遥感导论4_2012

光学原理与光学处理
绿
色彩空间
标准 白光
红
蓝
光学原理与光学处理
戴尔U2311H 液晶显示器色 域图
（黑色三角形 为sRGB色彩 空间，黄色三 角形为戴尔 U2311H色彩 空间）
sRGB色彩空间的意义
sRGB色彩空间是惠普与微软一起开发的用于显示 器、打印机以及因特网的一种标准RGB色彩空间，它定 义了红色、绿色与蓝色三原色的颜色，即在其它两种 颜色值都为零时该颜色的最大值。
在重新合成之前，通过屏蔽部分光谱，可以产 生各种颜色。Young在1802年的实验表明：如 果在红、绿、蓝区域选择部分光谱，这三者适 当的混合可以再现白光。
后来，Helmholtz成功地定量分析了这种现象 。混合物中红、绿、蓝比例的变化可以产生多 种颜色，几乎可以产生任何颜色，红色、绿色 、蓝色三者等量的混合可以再现白色。
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
补色的特点：当使用某个补色滤镜时， 该补色对应的原色会被过滤掉：
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间 原色以及所对应补色的名称：
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
颜色再现有两种方式： 1、原色加法：三原色全部参与叠加形成
光学原理与光学处理
光学原理与光学处理
光学原理与光学处理
数字图像的校正
数字图像： 是指能够被计算机存储、处理和使用的图像。
模拟量与数字量的关系
模拟量
数字量
A/D
D/A
光学图像又称作模拟量，数字图像又称作数字量，它们之 间的转换称为模/数转换，或反之，称数/模转换。
数字图像的校正
模拟量与数字量的关系
数字量与 模拟量的 本质区别 在于模拟 量是连续 变量而数 字量是离 散变量。
数字图像的校正
模拟量与数字量的关系
分辨率 颜色深度
数字图像的校正
当遥感图像在几何位置上发生了变化， 产生了诸如行列不均匀，像元大小与地 面大小对应不准确，地物形状不规则变 化等畸变时，即说明遥感影像发生了几 何畸变。
色彩的明暗程度
色调（色相 Hue）
色彩的名称
饱和度（彩度 Chroma）
色彩的鲜艳程度
光学原理与光学处理
彩色光的亮度越高，明度就越高，发光物体 的亮度越高，明度也越高，非发光物体反射 比越高，明度越高，彩色物体表面的光反射 率越高，明度就越高
光学原理与光学处理
物体的色调决定于物体向外辐射的光谱组成，不同色调 的物体具有不同的辐射光谱。光源的色调取决于辐射的 光谱组成对人眼所产生的感觉，反射物体的则取决于其 对不同波段光谱的选择性吸收特性
几何校正
遥感影像变形原因
遥感平台位置和运动状态变化的影响 地形起伏的影响 地球表面曲率的影响 大气折射的影响 地球自转的影响
数字图像的校正
遥感平台位置和运动状态变化的影响
航高
数字图像的校正
遥感平台位置和运动状态变化的影响
航速
数字图像的校正
遥感平台位置和运动状态变化的影响
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
牛顿认为白光(太阳光)是复杂的，由无数种不同的 光线混合，各种光线在玻璃中受到不同程度的折 射。
棱镜没有改变白光而只是将它分解为简单的组成 部分，把这些组成部分混合，能够重新恢复原来 的白色。利用第二块棱镜可以将扩散的光再次合 成为白光。
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
光学原理与光学处理
孟赛尔颜色立体横截面（色相环）
1. 蒙赛尔色相环由10个主要色 相组成
2. 每个色相又划分为10个等分 3. 其中5为主要色相(如标准的
红是5R、黄是5Y）,共分100 个色相
光学原理与光学处理
孟赛尔颜色立体
1. 孟赛尔色立体的中心轴 （N）由下到上为：黑 →灰→白的明暗系列构 成,并以此为彩色系各色 的明度标尺
光学原理与光学处理
光学原理与光学处理
伪彩色(pseudocolor)处理： 把黑白图象处理成伪彩色图象。
假彩色(false color)处理： 把真实的自然彩色图象或遥感多光
谱图象处理成假彩色图象。
光学原理与光学处理
光学原理与光学处理
光学原理与光学处理
光学原理与光学处理
光学原理与光学处理
光学原理与光学处理
亮度对比和颜色对比
光学原理与光学处理
亮度对比和颜色对比
颜色对比是指相邻区域不同颜色的相互影响
对比色
类似色
相对的颜色是对比色，配 合在一起会给人强烈与张 力的感觉
相邻的颜色是类似色，配 合在一起会给人调和与温 柔的感觉
光学原理与光学处理
亮度对比和颜色对比
在可见光谱段中颜色从紫到红端是过渡变化的； 一般来说，人眼对颜色的分辨能力在0.001~0.002微米，
遥感影像的总体变形是平移、缩放、旋 转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的 结果。
几何校正
产生畸变的图像给定量分析及位置配准 造成困难，因此遥感数据接收后，首先 由接收部门进行校正，这种校正往往根 据遥感平台、地球、传感器的各种参数 进行处理。
而用户拿到这种产品后，由于使用目的 的不同或投影及比例尺的不同，仍然需 要作进一步的几何校正。
白色，任意其中两种原色相加形成不参 与合成的颜色的补色。
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
颜色再现有两种方式： 2、原色减法：三补色全部参与叠加形成
黑色，任意其中两种补色相加形成不参 与合成的颜色的原色。
色彩空间
随着数字摄影的兴 起，计算机处理图象已 经成为主流，但是现在 多数的计算机设备无法 完全再现人眼可辨认的 色彩。一般的数字影像 都是采用了sRGB色彩空 间，处理范围比较宽的 是Adobe RGB。下面是 国际照明委员会(CIE)颁 布的CIE1993-RGB系统 的色度图：
确定校正前后像元的位置关系
通过控制点，找到变换前后图像坐标的对应关系 建立该关系的数学描述 根据该数学描述计算坐标
计算校正后各像元的亮度值
？？？？？
最小二乘法
最小二乘法（又称最小平方法）是一种 数学优化技术。它通过最小化误差的平 方和寻找数据的最佳函数匹配。
利用最小二乘法可以简便地求得未知的 数据，并使得这些求得的数据与实际数 据之间误差的平方和为最小。
2. 中心轴至表层横向水平 线为纯度轴，由于纯色 相中各色纯度值高低不 一，这就使色立体中各 纯色相与中心轴水平距 离长短不一。
光学原理与光学处理
孟赛尔颜色立体
本色系是以色彩的色相（H）、明 度（V）、纯度（C）的三属性来 表述的，其色彩的表述方式为 HV/C，最纯的10种颜色写作： 孟谢尔色立体的表示符号为5R4／14： 色相、明度／纯度 H V／C 分别表 示为5号红色相，明度位于中心轴第 4阶段的线上，纯度位于距离中心轴 14阶段。
三原色理论被广泛应用于各种涉及视觉 的场合。
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
人眼杆状细胞和锥状细胞对光的感知波段范围
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
补色的概念：从白色中减去颜色A所形成 的颜色，称之为颜色A的补色 (complementary color)。
补色的形成：(白色减掉三原色，就是黑 色)
数字图像的校正
地球自转的影响
数字图像的校正
几何畸变校正
几何畸变有多种校正方法，但常用的是 一种通用的多项式校正方法，适合于在 地面平坦，不需要考虑高程信息，或地 面起伏较大而无高程信息，以及传感器 的位置和姿态参数无法获取的情况下使 用。
数字图像的校正
精校正基本思路
数字图像的校正
精校正具体步骤
如果物体对可见光有选择地反射，反射0.6微米以上 的波长看起来是红色，反射从0.55微米起且反射率 偏低便成了棕红色；
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。
光学原理与光学处理
颜色的性质 颜色的性质由明度、色调和饱和度来描
述。
光学原理与光学处理
颜色的性质
明度 （Lightness）
因此若显示器能够完全包含sRGB色域，说明它能 够完全胜任普通的摄影以及打印工作，色彩显示会更 加准确，并且不会出现无法显示的颜色。不过可惜的 是，目前几乎所有消费级液晶显示器都无法做到这一 点，它们通常会对部分红色、粉红、绿色和蓝色无法 表现，但是有些机型的黄色部分会超出sRGB。当然对 于像艺卓这种价格到五位数的专业级液晶显示器而言， 100%包含sRGB色域空间只是最基本的功课。
第四章 遥感图像处理
光学原理与光学处理 数字图像的校正 数字图像的增强 多源信息融合
光学原理与光学处理
亮度对比
光学原理与光学处理
亮度对比
亮度对比是视场中对 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
C=|L对象1-L对象2 |/L对象2
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。
不过对于不同波长，人眼的区别能力也不同； 人眼对颜色的分辨力要比黑白灰度的分辨力强很多； 由此，彩色图像能表现出更为丰富的信息量。
光学原理与光学处理
颜色的性质
当物体对可见光无选择地反射，反射率在80~90% 以上时，物体为白色显得明亮，当反射率在4%以下 时，物体为黑色显得很暗，中间反射率则为灰色；
最小二乘法
高斯
最小二乘法
数字图像的校正
计算方法
确定校正前后像元的位置关系
x=fx(u,v)
采用二次多项式模拟时
y=fy(u,v)
x=a00+ a10u+ a01 v+ a11 uv+ a20 u2+ a02 v2 y=b00+ b10u+ b01 v+ b11 uv+ b20 u2+ b02 v2
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间 所以：红、绿、蓝这三种颜色就称为“
三原色”(RGB)。
紅、綠、藍三色是色光三原色，色光三原色混合会变
成白色，三枪投影机、电视、电影都是根据色光三原色所 制成。
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
红、绿、蓝光的混合结果暗示了人眼也 拥有三种颜色的灵敏度，分别对应于红 、绿、蓝。这种三灵敏度理论称之为 Young-Helmholtz颜色视觉理论。它可以 对三原色合成颜色作出非常简单的解释 。
AU1=B1 AU2=B2
数字图像的校正
计算方法
计算校正后各像元的亮度值
最近相邻法
k=Integer(x+0.5)
l=Integer(y+0.5) 优点：简单易用，计算量小 缺点：精度差，亮度不连续
数字图像的校正
计算方法
计算校正后各像元的亮度值
双线性内插 取（x,y）点周围的四邻点，在其中一个坐标 轴方向内插两次，再在另一坐标轴方向内插 一次，得到（x,y）点的亮度值f（x,y），称 为双线性内插。
数字图像的校正
双线性内插
f (i, j) f (i, y) f (i, y) f (i, j 1)
β
1β
数字图像的校正
地面控制点（GCP）数目的确定原则
光学原理与光学处理
上图从左至右饱和度逐渐增大，叶子的绿色中掺入 白光的成分越来越少。物体的饱和度取决于其反射 （透射）光谱特性。反射（透射）光谱越窄，物体 饱和度就越高。
光学原理与光学处理
光学原理与光学处理
孟赛尔（A.H.Munsell）颜色立体
孟赛尔（Albert H. Munsell 18581918)美国色彩学 家。他的这一体 系经过美国国家 标准局和光学学 会的反复修订， 成了色彩界公认 的标准色系之一
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光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
1665年，牛顿(Isaac Newton)进行了太阳光实验，让太 阳光通过窗板的小圆孔照射在玻璃三角棱镜上，光束在棱镜 中折射后，扩散为一个连续的彩虹颜色带，牛顿称之为光谱 ，表示连续的可见光谱。而可见光谱只是所有电磁波谱中的 一小部分。
光学基础知识：白光、颜色混合、RGB、色彩空间
俯仰
数字图像的校正
遥感平台位置和运动状态变化的影响
翻滚
数字图像的校正
遥感平台位置和运动状态变化的影响
偏航
数字图像的校正
地形起伏的影响
数字图像的校正
地球表面曲率的影响
数字图像的校正
地球表面曲率的影响
数字图像的校正
大气折射的影响
数字图像的校正
地球自转的影响