遥感图像分析与处理
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• 一、辐射预处理（辐射校正）： • 是通过调整影像的亮度值来校正因传感器工作不正
常和大气衰减作用等所造成的误差。
传感器本身误差 大气对辐射影响
辐射畸变
辐射过程及 传感器接收 信号示意图
仪器所引起 的条带噪声
• 引起辐射畸变的原因：是由于探测器的不正常功能 或不同敏感度、地形因素和大气因素等造成的。
• 式中x,y分别是TM7和TM2的灰度值,a,b是回归直线的截距和斜率
• 再利用所获得的地物目标数据，并 由最小二乘法做直线拟合，可得到a， b值。
• 其中a就是所要进行校正的数值，即 只需将TM2的灰度值减去a就得出了 消去散射影响的校正图像。
• 同理，可求出其它可见光波段图像 的大气散射校正值a，来进行校正。
常用遥感图像处理软件的一般功能
• 图像文件管理 • 图像操作功能 • 基本图像处理功能 • 遥感图像处理功能 • 矢量、栅格混合处理以及与地理信息系统的接口
第二章 遥感数据预处理
§1 特征提取 §2 辐射预处理 §3 几何校正 §4 数据融合
§1 特征提取
• 特征提取（特征选择）：即信息提取，从多光谱 数据中提取出能表示图像基本要素的主要成分， 压缩多波段海量遥感数据。
§1 遥感数字数据存储格式
• 一、遥感数字图像存储的方法
• 以一系列二进制的形式记录图像的亮度值，并以适合数字计 算的格式存储在电子存储设备上。
二、遥感数字数据常用的存储格式
• 1、BSQ格式
• BSQ（Band sequential ）是按波段顺序记录 遥感影像数据的格式，每个波段的图像数据 文件单独形成一个影像文件。
• 波长越短，散射作用越强，a值越大。此a值就是应减去的大气散 射校正值。
3、回归分析法 ：
• 回归分析法是在影像目标地物亮度信息统计的基础 上，通过揭示各波段间相互关系的一种比较方法
回归分析法原理
• 以红外波段图像如TM7作为无散射影响的标准图像， 在待进行大气散射校正的可见光波段图像上，找出最
辐射预处理方法的选择
• 直方图最小值法 • 回归分析法
较大区域或整幅影像 较小区域或局部影像
§3 几何校正
• 原始遥感图像上常存在各种像元位置误差，使图像表现出旋 转、中心偏离、偏扭、梯形变化、纵横向比例尺不一致、边 缘与中心比例尺不一致等变形，因此需要进行几何校正。
黑的影像（如高山阴影或其他暗黑色地物目标），然 后把对应的TM7图像上的同一地物目标找出来，再把 可见光与红外图像的灰度值数据取出进行比较分析。
• 现以TM7和TM2为例，把TM7的灰度值作为x轴，TM2的值作为Y轴进 行点绘。点绘结果出现了许多离散的点，其x，y坐标值分别表示 红外(TM7)和可见光(TM2)图像上对应像元的灰度值，基本呈线性 结构形式。可由一组点拟合其回归直线： y＝a+bx
二、数字图像的统计特征
• 1、直方图：描述
了图像中每个像元亮 度值的像元数量的统 wk.baidu.com分布。
• 2、峰值 • 3、中值 • 4、均值
• 5、亮度范围 • 6、方差 • 7、协方差 • 8、相关系数
§3 遥感图像处理软件
目前国内常用的遥感图像处理软件有： Erdas：美国ERDAS公司集遥感和GIS于一身的软件 Envi：美国ITTVIS 公司开发的遥感图像处理软件 Idris：美国Diamond Consulting Services Ltd开发 Er-mapper：澳大利亚 Earth Resource公司开发的图像处理软件 PCI：加拿大PCI公司的产品，处理遥感图像
第四部分 遥感数字图像的分析与处理
• 第一章 遥感数字图像处理基础 • 第二章 遥感数据预处理 • 第三章 遥感图像的增强处理 • 第四章 遥感图像计算机分类
第一章 遥感数字图像处理基础
§1 遥感数字数据存储格式 §2 遥感数字图像基础 §3 遥感图像处理软件
本章主要介绍遥感数字图像数据一些基本知识，包括数 字图像的主要存储格式、统计特征、输入输出的方式，最 后介绍几种常用的遥感图像处理软件和主要功能。
二、大气引起的辐射预处理
大气引起的辐射变化
大气引起的辐射预处理方法
• 1、物理模型法 ：
• 根据辐射通过大气层时的物理原理进行建模。 • 优点：具有严密、准确和适用广。 • 缺点：模型复杂，而且需要大量难以获得的参数，所以可
操作性差。
2、直方图最小值去除法
移动直方图的最 小值a至0值位置
• 当图像上有洁净且有一定深度和面积的水体或深暗地形阴影时， 其直接反射能量应为0或接近于0。但因受大气影响，可见光各波 段图像直方图的低端灰度值不为0，而是使直方图产生漂移值a
– HDF文件包括一个头文件、一个/多个数据对象 。
§2 遥感数字图像基础
• 一、图像输入与输出
• 一般要利用专业遥感图像处理软件的输入输出功能。 • 图像文件分为基本遥感图像格式（BIL、BSQ、BIP等）、
通用标准图像格式（JPEG、BMP、TIF等）和商业软件格 式（PIX、IMG、ENVI等）。
• 每个影像中的数据文件按照其扫描成像时的 次序以行为一个记录顺序存放，存放完第一 波段，再存放第二波段，一直到所有波段数 据存放完为止 。
2、BIP格式
• BIP（Band Interleaved by Pixel）格式是按像元顺序 记录数据，即首先存储第一个像元的所有波段数据， 接着存储第二个……此格式便于图像波谱分析。
3、BIL格式
• BIL (band interleaved by line)： 按波段分行记录数据，先存储第一
波段的第一行，接着第二波段的第一 行…；再记录各波段的第二行…
• 此方式介于上述二者之间。
4、HDF格式
• HDF是一种不需转换格式就能用的新型数据格式。 • 用在MODIS、ASTER等数据中。
以Landsat TM的7个波段为例
常用主成分分析法（PCA）来压缩数据
主成分分析前（左）后（右）的效果图
原图像432RGB合成
主成分分析后的123RGB合成图像
子集提取
• 子集是整个遥感影像中显示研究区域的部分。
• 子集的选择要和其他数据进行配准。保证预备子集的精度
§2 辐射预处理
• 遥感图像预处理又称为影像恢复（Marsh et al， 1983），是设法去除大气干扰、系统噪声、传感器 的姿态等对影像造成的影响。
常和大气衰减作用等所造成的误差。
传感器本身误差 大气对辐射影响
辐射畸变
辐射过程及 传感器接收 信号示意图
仪器所引起 的条带噪声
• 引起辐射畸变的原因：是由于探测器的不正常功能 或不同敏感度、地形因素和大气因素等造成的。
• 式中x,y分别是TM7和TM2的灰度值,a,b是回归直线的截距和斜率
• 再利用所获得的地物目标数据，并 由最小二乘法做直线拟合，可得到a， b值。
• 其中a就是所要进行校正的数值，即 只需将TM2的灰度值减去a就得出了 消去散射影响的校正图像。
• 同理，可求出其它可见光波段图像 的大气散射校正值a，来进行校正。
常用遥感图像处理软件的一般功能
• 图像文件管理 • 图像操作功能 • 基本图像处理功能 • 遥感图像处理功能 • 矢量、栅格混合处理以及与地理信息系统的接口
第二章 遥感数据预处理
§1 特征提取 §2 辐射预处理 §3 几何校正 §4 数据融合
§1 特征提取
• 特征提取（特征选择）：即信息提取，从多光谱 数据中提取出能表示图像基本要素的主要成分， 压缩多波段海量遥感数据。
§1 遥感数字数据存储格式
• 一、遥感数字图像存储的方法
• 以一系列二进制的形式记录图像的亮度值，并以适合数字计 算的格式存储在电子存储设备上。
二、遥感数字数据常用的存储格式
• 1、BSQ格式
• BSQ（Band sequential ）是按波段顺序记录 遥感影像数据的格式，每个波段的图像数据 文件单独形成一个影像文件。
• 波长越短，散射作用越强，a值越大。此a值就是应减去的大气散 射校正值。
3、回归分析法 ：
• 回归分析法是在影像目标地物亮度信息统计的基础 上，通过揭示各波段间相互关系的一种比较方法
回归分析法原理
• 以红外波段图像如TM7作为无散射影响的标准图像， 在待进行大气散射校正的可见光波段图像上，找出最
辐射预处理方法的选择
• 直方图最小值法 • 回归分析法
较大区域或整幅影像 较小区域或局部影像
§3 几何校正
• 原始遥感图像上常存在各种像元位置误差，使图像表现出旋 转、中心偏离、偏扭、梯形变化、纵横向比例尺不一致、边 缘与中心比例尺不一致等变形，因此需要进行几何校正。
黑的影像（如高山阴影或其他暗黑色地物目标），然 后把对应的TM7图像上的同一地物目标找出来，再把 可见光与红外图像的灰度值数据取出进行比较分析。
• 现以TM7和TM2为例，把TM7的灰度值作为x轴，TM2的值作为Y轴进 行点绘。点绘结果出现了许多离散的点，其x，y坐标值分别表示 红外(TM7)和可见光(TM2)图像上对应像元的灰度值，基本呈线性 结构形式。可由一组点拟合其回归直线： y＝a+bx
二、数字图像的统计特征
• 1、直方图：描述
了图像中每个像元亮 度值的像元数量的统 wk.baidu.com分布。
• 2、峰值 • 3、中值 • 4、均值
• 5、亮度范围 • 6、方差 • 7、协方差 • 8、相关系数
§3 遥感图像处理软件
目前国内常用的遥感图像处理软件有： Erdas：美国ERDAS公司集遥感和GIS于一身的软件 Envi：美国ITTVIS 公司开发的遥感图像处理软件 Idris：美国Diamond Consulting Services Ltd开发 Er-mapper：澳大利亚 Earth Resource公司开发的图像处理软件 PCI：加拿大PCI公司的产品，处理遥感图像
第四部分 遥感数字图像的分析与处理
• 第一章 遥感数字图像处理基础 • 第二章 遥感数据预处理 • 第三章 遥感图像的增强处理 • 第四章 遥感图像计算机分类
第一章 遥感数字图像处理基础
§1 遥感数字数据存储格式 §2 遥感数字图像基础 §3 遥感图像处理软件
本章主要介绍遥感数字图像数据一些基本知识，包括数 字图像的主要存储格式、统计特征、输入输出的方式，最 后介绍几种常用的遥感图像处理软件和主要功能。
二、大气引起的辐射预处理
大气引起的辐射变化
大气引起的辐射预处理方法
• 1、物理模型法 ：
• 根据辐射通过大气层时的物理原理进行建模。 • 优点：具有严密、准确和适用广。 • 缺点：模型复杂，而且需要大量难以获得的参数，所以可
操作性差。
2、直方图最小值去除法
移动直方图的最 小值a至0值位置
• 当图像上有洁净且有一定深度和面积的水体或深暗地形阴影时， 其直接反射能量应为0或接近于0。但因受大气影响，可见光各波 段图像直方图的低端灰度值不为0，而是使直方图产生漂移值a
– HDF文件包括一个头文件、一个/多个数据对象 。
§2 遥感数字图像基础
• 一、图像输入与输出
• 一般要利用专业遥感图像处理软件的输入输出功能。 • 图像文件分为基本遥感图像格式（BIL、BSQ、BIP等）、
通用标准图像格式（JPEG、BMP、TIF等）和商业软件格 式（PIX、IMG、ENVI等）。
• 每个影像中的数据文件按照其扫描成像时的 次序以行为一个记录顺序存放，存放完第一 波段，再存放第二波段，一直到所有波段数 据存放完为止 。
2、BIP格式
• BIP（Band Interleaved by Pixel）格式是按像元顺序 记录数据，即首先存储第一个像元的所有波段数据， 接着存储第二个……此格式便于图像波谱分析。
3、BIL格式
• BIL (band interleaved by line)： 按波段分行记录数据，先存储第一
波段的第一行，接着第二波段的第一 行…；再记录各波段的第二行…
• 此方式介于上述二者之间。
4、HDF格式
• HDF是一种不需转换格式就能用的新型数据格式。 • 用在MODIS、ASTER等数据中。
以Landsat TM的7个波段为例
常用主成分分析法（PCA）来压缩数据
主成分分析前（左）后（右）的效果图
原图像432RGB合成
主成分分析后的123RGB合成图像
子集提取
• 子集是整个遥感影像中显示研究区域的部分。
• 子集的选择要和其他数据进行配准。保证预备子集的精度
§2 辐射预处理
• 遥感图像预处理又称为影像恢复（Marsh et al， 1983），是设法去除大气干扰、系统噪声、传感器 的姿态等对影像造成的影响。