选择适宜的对象及背景的亮度，可以提高对比， 从而提高视觉效果。 通常应用中指两个或多个对象间的对比，即 C=L对象/L对象
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第三章 遥感技术光学基础
洗印像片时使光透过负片照在像纸上, 经过同样的曝光、显影、定影过
程形成正片。负片黑处透过光弱 , 在正片上发白, 负片白处透过光强, 在正 片上发黑。因此, 正片反映的黑白程度与自然景物相比, 经过两次相反变换 变成一致。