遥感原理与应用---第四章遥感图像处理
遥感数字图像处理复习资料(1-4章)
第一章概论1、按图像的明暗程度和空间坐标的连续性，可以分为数字图像和模拟图像。
数字图像：可用计算机存储和处理，空间坐标和灰度均不连续。
模拟图像：计算机无法直接处理，空间坐标和明暗程度连续变化。
2遥感数字图像中的像素值称为亮度值（灰度值/DN值），它的高低由传感器所探测到的地物电磁波的辐射强度决定。
2、遥感数字图像处理的主要内容包括以下三个方面：图像增强、图像校正、信息提取。
1）图像增强：用来改善图像的对比度，突出感兴趣的地物信息，提高图像大的目视解译效果，它包括灰度拉伸、平滑、锐化、滤波、变换（K—L/K—T）、彩色合成、代数运算、融合等。
图像显示：为了理解数字图像中的内容，或对处理结果进行对比。
图像拉伸：为了提高图像的对比度（亮度的最大值与最小值的比值），改善图像的显示效果。
2）图像校正（恢复/复原）：为了去除和压抑成像过程中由各种因素影响而导致的图像失真。
注意：图像校正包括辐射和几何校正，前者通过辐射定标和大气校正等处理将像素值由灰度级改变为辐照度或反射率，后者利用已有的参照系修改像素坐标，使得图像能够与地图匹配或多景图像之间可以相互匹配。
3）信息提取：从校正后的遥感数据中提取各种有用的地物信息。
包括图像分割、分类等。
图像分割：用于从背景中分割出感兴趣的地物目标。
分割的结果可作为监督分类的训练区。
图像分类：按照特定的分类系统对图像中像素的归属类别进行划分。
3、遥感数字图像处理系统：硬件系统（输入、存储、处理、显示、输出），软件系统。
4、数字图像处理的两种观点：离散方法（空间域）、连续方法（频率域）2.遥感图像的获取和存储1、遥感是遥感信息的获取、传输、处理以及分析判读和应用的过程。
遥感的实施依赖于遥感系统2、遥感系统是一个从地面到空中乃至整个空间，从信息收集、储存、传输、处理到分析、判读、应用的技术体系，主要包括遥感试验、信息获取（传感器、遥感平台）、信息传输、信息处理、信息应用等5个部分。
第四章3遥感图像处理图像增强
5.遥感图像多光谱变换(Ⅰ)——主成分分析(K—L变换)
② 就变换后的新波段主分量而言，K—L变换后的 新波段主分量包括的信息量不同，呈逐渐减少趋 势。其中，第一主分量集中了最大的信息量，常 常占80％以上，第二、第三主分量的信息量依次 快速递减，到第n分量信息几乎为0。由于K—L变 换对不相关的噪声没有影响，所以信息减少时， 便突出了噪声，最后的分量几乎全是噪声。所以 这种变换又可分离出噪声。
基于上述特点，在遥感数据处理时，常常用K— L变换作数据分析前的预处理（数据压缩和图像增
强）。举例P125
6.遥感图像多光谱变换(Ⅱ)——缨帽变换(K—T变换)
(1)K—T变换是Kauth—Thomas变换的简称，这种变换也是 一种线性组合变换，其变换公式为：Y=BX 这里X为变换前的多光谱空间的像元矢量，y为变换后的 新坐标空间的像元矢量，B为变换矩阵。这也是一种坐标 空间发生旋转的线性变换，但旋转后的坐标轴不是指向主 成分方向，而是指向了与地面景物有密切关系的方向。 1984年，Crist和Cicone提出TM数据在K—T变换时的B值： P126 在此，矩阵为6X6，主要针对TM的1至5和第7波段，低分 辨率的热红外(第6波段)波段不予考虑。
1.遥感图像增强(工)——对比度变化1
非线性变换
直方图均衡化(histogram equalization):把原图像的直方 图变换为灰度值频率固定的直方图，使变换后的亮度级 分布均匀，图像中等亮度区的对比度得到扩展，相应原 图像中两端亮度区的对比度相对压缩。
1.遥感图像增强(工)——对比度变化1
MN
r(i, j) (m, n)t(m, n) m1 n1
将计算结果放在窗口中心的像元位置，成为新像元的灰度 值。然后活动窗口向右移动一个像元，再做同样的运算。 P117说明
《遥感原理与应用》习题四
《遥感原理与应用》习题四第四章遥感图像处理一、名词解释：1、光学影像2、数字影像3、空间域图像4、频率域图像5、图像采样6、灰度量化7、几何变形8、几何校正9、粗加工处理10、精加工处理11、多项式纠正12、间接法纠正13、最邻近像元重采样14、图像配准15、数字镶嵌16、正射影像17、地理编码图象18、辐射误差19、辐射定标20、大气校正22、图像直方图23、假彩色合成24、密度分割25、真彩色合成26、伪彩色图像27、图像平滑29、边缘检测30、低通滤波31、高通滤波32、图像融合33、直方图正态化34、线性拉伸35、直方图均衡36、邻域法处理二、填空题：1、光学图像是一个函数。
2、数字图像是一个函数。
3、光学图像转换成数字影像的过程包括等步骤。
4、图像数字化中采样间隔取决于图像的，应满足（公式）。
5、一般图像都由不同的、、、的周期性函数构成。
6、3S集成一般指、和的集成。
7、遥感图像几何纠正的常用方法有，，。
8、多项式拟合法纠正中，项数N与其阶数n的关系。
9、多项式拟合法纠正中，一次项纠正，二次项纠正，三次项纠正。
10、项式拟合法纠正中控制点的要求是，，。
11、多项式拟合法纠正中控制点的数量要求，一次项最少需要个控制点，二次项最少项需要个控制点，三次项最少需要个控制点。
12、SPOT图像采用共线方程纠正时需要，有未知参数，最少需要个控制点。
13、常用的灰度采样方法有，，。
14、数字图象配准的方式有，。
15、数字图像镶嵌的关键，，。
16、在姿态角都为0的情况下，中心投影像片的投影差为，推扫式影像（HRV）的投影差为，扫描仪影像（MSS）的投影差，侧视雷达影像（SAR）的投影差。
17、灰度采样中，双线性内插的权矩阵采用函数求取，双三卷积的权矩阵采用函数求取。
18、辐射传输方程可以知道，辐射误差主要有，，。
19、常用的图像增强处理技术有，。
20、增强的常用方法有，，，，，，等。
子21、直方图均衡效果，，。
第四章 遥感图像处理—数字图像增强
同一景物不同波段图像之间的运算—识别地物
图像的差值运算有利于目标与背景反差较小 的信息提取。 如在红光波段，植被和水体难以区 分，在红外波段，植被和土壤难以区分，通过相 减,可以有效的区分出三种地物
2、比值运算 两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相除 (除数不为0)就是比值运算，即：
真彩色合成 假彩色合成
彩色合成的原理图
①真彩色合成
红光波段赋成红 绿光波段赋成绿 蓝光波段赋成蓝
真彩色合成 红光波段赋成红
真彩色合成 红光波段赋成红 绿光波段赋成绿
真彩色合成 红光波段赋成红 绿光波段赋成绿 蓝光波段赋成蓝
②假彩色合成 假彩色合成 近红外波段赋成红 红光波段赋成绿 绿光波段赋成蓝
1 图像卷积运算
数字图像的局部
模板
z1 z2 z3
z4 z5 z6 z7 z8 z9
w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9
1/9
1/9 1/9
1/9 1/9 1/9 1/9 1/9 1/9
Replace with R
= w1z1 + w2z2 + ….. +w9z9
模板按像元依次向右移动，而后换行，直到整幅图 像全部处理完为止
对于亮点噪音，用中值滤波好
带有椒盐噪声的ikonos图像
中值滤波后的图像
均值平滑后的图像
3
图像锐化
（1）图像锐化的目的是突出图像中景物的边缘、线状目 标或某些亮度变化率大的部分。 （2）边缘或轮廓通常位于灰度突变或不连续的地方，具
有一阶微分最大值和二阶微分为0的特点;
锐化的方法很多，在此只介绍常用的几种：
遥感的基本原理与遥感图像处理
3、遥感成像与遥感图像特征
遥感成像主要分为两种，即摄影成像和扫描成像。
摄影成像：摄影是通过成像设备获取物体的影像技术。
传统摄影是依靠光学镜头及放置在焦平面的感光胶片来记 录物体影像。数字摄影则通过放置的焦平面的光敏元件， 经光/电转换，以数字信号来记录物体的影像。依据探测波 长的不同，又可分近紫外摄影、可见光摄影、红外摄影、 多光谱摄影等。
扫描成像：依靠探测元件和扫描镜对目标物体以瞬时
视场为单位进行的逐点、逐行取样，以得到目标物的电磁 辐射特性信息，形成一定谱段的图像。其探测波段可包括 紫外、红外、可见光和微波波段等。成像方式有光/机扫描 成像、固体自扫描成像和高光谱成像光谱扫描三种。
3、遥感成像与遥感图像特征
遥感图像是各种传感器所获信息的产物，是遥感探测目 标的信息载体。通过遥感图像，人们希望获得三个方面的 信息：目标地物的大小、形状及空间分布特点；目地物的 属性特点；目标地物的变化动态特点。为此，可将遥感图 像归纳为三个方面的特征，即几何特征、物理特征和时间 特征，其表现参数为： q空间分辨率：象素所代表的地面范围。 q波谱分辨率：传感器在接收目标辐射的波谱时能分辩 的最小波长间隔，间隔越小，分辨率越高。 q辐射分辨率：传感器在接收波谱信号时能分辩的最小 辐射度差。 q时间分辨率：对同一地点进行遥感采样的时间间隔。
2、遥感平台
SPOT 4
SPOT卫星外观
SPOT 5
2、遥感平台
1999年10月14日，我国第一颗地球资源遥感卫星——资 源一号卫星（又称中巴地球资源卫星， China-Brazil Earth Resource Satellite，CBERS ）在太原卫星发射中 心成功发射。 资源一号卫星的轨道是太阳同步极地轨道，高度778km， 倾角98.5 ；运行周期100.26min；重复时间26天（373 圈）。所携带的传感器最高空间分辨率是19.5m。
遥感导论-习题及参考答案第四章-遥感图像处理答案
第四章遥感图像处理名词解释假彩色遥感图像：利用卫星或飞机拍摄到的基础遥感图像,将感兴趣的部分(如森林,水体,沙漠,重力异常区等)用不真实且夸张的颜色表示出来，与自然色不一致。
边缘检测：用于判断图像地物的边缘。
数字影像：数字影像是以二维数组形式表示的影像。
该数组由对连续变化的影像作等间隔抽样所产生的采样点组成。
几何校正：几何校正是指将遥感图像参照地形图、已校正图像或GPS控制点进行重采样,消除传感器成像的几何变形,使其具有地理坐标并与地面实际对应。
K-L变换：主成分变换；是建立在统计特征基础上的多维正交线性变换，就是一种离散化的Karhunen －Loeve变换。
辐射校正：对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正直方图均衡：是用一定的算法使直方图大致平和。
问答题下图为一个3x3的图像窗口，试问经过中位数滤波(Median Filter)后，该窗口中心像元的值，并写出计算过程。
(10分)124 126 127120 150 125115 119 123什么是计算机图像处理，它包含那些内容，如何运用计算机图像处理方法来提高遥感图像的解译效果？答：是指利用计算机对图像进行一系列加工，以便获得人们所需要的效果。
常见的图像处理有图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割与图像分析等。
（1）图像数字化通过取样与量化过程将图像变换成便于计算机处理的数字形式。
通常，图像在计算机内用一个数字矩阵表示，矩阵中的每一个元素称为像素。
将图像数字化的设备有各种扫描仪与数字化仪。
（2）图像编码对图像信息进行编码，可以压缩图像的信息量，以便满足传输与存储的要求。
（3）图像增强使图像清晰或将其转换为更适合人或机器分析的形式。
图像增强并不要求真实地反映原始图像。
（4）图像复原消除或减少在获取图像过程中所产生的某些退化，尽量反映原始图像的真实面貌。
（5）图像分割将图像划分为一些互不重叠的区域。
遥感图像处理
3. 常用的颜色空间模型：
◆RGB(红/绿/蓝)模型: RGB颜色空间是根据人眼锥体接受光线的方法构造成的模型，是由红、绿、蓝三原色混合得到的颜色集合所构成的颜色空间。RGB模式 ：用于显示彩色图像的相加混色模型 。
◆CMYK(青/洋红/黄/黑)模型: CMYK颜色空间是彩色胶片的染料和印刷油墨所形成的颜色空间。是与设备相关的颜色空间。以红、绿、蓝的补色青(Cyan)、品红(Magenta)、黄(Yellow)为原色构成的CMY颜色模型，常用于从白光中滤去某种颜色，又被称为减性原色系统。
黑白系列的非彩色只能反映物质的光反射率的变化，其在视觉上的感觉是亮度的变化。
彩色是指除黑白系列以外的各种颜色。彩色有3个基本性质：
明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。
色调：是色彩彼此相互区分的特性。
饱和度：是彩色纯洁的程度，也就是光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。
? 线性拉伸是最常用的方法，通过对像素值进行比例变化来实现。
(1)全域线性拉伸
(2)分段线性拉伸
非线性拉伸
? 如果拉伸函数是非线性的，即为非线性拉伸。
? 常用的非线性函数有指数函数、对数函数、平方根、高斯函数等。
9.直方图均衡化的基本思想是对原始图像的像素灰度做某种映射变换，使变换后图像灰度的概率密度呈均匀分布，即变换后图像的灰度级均匀分布。
◆ 真彩色图像的颜色与人眼视觉所看到的颜色基本一致。
◆ 假彩色图像是图像的色调与实际地物色调不一致的图像。
彩色合成包括伪彩色合成、真彩色合成、假彩色合成和模拟真彩色合成4种方法。
? 伪彩色合成是把单波段灰度图像中的不同灰度级按特定的函数关系变换成彩色，然后进行彩色图像显示的方法，主要通过密度分割方法来实现。
遥感数字图像处理-第四章_遥感数字图像增强处理(一)[研究材料]
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计算方法：
Pi
mi M
M表示整幅图像的像元个数
M表示整幅图像的像元个数
Pi表示第i灰度级的像元比例频率
X和
调研学习
13
直方图的性质
（1）直方图反映了图像中的灰度分布规律，描述每个灰度 级具有的像元个数，但不包含这些像元在图像中的位置；
（2）任何图像有唯一的直方图，不同的图像可能有相同的 直方图；
六、图像运算 Image Calcu.
七、多光谱增强 M调u研l学ti习-spectral Enhancement
1
一、图像增强概述
➢ 什么是图像增强？
Image enhancement is the process of making an image more interpretable for a particular application ( Faust, 1989).
空间域增强：空间域是指图像平面所在的二维平面。 直接处理图像上的像素，主要对灰度进行操作；
1）点处理：每次对单个像元进行灰度增强的处理 2）邻域处理或模板处理：对一个像元及其周围的小区域子
图像进行处理
频率域增强：对图像经傅立叶变换后的频谱成分进 行操作，然后经傅立叶逆变换获得所需结果
调研学习
6
➢图像增强的分类
调研学习
2
➢ 图像增强的目的
主要目的：（1）采用一系列技术改善图像的视觉效 果，提高图像的清晰度；（2）将图像转换成一种 更适合于人或机器进行解译和分析处理的形式。
改变图像的灰度等级，提高图像的对比度； 消除边缘和噪声，平滑图像； 突出边缘和线状地物，锐化图像； 合成彩色图像； 压缩图像数据量，突出主要信息等。
遥感数字图像处理-第4章 变换域处理方法
颜色空间中的颜色通常用代表3个参数的3维坐标来描述， 其颜色要取决于所使用的坐标。大部分遥感数据都采用 RGB颜色空间来描述，但对图像进行一些可视分析时，也 会使用其他颜色空间（如HSI模型）。
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七、颜色空间变换
颜色空间分类
第4章
变换域处理方法
为什么要进行变换域处理？
换一个角度来看数字图像
空间域图像直观地为我们提供了丰富的空间和数字信息， 但如果我们将空间域图像进行某种变换，将会较为容易地 识别出一些在原始图像上无法直观看到的信息，从而有利 于图像的后续处理。
介绍常用的数字图像变换算法原理及其应用，旨 在为后续章节的图像变换域处理提供基础。
用三棱镜！ 如果想把一段音频文件不同频率的声音检测出来怎么办？
用傅立叶变换！
8
六、小波变换
小波变换与傅里叶变换类似，都是把一个信号分解成一组 正交信号，但不同于傅里叶变换中使用的三角函数，小波 变换是用由零开始由零结束、中间为一段震荡的波来表示 信号，它是一种能量在时域非常集中的波。
9
七、颜色空间变换
“鸡尾酒会问题”
在嘈杂的鸡尾酒会上，许多
（Cocktail Party Problem） 人在同时交谈，可能还有背
景音乐，但人耳却能准确而
清晰的听到对方的话语。
从混合声音中选择自己感兴 趣的声音而忽略其他声音的 现象
7
五、傅里叶变换
人的视觉系统时时刻刻都在进行“分离信号”这种行为：看 见不同的颜色，听到不同频率的声音，甚至尝到酸甜苦辣咸 这五种不同的味道也是一种识别不同信号的表现。 而傅立叶变换正是一种通过频率来分离不同信号的方法！ 如果想把自然光中的七色成分分离出来怎么办？
《遥感原理与应用》各章重点内容及思考题
第一章绪论◇遥感的基本概念掌握遥感的概念、特点和分类。
1，概念：字面含义：遥远地感知。
广义的含义：泛指从远处探测、感知物体或地物的技术。
狭义的含义：指从空中和地面的不同工作平台上，通过传感器，对地球表面地物的电磁波反射或发射信息进行探测，并经传输、处理和判读分析，对地球的资源与环境进行探测和监测的综合性技术。
2，特点：（1）宏观观测，大范围获取数据资料。
（2）动态监测，快速更新监控范围数据（3）技术手段多样，可获取海量信息（4）应用领域广泛，经济效益高3，分类：（1）按平台：地面遥感，航空遥感，航天遥感（2）按波段：紫外遥感，可见光遥感，红外遥感，微波遥感，多光谱（高光谱）遥感（3）按工作方式：主动式遥感，被动式遥感（4）按记录方式：成像遥感，非成像遥感（5）按应用领域：外层空间遥感，大气层遥感，陆地遥感，海洋遥感◇遥感的应用熟悉遥感技术在测绘和汶川抗震救灾中的应用。
遥感技术在测绘中的应用：制作卫星影像地图修测地形图地形测绘制作专题图在汶川地震中的应用：迅速了解灾情、科学指挥救灾遥感搜救直升机遥感关注堰塞湖灾后重建规划第二章遥感物理基础◇电磁波基础电磁波及其特性、电磁波谱、遥感应用的电磁波波谱段电磁波（Electromagnetic Wave)：在真空或物质中通过电磁场的振动而传输电磁能量的波。
将电磁波在真空中传播的波长或频率按递增或递减顺序排列制成的图表叫做电磁波谱◇物体的发射辐射黑体、基尔霍夫辐射定律、地物发射光谱特征的特点黑体：入射的全部电磁波被完全吸收，既无反射也没有透射的物体。
基尔霍夫辐射定律：一定温度下的物体，对某一波长的电磁波辐射的吸收能力和发射能力相对应。
吸收能力越强，发射能力也越强。
地物发射光谱特征的特点：⏹任何温度大于AZ的物体，都能发射红外线和微波，高温物体，还能发射可见光；⏹T恒定时，物体吸收和发射的电磁波波长一致；⏹任何物体发射红外线的强度与温度有关，而发射微波的差别与物体性质有关；⏹不同性质的物体具有不同的发射波谱曲线；⏹一般而言，粗糙的物体发射系数较大。
遥感原理与应用_第4章_3 遥感影像处理-遥感影像辐射处理
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传 感 器 校 正
L d s2 E0 cos
L为地物在给定波ain
和bias分别为传感器的增益和偏移量，从图像头文件中可以读取； ρ为 反射率（即表观反射率）；ds是日地天文单位距离；E0大气顶层的太
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SWJTU
绝对定标要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间
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传 感 器 校 正
的数量关系，该关系通常呈线性关系，建立该关系就是确定线性 关系中的系数及常数项，即定标系数。
K：传感器的增益；
Lmax：传感器达到饱和时所记录的辐射能量，即传感器记录 的最大能量；
Lmin：传感器探测并记录的最小能量；
Cmax：遥感图像中的最大值（如：对无符号8位类型数据，最 大值是255）。
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传 感 器 校 正
探测元件响应度差异造成的影像色调不一致性
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SWJTU
DN值(从遥感器 得到的数字测 量值) 遥感器校正
• 光学系统特征(如边缘减光) • 光电变换系统的灵敏度特 征的偏差 • 遥感器系统的增减及偏差 相关系数(如Landsat TM和 MSS)
武汉大学遥感原理与应用习题
武汉⼤学遥感原理与应⽤习题第⼀章遥感物理基础名词解释：遥感、电磁波谱、绝对⿊体、灰体、⾊温、⼤⽓窗⼝、发射率、光谱反射率、波粒⼆象性、光谱反射特性曲线、问答题：1、⿊体辐射遵循哪些规律？2、电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成？遥感中所⽤的电磁波段主要有哪些？3、物体的辐射通量密度与哪些因素有关？常温下⿊体的辐射峰值波长是多少？4、叙述沙⼟、植物、和⽔的光谱反射率随波长变化的⼀般规律。
5、地物光谱反射率受哪些主要的因素影响？6、何为⼤⽓窗⼝？分析形成⼤⽓窗⼝的原因。
7、传感器从⼤⽓层外探测地⾯物体时，接收到哪些电磁波能量？第⼆章遥感平台及运⾏特点名词解释：遥感平台、遥感传感器、卫星轨道参数、升交点⾚经、卫星姿态⾓、与太阳同步轨道、LandSat 、SPOT 、问答题：1、遥感卫星轨道的四⼤特点是什么？这些特点有什么好处？2、阐述遥感卫星轨道的特点及其作⽤。
3、确定传感器姿态的⽅法有哪些？简述其原理。
4、从卫星遥感影像获取到处理涉及到多个坐标系，描述这些坐标系统的定义及其作⽤。
5、查阅资料或搜索⽹站资源，⾄少列出5个遥感卫星数据产品代理或宣传⽹址，以其中⼀种遥感卫星为例，描述其数据产品的种类及分类标准。
第三章遥感传感器名词解释：遥感传感器、探测器、红外扫描仪、多光谱扫描仪、推扫式成像仪、成像光谱仪、瞬时视场、MSS、TM、HRV、SAR、INSAR、CCD、真实孔径侧视雷达、全景畸变、合成孔径侧视雷达、距离分辨率、⽅位分辨率、多中⼼投影、斜距投影简答题：1、⽬前遥感中使⽤的传感器可分为哪⼏种？2、遥感传感器包括哪⼏部分？3、LANDSAT 系列卫星上具有全⾊波段的是哪⼀颗？其空间分辨率怎样？4、利⽤合成孔径技术能提⾼侧视雷达的何种分辨率？5、实现扫描线衔接应满⾜的条件是什么？6、叙述侧视雷达图像的影像特征。
7、物⾯扫描的成像仪为何会产⽣全景畸变？8、TM专题制图仪与MSS多光谱扫描仪有何不同？9、SPOT 卫星上的 HRV推扫式扫描仪与TM专题制图仪有何不同？第四章遥感图像处理（⼀）名词解释：光学影像、数字影像、空间域图像、频率域图像、图像采样、灰度量化、ERDAS 、BSQ 、BIL简答题：1、叙述光学影像与数字影像的关系和不同点。
《遥感原理与应用》习题答案
遥感原理与应用习题第一章遥感物理基础一、名词解释1 遥感:在不接触的情况下,对目标或自然现象远距离感知的一门探测技术。
2遥感技术:遥感技术是从人造卫星、飞机或其他飞行器上收集地物目标的电磁辐射信息,判认地球环境和资源的技术。
3电磁波:电磁波(又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效的传递能量和动量。
电磁辐射可以按照频率分类,从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、4电磁波谱:把各种电磁波按照波长或频率的大小依次排列,就形成了电磁波谱5绝对黑体:能够完全吸收任何波长入射能量的物体6灰体:在各种波长处的发射率相等的实际物体。
7绝对温度:热力学温度,又叫热力学温标,符号T,单位K(开尔文,简称开)8色温:在实际测定物体的光谱辐射通量密度曲线时,常常用一个最接近灰体辐射曲线的黑体辐射曲线作为参照这时的黑体辐射温度就叫色温。
9大气窗口:电磁波通过大气层时较少被反射、吸收和散射的,透过率较高的波段称。
10发射率:实际物体与同温度的黑体在相同条件下的辐射功率之比。
11光谱反射率:物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。
12波粒二象性:电磁波具有波动性和粒子性。
13光谱反射特性曲线:反射波谱曲线是物体的反射率随波长变化的规律,以波长为横轴,反射率为纵轴的曲线。
问答题1黑体辐射遵循哪些规律?(1 由普朗克定理知与黑体辐射曲线下的面积成正比的总辐射通量密度W随温度T的增加而迅速增加。
(2 绝对黑体表面上,单位面积发射的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。
(3 黑体的绝对温度升高时,它的辐射峰值向短波方向移动。
(4 好的辐射体一定是好的吸收体。
(5 在微波段黑体的微波辐射亮度与温度的一次方成正比。
2电磁波谱由哪些不同特性的电磁波段组成?遥感中所用的电磁波段主要有哪些?a. 包括无线电波、微波、红外波、可见光、紫外线、x射线、伽玛射线等b. 微波、红外波、可见光3 物体的辐射通量密度与哪些因素有关?常温下黑体的辐射峰值波长是多少?(1 与光谱反射率,太阳入射在地面上的光谱照度,大气光谱透射率,光度计视场角,光度计有效接受面积。
第四章(4)_遥感影像辐射校正
• 相当部分的散射
没有到达地面，向上通过大气直接进入传感 器，这部分辐射称为程辐射度，辐亮度为 L p。
大气影响的定量分析
可见，由于大气影响的存在，实际到达传 感器的辐射亮度是前面所分析的三项之和 ，即
L L1 L2 L p
L RT S ( E0T cos E D ) SL p
• Reflectance (field spectrum) = gain x radiance (input data) + offset • ENVI's empirical line calibration requires at least one field, laboratory, or other reference spectrum; these can come from spectral profiles or plots, spectral libraries, ROIs, statistics or from ASCII files. Input spectra will automatically be resampled to match the selected data wavelengths. • If more than one spectrum is used, then the regression for each band will be calculated by fitting the regression line through all of the spectra. • If only one spectrum is used, then the regression line will be assumed to pass through the origin (zero reflectance equals zero DN). The calibration can also be performed on a dataset using existing factors.
遥感原理与应用考试复习题
2014——2015年度《遥感原理与应用》考试复习题（命题：2011级土管系）第一章绪论主要内容：①遥感信息科学的研究对象、研究内容、应用领域②电磁波及遥感的物理基础③遥感平台和传感器第二章遥感图像处理的基础知识主要内容：1.图像的表示形式2.遥感数字图像的存储3.数字图像处理的数据4.数字图像处理的系统考题：第一二章（A卷）1.电磁波谱中（A）能够监测油污扩散情况，（D）可以穿透云层、冰层。
（2分）A．紫外电磁波（）B．可见光红外电磁波 0μm)C．微波电磁波(1mm-1m)2.遥感按遥感平台可分为地面遥感、航空遥感、航天遥感。
（2分）3.遥感数字图像的存储格式包括BS、BIL、GeoTIFF。
（1分）4.遥感传感器由收集器、探测器、处理器、输出器几部分组成。
（2分）5.地图数据有哪些类型？（3分）答：DEM 数字高程模型DOM 数字正射影像图DLG 数字线划图DRG 数字栅格图6.何谓遥感？遥感具有哪些特点？（5分）答：遥感，即遥远的感知，是在不直接接触的情况下，使用传感器，接收记录物体或现象反射或发射的电磁波信息，并对信息进行传输加工处理及分析与解译，对物体现象的性质及其变化进行探测和识别的理论与技术。
特点：①感测范围大，具有综合、宏观的特点②信息量大，具有手段多，技术先进的特点③获取信息快，更新周期短，具有动态监测的特点④其他特点：用途广，效益高，资料性、全天候、全方位等.B卷1.绿色植物在光谱反应曲线可见光部分中的反射峰值波长是（ B ）。
（1分）A μmB μmC μmD μm2.遥感数字图像处理的数据源包括多光谱数据源、高光谱数据源、全色波段数据源和SAR数据源。
（3分）3.数字化影像的最小单元是像元，它具有位置和灰度两个属性。
（2分）4.函数I=f（x，y，z，λ，t）表示的是一幅三维彩色动态图。
（1分）5.遥感在实际中的应用有哪些方面？（4分）答：资源调查应用环境监测评价区域分析及建设规划全球性宏观研究。
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蒲瑞维特（Prewitt）算子
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遥感原理与应用
§4.5 图像分割 －边缘检测算子
索贝尔（Sobel）算子
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1
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拉普拉斯（Laplacian）算子（二阶导数算子）
01 0 1 －4 1 01 0
f (x, y 1)
标准梯度算子的模板表示方法
1、该方法有什
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1
么缺点？ 2、如何解决？
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遥感原理与应用
§4.5 图像分割 －边缘检测算子
罗伯特（Roberts）算子 Gr f (x, y) max{| f (x, y) f (x 1, y 1) |, | f (x 1, y) f (x, y 1|}
遥感原理与应用
第四章 遥感图像处理
图像处理的知识体系 本课主要内容
基本概念
（1） 1、图像模型
图像变换
（1） 2、图像数字化
图像增强
（0） 3、图像处理系统
图像恢复与重建（0） 4、常见图像格式
图像编码
（0） 本课重点内容
图像分割
（1）
目标表达和描述（2）
模式识别
（0）
光学图像/数字图像 采样/ 量化
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遥感原理与应用
§4.5 图像分割 －基本概念
图像分割概念 把图像分割成许多感兴趣的区域与独立目标。
灰度、颜色、纹理
图像分割作用 1、从图像处理到图像分析的关键步骤 2、图像理解（计算机视觉）前期准备工作。
例子：
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遥感原理与应用
遥感原理与应用
§4.5 图像分割 －区域分割
遥感原理与应用
§4.5 图像分割 －Hough变换
霍夫变换步骤（投票法）
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遥感原理与应用
§4.2 图像变换
傅立叶变换（4学时） 图像变换共2次课（4学时）采用板书授课方式
遥感原理与应用
§4.5 图像分割
本节主要内容 图像分割概念及作用 区域分割（包括阈值分割与区域生长） 边缘检测（几种常用的边缘检测算子） Hough变换
教学要求 掌握阈值分割方法 掌握常用检测算子及各自特点 了解Hough变换方法
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遥感原理与应用
§4.5 图像分割 －边缘检测算子
标准梯度算子
f (x, y) [Gx ,Gy ]T
[f , f ]T x y
f x x f (x, y) f (x, y) f (x 1, y)
f y
y
f (x, y)
f (x, y)
原理：利用同一区域内象素具有相同或相似的属性
阈值分割法
1,若f (x, y) T
g(x, y) 0,若f (x, y) T
确定T的方法很多，最主要的方法是直方图法
区域增长法
以图像的某个像素为生长点，比较相邻像素的特征， 将特征相似的相邻像素合并为同一区域，以合并的像 素为新生长点，继续重复以上的操作，直到找不到符 合条件的像素为止。(4-连通与8-连通的概念)
采样、量化程度与图像效果 非均匀采样与量化问题
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遥感原理与应用
物理图像V.S数字图像
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遥感原理与应用
数字图像概念
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遥感原理与应用
彩色图像与灰度图像
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遥感原理与应用
空间分辨率的量化
652134125286
• GMN • 512512 • 256256 • 128128 • 6464 • 3232
111 1 －8 1 111
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遥感原理与应用
§4.5 图像分割 －边缘检测算子
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遥感原理与应用
§4.5 图像分割 －边缘检测算子
微分算子小结
标准梯度算子 用最近邻像素计算、无法抑止噪声
罗伯特算子
去噪效果差
Prewitt算子 Sobel算子
对水平/垂直方向响应强烈，可抑 止噪声，但检测边缘较宽
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遥感原理与应用
§4.1 遥感图像处理的基本概念 －常见图像格式
LTWG格式（Landset Technical Working Group） BSQ格式（按波段记载数据文件） BIL格式（按波段顺序交叉排列）
BMP格式 位图文件头结构 位图信息头结构 位图颜色表 位图象素数据
其它格式 TIFF/GIF/JPEG/PNG
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遥感原理与应用
004ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ7
00LLL
11587
11LLL
f (x, y) 0 1 6 7 7 , g(x, y) 0 1 L L L
20766
20LLL
01564
01LLL
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遥感原理与应用
§4.5 图像分割 －边缘检测算子
边缘检测原理
边缘是灰度值不连续的结果，可用导数检测出不连续性。
人工
机器智能
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遥感原理与应用
图像处理三个层次
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遥感原理与应用
§4.1 遥感图像处理的基本概念
－图像数字化
数字化概念 数学解释 分为两个过程：采样、量化
采样：空间坐标的离散化（x, y） 矩阵
量化：灰度值离散化过程（f） 灰度级：8比特量化 二值图像（0表示白色，1表示黑色）
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遥感原理与应用
§4.1 遥感图像处理的基本概念 －图像模型
图像: 对客观对象一种相似性的描述或写真； 地 物对电磁波反射强度被传感器以胶片或数字形式 记录
模拟图像V.S数字图像
保存，运输 采集成本 图像处理过程 图像应用方式
退色，变形 电子存储，无线
高
低（无）
速度快，精度低 速度慢，精度高
• 1616 8/11
遥感原理与应用
382256
灰度级的量化
图像灰度级
256 128 64 32 16 8 4 2
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遥感原理与应用
§4.1 遥感图像处理的基本概念 －图像处理系统
数字图像处理系统由硬件和软件组成。
ERDAS IMAGING 文件管理、图像处理、校正、信息获取、变换 图像分类、专题图制作、与GIS系统的接口
Laplacian算子
二阶微分算子，与方向无关，对细 线和孤立点检测效果较好，但存在 双像素边缘现象，双倍加强噪声。
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遥感原理与应用
§4.5 图像分割
－Hough变换
直角坐标系中的一条直线对应极坐标中的一个 点，直角坐标系中一个点对应于极坐标中的一 条曲线，这种线到点的变换称为霍夫变换。
曲线1，3，5都过S点；曲线2，3，4过T点 11/13