第三章遥感光学基础
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在人的视觉系统中有两种感光细胞：杆状细胞和锥 状细胞。 杆状细胞为暗视器官，只在较暗的条件下起作用，不 能分辨颜色和细节； 锥状细胞是明视器官，在照度足够高时起作用，并能 分别辨颜色和细节。锥状细胞对电磁光谱的三个波段： 红、绿、蓝敏感。由于这个原因，这三种颜色被称为三 基色。 在光亮条件下，人眼能分辨各种颜色，当光亮降低到 一定程度，人眼的感觉便是无彩色的，光谱变成不同明 暗的灰带。
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遥感图像的显示
ETM+各波段设置
波 段 1 2 3 4 5 6 7 8 光谱范围 ( m ) 0.45-0.52 0.52-0.60 0.63-0.69 0.76-0.90 1.55-1.75 10.4-12.5 2.08-2.35 0.52-0.90 地面 波长描述 分辨率( m ) 30 30 30 30 30 60 30 15 蓝（青） 绿（黄、橙） 红 近红外 短波红外 热红外 短波红外 全色
2018年10月4日星期四
如果将 R、 G、 B 看成三个变量, 就形成一个三维彩色空间。 可以用一个三维的立方体来表示它们能组成的所有颜色
z 蓝(Blu e) 品红 (Mag en ta)
青(Cy an) O 红(Red )
x
绿(Green) 黄(Yellow) y
格拉斯曼（Glassman）定律：
R：700 nm，G：546.1 nm，B： 435.8 nm
遥感多波段图像的显示
彩色合成，color composite，根据三原色原理， 对于一景遥感影像中的三幅影像（三个波段） 或同一地区在影像精确配准后的三幅不同来 源的遥感影像分别赋以红（R）、绿（G）、 蓝（B），生成彩色影像的过程。 彩色合成的种类分为（近似）真彩色合成、 假彩色合成与伪彩色合成三种。
视网膜的颜色区 1 能分辨各种颜色 2 能分辨黄蓝，对红绿色盲， 能分辨明暗 3 全色盲区，只能辨别明暗
三基色（三原色）
根据人眼的结构，所有颜色都可看作是三种基本颜色 ——R 表示红（Red）、 G表示绿（Green)和B表示蓝（Blue)按照不同 的比例组合而成。国际照度委员会 (CIE)在1931年就规定三种基 本色的波长分别为R：700 nm，G：546.1 nm，B： 435.8 nm。
1 lm（W）＝ 0.30 lm （R）＋ 0.59 lm（G）＋ 0.11 lm（B） 若 1 单位红为 0.30 l lm ； 1 单位绿为 0.59 lm ； 1 单位蓝为 0.11 lm ；
1 单位白为 1 lm ；
——白光可以由红、绿、蓝三色光按一定比例合成配比得到。 以光强为单位，红光为30%，绿光为59%，而蓝光仅为11%。 这一比例与太阳光中的红、绿、蓝三色光的比例基本相同，事 实上这是人们长期适应太阳光的结果。太阳光是自然界唯一的 自然白光光源。
遥感图像显示
似真彩色显示TM321
标准假彩色TM432
2002年5月全球平均海平面温度图
伪彩色图像
互补色
W（白光） = R ＋ G ＋ B R ＋ G ＝Y Y —— yellow 黄 R ＋ B ＝M M —— magenta 品红 G ＋ B ＝C C ——cyan 青 Y ＋ B ＝W Y＝W－B M ＋ G ＝ W ＝》 M ＝ W －G C ＋ R ＝W C＝W－R
100
蓝
绿
红
光吸收性%
80 60 40 20 0 4 00 4 50 5 00 5 50 6 00 波 长 / nm 6 50 7 00
人类感光细胞的敏感曲线
视网膜的颜色区
视网膜中央能分辨各种颜色 ﹐由中央向外围部分过渡﹐ 对颜色的分辨能力逐渐减弱 ﹐直到对颜色的感觉消失。 观察小视场和大视场的颜色 会有不同结果。 眼睛感受到颜色﹐不只决定 于客观的刺激﹐还取决于用 眼的什么位置接受这个刺激
遥感图像彩色合成
自然色（quasi- nature color，似真彩色） 即合成彩色与人眼看到的自然景物近似。 (TM321（RGB）——RGB) 假彩色(false color) 除植被外，其它地物 合成彩色与自然色近似，植物变为 鲜明红 色（饱和度很高的红） (标准假彩色： TM432（NIR、R、G）——RGB)，人眼 对红光敏感，突出植被信息，其他地物也 还接近人眼看到地面实际场景的颜色 。 伪彩色(pseudo color) ，对于一景遥感影像 ，根据某种显示意图，建立颜色查找表， 人为地将影像按灰度配赋某种颜色生成彩 色影像。
在三原色中，其中的任一种颜色不能由其余两种颜色混合相加
产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色。
任何一种颜色都可以用三基色表示出 来, 即：
c ar ( R) a g (G ) ab ( B)
RGB颜色模型 RGB 模型用三维空间中的一个点来表示一种颜色，如图下 所示。每个点有三个分量，分别代表该点颜色的红、绿、蓝亮度
值。
在 RGB 模型立方体中，原点所对应的颜色为黑色，它的三 个分量值都为零。距离原点最远的顶点对应的颜色为白色，它的 该线称为灰色线。立方体内其余各点对应不同的颜色。彩色立方
三个分量值都为 1。从黑到白的灰度值分布在这两个点的连线上，
体中有三个角对应于三基色——红、绿、蓝。剩下的三个角对应于
三基色的三个补色——黄色、 青色（蓝绿色）、品红。
遥感光学基础
遥感光学：以人为本，综合物理光学、视 觉生理、视觉心理、心理物理等学科，研 究人眼对不同颜色光感觉的规律 介绍遥感成像原理及过程，包括黑白、真 彩色、假彩色和彩红外
颜色性质和颜色立体
光：只有能被人的眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才称为 可见辐射或可见光，简称光
人眼的结构图
人眼颜色视觉
若两种同等强度颜色混合产 生白色或灰色，这两种颜 色为互补色，黄和蓝、红 和青、绿和品红。
不分青红皂白
加色法和减色法
加原色与减原色 The CMY Colour Model
(minus blue)
Green Yellow
The Relation between RGB and CMY
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ETM+各波段设置
波 段 1 2 3 4 5 6 7 8 光谱范围 ( m ) 0.45-0.52 0.52-0.60 0.63-0.69 0.76-0.90 1.55-1.75 10.4-12.5 2.08-2.35 0.52-0.90 地面 波长描述 分辨率( m ) 30 30 30 30 30 60 30 15 蓝（青） 绿（黄、橙） 红 近红外 短波红外 热红外 短波红外 全色
2018年10月4日星期四
如果将 R、 G、 B 看成三个变量, 就形成一个三维彩色空间。 可以用一个三维的立方体来表示它们能组成的所有颜色
z 蓝(Blu e) 品红 (Mag en ta)
青(Cy an) O 红(Red )
x
绿(Green) 黄(Yellow) y
格拉斯曼（Glassman）定律：
R：700 nm，G：546.1 nm，B： 435.8 nm
遥感多波段图像的显示
彩色合成，color composite，根据三原色原理， 对于一景遥感影像中的三幅影像（三个波段） 或同一地区在影像精确配准后的三幅不同来 源的遥感影像分别赋以红（R）、绿（G）、 蓝（B），生成彩色影像的过程。 彩色合成的种类分为（近似）真彩色合成、 假彩色合成与伪彩色合成三种。
视网膜的颜色区 1 能分辨各种颜色 2 能分辨黄蓝，对红绿色盲， 能分辨明暗 3 全色盲区，只能辨别明暗
三基色（三原色）
根据人眼的结构，所有颜色都可看作是三种基本颜色 ——R 表示红（Red）、 G表示绿（Green)和B表示蓝（Blue)按照不同 的比例组合而成。国际照度委员会 (CIE)在1931年就规定三种基 本色的波长分别为R：700 nm，G：546.1 nm，B： 435.8 nm。
1 lm（W）＝ 0.30 lm （R）＋ 0.59 lm（G）＋ 0.11 lm（B） 若 1 单位红为 0.30 l lm ； 1 单位绿为 0.59 lm ； 1 单位蓝为 0.11 lm ；
1 单位白为 1 lm ；
——白光可以由红、绿、蓝三色光按一定比例合成配比得到。 以光强为单位，红光为30%，绿光为59%，而蓝光仅为11%。 这一比例与太阳光中的红、绿、蓝三色光的比例基本相同，事 实上这是人们长期适应太阳光的结果。太阳光是自然界唯一的 自然白光光源。
遥感图像显示
似真彩色显示TM321
标准假彩色TM432
2002年5月全球平均海平面温度图
伪彩色图像
互补色
W（白光） = R ＋ G ＋ B R ＋ G ＝Y Y —— yellow 黄 R ＋ B ＝M M —— magenta 品红 G ＋ B ＝C C ——cyan 青 Y ＋ B ＝W Y＝W－B M ＋ G ＝ W ＝》 M ＝ W －G C ＋ R ＝W C＝W－R
100
蓝
绿
红
光吸收性%
80 60 40 20 0 4 00 4 50 5 00 5 50 6 00 波 长 / nm 6 50 7 00
人类感光细胞的敏感曲线
视网膜的颜色区
视网膜中央能分辨各种颜色 ﹐由中央向外围部分过渡﹐ 对颜色的分辨能力逐渐减弱 ﹐直到对颜色的感觉消失。 观察小视场和大视场的颜色 会有不同结果。 眼睛感受到颜色﹐不只决定 于客观的刺激﹐还取决于用 眼的什么位置接受这个刺激
遥感图像彩色合成
自然色（quasi- nature color，似真彩色） 即合成彩色与人眼看到的自然景物近似。 (TM321（RGB）——RGB) 假彩色(false color) 除植被外，其它地物 合成彩色与自然色近似，植物变为 鲜明红 色（饱和度很高的红） (标准假彩色： TM432（NIR、R、G）——RGB)，人眼 对红光敏感，突出植被信息，其他地物也 还接近人眼看到地面实际场景的颜色 。 伪彩色(pseudo color) ，对于一景遥感影像 ，根据某种显示意图，建立颜色查找表， 人为地将影像按灰度配赋某种颜色生成彩 色影像。
在三原色中，其中的任一种颜色不能由其余两种颜色混合相加
产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色。
任何一种颜色都可以用三基色表示出 来, 即：
c ar ( R) a g (G ) ab ( B)
RGB颜色模型 RGB 模型用三维空间中的一个点来表示一种颜色，如图下 所示。每个点有三个分量，分别代表该点颜色的红、绿、蓝亮度
值。
在 RGB 模型立方体中，原点所对应的颜色为黑色，它的三 个分量值都为零。距离原点最远的顶点对应的颜色为白色，它的 该线称为灰色线。立方体内其余各点对应不同的颜色。彩色立方
三个分量值都为 1。从黑到白的灰度值分布在这两个点的连线上，
体中有三个角对应于三基色——红、绿、蓝。剩下的三个角对应于
三基色的三个补色——黄色、 青色（蓝绿色）、品红。
遥感光学基础
遥感光学：以人为本，综合物理光学、视 觉生理、视觉心理、心理物理等学科，研 究人眼对不同颜色光感觉的规律 介绍遥感成像原理及过程，包括黑白、真 彩色、假彩色和彩红外
颜色性质和颜色立体
光：只有能被人的眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才称为 可见辐射或可见光，简称光
人眼的结构图
人眼颜色视觉
若两种同等强度颜色混合产 生白色或灰色，这两种颜 色为互补色，黄和蓝、红 和青、绿和品红。
不分青红皂白
加色法和减色法
加原色与减原色 The CMY Colour Model
(minus blue)
Green Yellow
The Relation between RGB and CMY