Rs第4章：遥感图像处理

1、遥感影像变形的原因
① 遥感平台位置和运动状态变化的影响： ② ③
④ ⑤
航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。 地形起伏的影响：产生像点位移。 地球表面曲率的影响：一是像点位置的移 动；二是像元对应于地面宽度不等，距星 下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长。 大气折射的影响：产生像点位移。 地球自转的影响：产生影像偏离。
2）色调 色彩彼此相互区分的特性。
3）饱和度 彩色纯洁的程度，光谱中波长段 是否窄，频率是否单一。 黑白色只有明度，没有色调和饱和度。
3、颜色立体 （1）颜色立体（理想化模型）：中间垂直轴
代表明度 ；中间水平面的圆周代表色调；圆周上的半 径大小代表饱和度。 中轴代表无色彩的明度等级；在颜色立体的水平剖面 上是色调；颜色离开中央轴的水平距离代表饱和度的 变化。比理想颜色立体更接近实际情况。
（2）孟赛尔颜色立体（接近实际物体）：
二、加色法与减色法
1. 颜色相加原理
① 三原色：若三种颜色，其中的任一种
都不能由其余二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，则称之为三原色。 红、绿、蓝。 ② 互补色：若两种颜色混合产生白色或 灰色，这两种颜色就称为互补色。黄 和蓝、红和青、绿和品红。
利用多光谱图像，选择滤光片搭配方案， 根据色光叠加原理，制作彩色（真、假 彩色）遥感图像。
2、色度图：可以直观地表现颜色相加的原 理,更准确地表现颜色混合的规律. 图4.5 X轴是红原色的比例 Y轴是绿原色的比例 1-X-Y=Z（蓝原色的比例） 人眼对颜色视觉的基本规律：1、2、3
3、颜色相减原理
调整变换前后的亮度范围即a1、a2、b1、b24个参 数，就可以改变直线的形状，从而产生不同的 对比度变换效果。 若a2 -a1﹤b2 -b1，则亮度范围扩大，图像被拉伸， 若a2 -a1﹥b2 -b1，则亮度范围缩小，图像被压 缩。要改变的对比度的范围可以根据需要自行 选择。
有时为了更好的调节图像的对比度，需要在有些 亮度段拉伸，而在另一些亮度段压缩，这种变
化称为分段线性变换，分段线性变换时，变换
函数不同，在变化坐标系中直线会变成折线，
而折线的拐点位置可以根据具体的需要进行选
择。图4.35，表4.1
用分段线性变换可以得到很好的目视效果。
2、非线性变换 当变换函数为非线性时就是非线性变换。常用的有 指数变换和对数变换。 指数变换的意义在于亮度值较高的部分被拉伸扩大
2、几何畸变校正
④ 控制点的选取
数目的确定:最小数目；6倍于最小数目。
选择的原则
易分辨、易定位的特征点：道路的交叉口，
水库坝址，河流弯曲点等。 特征变化大的地区应多选些。 尽可能满幅均匀选取。
第三节 遥感数字图像增强
当一幅图象的目视效果不好，或是有用的信息突 出不够时，需要做图象增强处理。如图象的对 比度不够，或希望突出的某些边缘看不清，就 可以用计算机图象处理技术来改善图象的质量。 本节所介绍的是对比度扩展\空间滤波\图象运算\ 多光谱变换等.
直方图最小值去除法 回归分析法:校正的方法是将波段b中每个像元的亮 度值减去a，来改善图像，去掉程辐射。
三、几何校正
几何畸变：遥感图像的几何位置上发生 变化，产生诸如行列不均匀，像元大小 与地面大小对应不准确，地物形状不规 则变化等变形。 几何畸变是平移、缩放、旋转、偏扭、 弯曲等作用的结果。
第四章 遥感图像处理
主要内容

光学影象和数字影象在分析、判读、理 解、识别前的处理过程； 1）光学原理和光学处理 2）数字图象校正 3）数字图象增强 针对计算机处理 4）多源信息复合
第一节 光学原理与光学处理

紫外、可见光、红外部分被称作是光学 辐射； 其中，只有可见光部分能够被人眼所感 觉到，并产生视觉。

一、颜色视觉
1、亮度对比和颜色对比 （1）亮度对比：对象相对于背景的的明亮程度。改
变对比度，可以提高图象的视觉效果。主要用于单色 黑白影象.
（2）颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影
响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果，使每种颜色会向其 影响色的补色变化。在两种颜色的边界，对比现象更为明显。因

例如扫描形式成像的MSS，产生的几何畸变主要是由于 扫描镜的非线性振动和其它一些偶然因素引起的。在地 面上影响可达395米。
全景畸变
地球曲率和地形起伏引起的误差
遥感器轨道位置和姿态引起的误差 (中心投影)
遥感器轨道位置和姿态引起的误差

多中心投 影例如 MSS\TM等
• The geometric registration process involves identifying the image coordinates (i.e. row, column) of several clearly discernible points, called ground control points (or GCPs), in the distorted image (A - A1 to A4), and matching them to their true positions in ground coordinates (e.g. latitude, longitude). • The true ground coordinates are typically measured from a map (B - B1 to B4), either in paper or digital format.
5. 直方图的作用：直观地了解图像的亮度值分布范围、
峰值的位置、均值以及亮度值分布的离散程度。直方图的 曲线可以反映图像的质量差异。

正态分布：反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图
像质量高。
偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。
图像直方图是描述图像质量的可视化图表。在图像处理中， 可以通过调整图像直方图的形态，改善图像显示的质量，以达到图像增 强的目的。
此，颜色的对比会产生不同的视觉效果。
一般来说,波长 改变0.001-0.002 微米,人眼就能观
2、 颜色的性质 发光物体 发射率高低的影响 不发光物体 反射光的结果 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。 颜色的性质由明度、色调和饱和度来描述。
1）明度 人眼对光源或物体明亮程度的感觉。
• Striping was common in early Landsat MSS data due to variations and drift in the response over time of the six MSS detectors. • The 'drift' was different for each of the six detectors, causing the same brightness to be represented differently by each detector. • The corrective process made a relative correction among the six sensors to bring their apparent values in line with each other
2、几何畸变校正
① 基本思路：把存在几何畸变的图像，纠正成符
合某种地图投影的图像，且要找到新图像中每 一像元的亮度值。 ② 具体步骤 1）计算校正后每一点所对应原图中的位置； 2）计算每一点的亮度值。 ③ 计算方法 1）建立两图像像元点之间的对应关系； 2）求出原图所对应点的亮度：最近邻法、双线 性内插法、三次卷积内插法。
第二节 数字图像的校正
遥感数字图像处理：利用计算机对遥感图像
及其资料进行的各种技术处理。
数字图像处理的优点
快捷、准确、客观地提取遥感信息 适应地理信息系统的发展
一、数字图像及其直方图
遥感数据有光学图像和数据图像之分,两者有时需要互相转 化即A/D，D/A。 A：模拟、连续；D：数字、离散
4.3.1 对比度变换
对比度变换就是指通过改变图像像元的亮度值
来改变图像像元对比度，从而改变图像质量的
图像处理技术。也称为是辐射增强。常用的方 法有对比度线性变换和非线性变换。
通过观察数字图象的直方图可以直观的分析图 像的质量。一般来说直方图应是正态分布，这 说明图像中像元的亮度是随机分布，适合用统 计的方法分析图像。当直方图的峰值偏左时，
了亮度间隔，而在亮度值较低的部分则被压缩了
缩小了亮度间隔。 数学表达式见4.17，通过改变函数关系式中的参数 来改变指数函数曲线的形态，实现不同的拉伸效 果。
对数变换的函数与指数变换相反，意义在于在亮度
值较低的部分被拉伸，而在亮度值高的部分被压
缩。 数学表达式为4.18，其参数可以根据需要进行调整， 以达到不同的效果。

数字图像：数字图像是能被计算机存储、处理
和使用的用数字表示的图像。
数字化：将连续的图像变化，作等间距的抽样和 数字图像的表示：矩阵函数
量化。通常是以像元的亮度值表示。 数字量和模拟量 的本质区别：连续变量，离散变量。

4. 数字图像直方图：以每个像元为单位，表示图像中
各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。
说明图像偏暗；当峰值偏右时，说明图像偏亮；
若峰值过陡时，说明图像像元的亮度过于集中
某个亮度范围内，上面这三种情况都是图像对
比度小，图像质量差的反映。
1、线性变换 按照一定的数学规律，通过一个变换函数改变图 像中像元 的亮度值，来改善图像的对比度，从 而提高图像目视的质量。 如果我们所采取的变换函数是线性的或分段线性 的，那么这种变换我们就称之为线性变换。线 性变换是图像增强处理最常用的方法。 举例说明：教材114。
• Dropped lines occur when there are systems errors which result in missing or defective data along a scan line. • Dropped lines are normally 'corrected' by replacing the line with the pixel values in the line above or below, or with the average of the two.
三、光学增强处理
图像的光学增强处理方法具有精度高， 反映目标地物
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更真实，图像目视效果等优点，是遥感图像处理的重 要方法之一。 计算机图像处理的优点在于速度快、操作简单、效率 高等优点，有逐步取代光学方法的趋势。
三、光学增强处理
1. 彩色合成 加色法彩色合成 减色法彩色合成 2. 光学增强处理 3. 光学信息的处理 图像的相加和相减 遥感黑白影象的假彩色编码
This graphic illustrates the increase in contrast in an image before (left) and after (right) a linear contrast stretch.
减色过程:白色光线先后通过两块滤光片的过程. 颜色相减原理:当两块滤光片组合产生颜色混合时,入

射光通过每一滤光片时都减掉一部分辐射，最后通过的光是经过 多次减法的结果.
加色法与减色法的区别: 减法三原色:黄、品红、青
相加混合 相减混合

利用多光谱图像，选择滤光片搭配 方案，根据颜料叠加原理，制作彩 色（真、假彩色）遥感图像
小结
二、辐射校正（Radiometric correction ）
1. 辐射畸变： 地物目标的光谱反射率的差
异在实际测量时，受到传感器本身、大气 辐射等其他因素的影响而发生改变。这种 改变称为辐射畸变。 2. 影响辐射畸变的因素
传感器本身的影响：导致图像不均匀，产生
条纹和噪音,影象接收部门进行处理。 大气对辐射的影响
3.大气影响的定量分析 ：大气的主要影响是减少了 图像的对比度，使原始信号（减少）和背景信号 （增加）都增加了因子，图像质量下降。 对大气影响的纠正是通过纠正辐射亮度的办法实现 的，因此称作辐射校正。 4.大气影响的粗略校正：通过简单的方法去掉程辐射 度（散射光直接进入传感器的那部分），从而改 善图像质量。