遥感数字图像处理-课件内容.

遥感数字图象处理

1．概论

遥感、遥感过程

遥感：一种在远离目标，不与目标直接接触的情况下，通过传感器获取其特征信息，并对这些信息进行处理、分析和应用的综合性探测技术

遥感过程：遥感过程是指遥感信息的获取、传输、处理，以及分析判读和应用的全过程

遥感图象、遥感数字图象、遥感图象的数据量

遥感图象：是指遥感传感器通过检测、度量地物的电磁波辐射能并进行记录所得到的图象遥感数字图象：是指以数字化形式表述的遥感影像。

遥感图象的数据量：H=M ×N ×b ×n ( bit ) M、N 为行列数， b 为波段数， n=lnG/ln2

遥感图象的数字化、采样和量化

遥感图象的数字化：指光学图象(物理图象)到数字图象的转换过程，包括采样和量化两

个过程

采样：将空间上连续的图象变换为离散的点的操作

量化：将测量的灰度值用一个整数表示

通用遥感数据格式(BSQ、BIL、BIP)

BSQ，波段序列格式

BIL，波段行交替格式

BIP，波段像元交替格式

遥感图象的模型：多光谱空间

多光谱空间：对于 n 个波段的多光谱图象，这 n 个波段构成一个 n 维多光谱空间，多光谱空

间就是一个 n 维坐标系，每一个坐标轴代表一个波段，坐标值为亮度值，坐标系内的每一

个点代表一个像元。描述像素在各个波段中亮度值的分布。多光谱空间中，像元点在坐标系中的位置可以表示成一个 n 维向量，其中每一个分量 xi 表示该点在第 i 个坐标轴上的投影，即亮度值。多光谱空间只表示各波段光谱之间的关系，而不包括任何该点在原图象中的位

置信息，它没有图象空间的几何意义。

遥感图象的信息内容：

波谱信息：指遥感图象上不同地物之间的亮度值差异及同一地物在不同波段上的亮度值差异

空间信息: 通过图象亮度值在空间上的变化反映出来的信息

时间信息: 指不同时相遥感图象的光谱信息与空间信息的差异

遥感数字图象处理、遥感数字图象处理的内容

遥感数字图象处理: 利用计算机对遥感数字图象进行一系列操作，以求达到预期目的

遥感数字图象处理的内容：图象增强、图象校正、信息提取

遥感图象的获取方式主要有哪几种?

摄影成像、扫描成像、雷达成像

如何估计一幅遥感图象的存储空间大小?

遥感图象的信息内容包括哪几个方面？

多光谱空间中，像元点的坐标值的含义是什么？

与通用图象处理技术比较，遥感数字图象处理有何特点？

遥感数字图象处理包括那几个环节？各环节的处理目的是什么？

2.遥感图象的统计特征

2.1 图象空间的统计量

灰度直方图：概念、类型、性质、应用

概念：用来描述图象中每一灰度级与其浮现频率间的关系的图表

类型：

直方图：横坐标为的灰度级，纵坐标为等于各个灰度级像元的浮现频率(像元数)

累计直方图：横坐标为的灰度级，纵坐标为小于等于各灰度级的像元的浮现频率 (像元数) 性质：

直方图反映表示不同灰度像元的浮现频率，不包含像元的位置信息

同一图象的直方图惟一，同向来方图可以对应不同的图象

一幅图象的直方图等于其各部份图象直方图之和

同类地物的直方图接近正态分布

应用： 1.直方图是图象分析的重要工具。通过分析直方图可以了解图象的质量及其它相关信息 2.通过调整直方图形态可以改善图象对照度

最大值、最小值、均值、方差的意义

最大值、最小值、变差：反映图象的动态范围

均值：反映图象的总体亮度

方差：指各波段亮度值的方差，反映图象信息量的大小

2.2 多光谱空间的统计特征

均值向量、协方差矩阵、相关系数、相关矩阵的概念及意义

均值向量：描述象元矢量 x 在多光谱空间中的平均 (中心)位置

协方差矩阵：N 个波段相互间的协方差罗列在一起所组成的矩阵

意义：描述象元矢量 x 在均值向量 m 附近的分布情况

描述影像波段间的相关性

相关系数：描述影像波段间的相关程度的统计量

反映了两个波段图象所包含信息的重叠度

相关矩阵：N 个波段相互间的相关系数罗列在一起所组成的矩阵

反映了波段间包含信息的重叠度

波段散点图概念及分析

概念：散点图是表示两个变量之间关系的图，又称相关图。

通过作散点图对数据的相关性进行直观地观察，非但可以得到定性的地论，而且可以通过观察剔除异常数据。

通过观察相关图主要是看点的分布状态，概略地估计两因素之间有无相关关系，从而得到两个变量的基本关系。

主要遥感图象的统计特征量的意义

两个重要的图象分析工具：直方图、散点图

3.遥感数字图象增强处理

图象增强：概念、方法

概念：用于改善图象质量或者突出图象中感兴趣的信息，加强图象判读和识别效果的图象处理方法

方法：图象增强的方法是通过一定手段对原图象附加一些信息或者变换数据，有选择地突出图象中感兴趣的特征或者抑制 (掩盖)图象中某些不需要的特征，使图象与视觉响应特性相匹配。

空间域增强、频率域增强

空间域增强：直接对图象象素灰度值进行处理

频率域增强：将图象经傅立叶变换后的频谱成份进行处理，然后逆傅立叶变换获得所需的图象，达到增强的目的

3.1 辐射增强：概念、实现原理

概念：一种直接通过改变图象中象元的亮度值来改变图象的对照度，从而改善图象质量的处理方法

实现原理：

点运算：逐个象元进行处理，处理结果与邻近象元无关

查找表：用以描述图象变换先后象元亮度值关系的图表

影响直方图：是影像灰度值的函数，是描述影像中各灰度值象元个数的图表，其横坐标表示象元的灰度，纵坐标表示象元的个数

直方图修正，线性变换、分段线性变换算法原理

直方图修正：图象直方图修正是指通过修改影像直方图来改善图象对照度。图象直方图修正是通过指定原始图象与新图象象元值间的变换关系来实现的

线性变换：在暴光不足或者过度的情况下，图象灰度会局限在一个很小的范围，是一个含糊不清、似乎没有灰度层次的图象。采用线性变换对图象每一个像素灰度作线性拉伸，可有