数字图像处理技术在遥感等领域的现状和未来发展趋势

数字图像处理技术在遥感等领域的现状和未来

发展趋势

The manuscript was revised on the evening of 2021

数字图像处理技术在遥感领域的现状和未来发展趋势

崔云腾

【摘要】阐述了遥感技术目前在国内外的发展现状，以及数字图像处理技术在遥感技术上起到的重大作用。随着数字图像处理技术的发展，让遥感技术有了翻天覆地的变化。并且详细的描述了图像处理技术在遥感领域的关键技术，对这些技术在遥感中起的作用进行解释。最后对图像处理技术在遥感领域未来的发展趋势进行分析。

【关键词】遥感；图像处理；技术发展

Digital image processing technology in the current situation and future development trend in the field of remote sensing

Cui Yunteng

A bstract this paper expounds the remote sensing technology in the domestic and foreign development present situation, and the digital image processing technology to play a major role in the remote sensing technology. With the development of digital image processing technology, remote sensing technology have changed dramatically. And a detailed description of the key technologies in the field of remote sensing image processing technology, plays the role of these techniques in remote sensing for explanation. Finally, the image processing technology in the field of remote sensing in the future development trend of the analysis.

0.引言

几十年来，随着卫星技术的不断成熟，遥感技术也不断地发展，通过卫星收集大量的影像资料，随之而来对图像的处理分析有了更高的要求，以前需要雇佣几千人，现在运用图像处理系统仅仅需要一台高级计算机，与之前相比分析识别速度有了显着的提高[1]，同时减少了大量的人员工作，并且还可以从照片中发现通过人力所不容易发现不能找到的有用情报。

1.数字图像处理技术在国内外的发展现状

上个世纪60年代，第一台可移植性图像处理的大型计算机研制成功。可以说是数字图像处理技术的开端，自此开始用数字图像处理技术来处理卫星发回来的图片。当时“旅行者七号”发回来的月球图片就是运用数字图像处理技术进行处理，来校正航天器上摄像头中各类型的图形畸变。

自上个世纪70年代起，计算机技术硬件软件进化迅速，随之而来的，数字图像处理技术得到了更好的发展机遇，向着更高更好的层次发展。人们开始研究怎么将图像经过计算机系统进行表示，类似人类的视觉解释外部的世界，这被称为图像理解或计算机视觉。

80、90年代数字图像处理技术开始运用于地理信息系统、海图的读入。并且数字图像处理技术有了十分大的进步，Mallat技术的出现，他有效的应用于图像的分解和重构，并且克服了傅里叶分析不能用于局部分析的不足之处。

21世纪以来，数字图像处理技术随着计算机技术的发展，取得了很多东大的突破，在很多的领域，如航天航空生物医疗都有了广泛的应用[3]。

数字图像处理技术广泛应用于遥感技术，遥感技术对数字图像处理技术的应用，最能直接体现该技术的发展现状[4]。

在国外遥感数字图像技术的发展现状

上个世纪60年代，美国发射了一系列的气象卫星和载人宇宙飞船[5]，但是图像的质量并不能得到保证，因为这些卫星、飞船受着飞行姿态以及拍摄环境的影响，所以为了避免损失保证卫星的工作效率，必须采用数字图像处理技术对图片进行解析。数字图像处理自此开始成为了一个独立学科，受到了广泛的重视。

自此数字图像处理技术开始广泛运用于遥感技术。其中重要之一是对多光谱图像数据的支持，即对彩色图像的处理。1972年，发射了地球资源技术卫星ERTS-1（后改名为Landsat Landsat-1），装有MSS感器，分辨率79米。1982年Landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米。1986年法国发射SPOT-1，装有PAN和XS遥感器，分辨率提10米1999年美国发射 IKNOS[6]，空间分辨率提高到1米。

多光谱图像可以看作是两个空间变量一个光谱变量构成的三维灰度值图像。

图 1几何校准示意图

图 2象元灰度重采样示意图

1973年第四次中东战争，卫星首次参与战争计划的制定。一次战役中美国的“大鸟”侦察卫星发现了埃及二、三军团间的宽十余公里的间隙防御薄弱，以色列抓住战机，派出装甲部队直插运河西岸，切断进入西奈半岛的阿军退路，从而使战争形势发生逆转。

1982年英阿马岛战争，有24颗侦察、见识卫星俯视战场，向英军提供大量的情报。

1991年，海湾战争中多国部队运用70多颗卫星对作战区的环境、气象等进行搜集，提供详细的气候信息、地理信息。为战役计划的制定提供了重要的保障。

自20世纪90年代以来，世界上又发生了很多局部战争，比如科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争、利比亚战争等都有着数十上百颗直接服务于战争行动。

制约卫星进行侦查一个很重要的因素就是分辨率，分辨率是指一个系统（包括所有计算机成像增强技术）可以辨别地球上物体的大小。在上个世纪，拍照卫星、侦察卫星的分辨率大多数都在几十M，只能发现发现港口和码头设施、铁路调车场和登陆海滩等。这个世纪来，随着数字图像处理技术的突破发展，分辨率有了进一步的提高，逐渐达到米级，甚至现在的亚米级，卫星在战场上的左右有了翻天覆地的改变，使反卫星侦察难度迅猛提高，战场几乎成为“无密”地带。

国内图像处理技术在遥感上的发展现状

在中国遥感技术的发展中，1975年的“通县会议”具有起步性的意义。在同年召开的全国第一次遥感规划筹备会，将遥感技术正式纳入到国家重点发展项目中。在近几十年的的科技攻关中，遥感技术都作为重点项目列入其中[2]。

2002年神舟四号多模态微波遥感系统在轨飞行成功，使我国进入航天微波遥感时代[7]。

2006年中国遥感卫星1号发射成功，实现了我国微波遥感卫星全模态工作。

2016年6月13日，我国自主研制的高分4号卫星正式投入使用成功地实现了星下点全色/多光谱50米、中波红外400米的地球同步轨道近实时观测，是我国第一颗也是当前世界唯一的一颗静止轨道高分辨率对地观测卫星。”

2.图像处理对于遥感的关键技术

几何校正

由于遥感系统空间、波谱、时间以及辐射分辨率的限制，在比较崎岖的地方精确地记录具有很大的困难性成像[8]，从而影响图像的分析精