空间滤波

实验名称：遥感影像的空间滤波

一、实验内容

1.对遥感影像进行高通滤波

2.对遥感影像进行低通滤波

二、实验所用的仪器设备及数据

电脑一台，WidowsXP/2000操作系统，遥感影像处理软件（ENVI），TM1单波段卫星遥感影像。

三、实验原理

（一）高通滤波

1．作用：图像的边缘、细节主要在高频部分得到反映。图像的模糊是由高频成份比较弱产生的。为了消除模糊，突出边缘，则采用高通滤波器让高频通过，使低频成份得到削弱，再经过傅立叶变换得到边缘锐化的图像。

2．具体实现：高通滤波法就是用高通滤波算子和图像卷积来增强图像的边缘。可以根据需要选择不同的高通滤波算子。

（二）低通滤波

1．定义：是指低频率时通过、高频率时截止，能除去噪声等不需要的高频率的滤波器。

2．原理：运用一个具有低中心值的变换核来保持遥感影像低频信息的通过，阻止高频信息的通过，达到保留图像中的低频信息，又消除了图像中的高频信息。从而使图像不同区域的边缘得到增强，也相当于对影像进行锐化。

四、实验步骤及其结果分析

A．高通滤波：

1、打开ENVI4.3软件，选择File/Open Image File，点击bhtmref.img文件，选择TM2波段，即可得到一幅单波段影像，如图1。

2、然后选择Filter/Convolutions and Morphology,在弹出对话框Convolutions and Morphology Tool中选择Convolution/High Pass，设置Kernel Size值为3X3，如图2。

3．点击Quick Apply，Quick Apply在弹出对话框中选择TM Band 2波段，再点击OK，即得到高通滤波后的影像，即如图3。

4.按照上述步骤运行，但将对话框中的Kernel Size改为5X5，然后点击Quick Apply得到高通滤波后的影像，即图4。

图1 图2

图3 图4

结果分析：

1.通过图1与图3、图4的比较，可以看出高通滤波后的影像，地物边缘更加清晰明朗，说明高通

滤波对遥感影像具有锐化作用；

2.通过图3与图4的比较，可以看出，卷积核不同，影像的线条清晰度也不同。当卷积核增大时，

影像的线条会更加清晰。

B.低通滤波

A)低通滤波步骤：

1、打开ENVI4.3软件，选择File/Open Image File，点击bhtmref.img文件，选择TM2波段，即可得到一幅单波段影像，如图5。

2、然后选择Filter/Convolutions and Morphology,在弹出对话框Convolutions and Morphology Tool中选择Convolution/Low Pass，设置Kernel Size为3，Image Add Back(0-100)%为0如图6。

3、点击Quick Apply在弹出对话框中选择TM Band 2波段，点击OK，得到低通滤波后影像，如图7。

4、然后再次在对话框Convolutions and Morphology Tool中选择Kernel Size为5，Image Add Back(0-100)%为60，点击Quick Apply得到低通滤波后影像8。

图5 图6

图7 图8

结果分析：

1．将低通滤波后的影像与原始影像比较，可以看出低通滤波后的遥感影像上的信息含量比较少，而且影像上的地物较原始影像的地物要模糊，说明在低通滤波过程中消除了一部分高频信息。而且从原始影像上的地物边缘轮廓来看，低通滤波后的地物其边缘轮廓较原始影像要突出，证明低通滤波影像也有锐化作用。

2．将图a与图b进行比较可以看出，在文本框Image Add Back(0-100)%中设置60%，，表示由原始影像变量的50%加上卷积结果变量的50%，说明值越大，图像越清晰，地物信息含量越大。

五、试验中所遇到的问题及其解决办法

1.高通滤波与低通滤波有何异同？

答：

异：高通滤波是对图像进行的锐化处理，通过留住高频部分、去除低频部分使图像边缘细节更加突出，减轻图像中的模糊部分；低通滤波是对图像进行的平滑处理，抑制高频部分、保留低频部分从而去除高频部分的噪声，弱化图像的细节，使图像变的模糊。

同：都是对遥感图像进行滤波处理，改变原始图像的面貌。

2.遥感图像的平滑和锐化的方法分别有哪些？

答：

平滑方法：Low Pass，Median，Gaussian Low Pass.

锐化方法：Sobel，Roberts，High Pass，Gaussian High Pass.