1、 遙感與數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)知識一、名詞解釋：數(shù)字影像：物體光輻射能量的數(shù)字記錄形式或像片影像經(jīng)采樣量化后的二維數(shù)字灰度序列 圖像采樣 ：將空間上連續(xù)的圖像變換成離散點的操作稱為采樣 灰度量化： 將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值的過程叫量化 像素：將地面信息離散化而形成的格網(wǎng)單元二、填空題：1、光學圖像是一個連續(xù)的光密度 函數(shù)。2、數(shù)字圖像是一個 離散的光密度 函數(shù)。3、通過成像方式獲取的圖像是連續(xù)的，無法直接進行計算機處理。此外，有些遙感圖像是通過攝影方式獲取的，保存在膠片上。只有對這些獲取的圖像（或模擬圖像）進行數(shù)字化后，才能產(chǎn)生數(shù)字圖像。數(shù)字化包括兩個過程：采樣和量化。4、一般來說，采樣間距越大

2、，圖像數(shù)據(jù)量小，質(zhì)量差；反之亦然。5、一幅數(shù)字圖像為8位量化，量化后的像素灰度級取值范圍是0255的整數(shù)。設(shè)該數(shù)字圖像為600行600列，則圖像所需要的存儲空間為_ 360000_字節(jié)。6、設(shè)有圖像文件為200行，200列，8位量化，共7個波段，則該圖像文件的大小為280000bit。三、不定項選擇題：(單項或多項選擇)1、數(shù)字圖像的_4_。空間坐標是離散的，灰度是連續(xù)的 灰度是離散的，空間坐標是連續(xù)的兩者都是連續(xù)的 兩者都是離散的2、采樣是對圖像_2_。取地類的樣本 空間坐標離散化 灰度離散化3、量化是對圖像_2_?？臻g坐標離散化 灰度離散化 以上兩者。4、圖像灰度量化用6比特編碼時，量化等

3、級為_2_。32個 64個 128個 256個5、數(shù)字圖像的優(yōu)點包括_12_。便于計算機處理與分析 不會因為保存、運輸而造成圖像信息的損失空間坐標和灰度是連續(xù)的6、BSQ是數(shù)字圖像的_1_。連續(xù)記錄格式 行、波段交叉記錄格式 像元、波段交叉記錄格式。四、問答題：1、怎樣才能將光學影像變成數(shù)字影像？答：把一幅將模擬圖像經(jīng)過采樣和量化，以二維的數(shù)字陣列記錄其能量分布。2、模數(shù)變換的兩個過程：采樣和量化，分別是什么含義？ 采樣：將空間上連續(xù)的圖像變換成離散點的操作稱為采樣量化：將像素灰度轉(zhuǎn)換成離散的整數(shù)值的過程叫量化3、什么是空間分辨率、光譜（波譜）分辨率、時間分辨率？空間分辨率：影像能夠詳細區(qū)分的

4、最小單元（像素）能代表的地面尺寸的大小光譜分辨率：指傳感器的所記錄的電磁光譜特定的波長范圍和數(shù)量時間分辨率：指傳感器對同一目標進行重復探測時，相鄰兩次探測的時間間隔4、通用的遙感數(shù)據(jù)存儲格式有哪三種？ BSQ、BIL、BIP 輻射校正一、名詞解釋：1、輻射誤差：傳感器接受到的電磁波能量與目標本身輻射的能量是不一致的 2、輻射校正：消除圖像數(shù)據(jù)中依附在圖亮度中的各種失真的過程二、填空題：1、通常把電磁波通過大氣層時較少被反射、吸收或散射的，通過率較高的波段稱為大氣窗口。2、輻射校正包括三部分的內(nèi)容：傳感器端的輻射校正、大氣校正和地表輻射校正。3、傳感器所能接收的太陽光包括太陽

5、光直射到地表后地表的反射輻射、被大氣散射輻射的太陽光在地表的反射輻射、大氣的上行散射輻射三部分。4、大氣散射校正主要有三種方法：（1）統(tǒng)計學方法（2）輻射傳遞方程計算法（3）波段對比法。5、在可見光波段，大氣的影響主要表現(xiàn)為氣溶膠引起的散射；在近紅外，大氣的影響主要表現(xiàn)為水蒸汽的吸收。6、大氣的散射與輻射光波長有密切的關(guān)系，對短波長的散射比長波長的散射要強得多。7、為了盡量減少太陽高度角和方位角引起的輻射誤差，遙感衛(wèi)星大多設(shè)計在同一個地方時間通過當?shù)厣峡?，但由于季?jié)的變化和地理經(jīng)緯度的變化，兩者的變化是不可避免的。三、問答題：1、輻射誤差產(chǎn)生的主要原因有哪些?誤差來源：1、傳感器本身的性能引起

6、的輻射誤差2、大氣的散射和吸收引起的輻射誤差 3地形影響和光照條件的變化引起的輻射誤差2、因大氣輻射引起的輻射誤差，其相應(yīng)的校正方法有哪些?答：1因基于輻射傳輸方程的大氣校正 2、基于地面場地數(shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)進行輻射校正3、利用特殊波段進行大氣校正3、太陽高度和地形校正的目的是什么？ 答：遙感圖像在獲取時，由于地形起伏以及太陽斜射地面等因素的影響，造成在不同的地形的輻射量有很大的不同，圖像上形成亮度差異，太陽高度和地形校正的目的是消除這兩種因素引起的輻射誤差幾何校正一、填空題：1、控制點數(shù)目的最小值按未知系數(shù)的多少來確定。k階多項式控制點的最少數(shù)目為(k1)(k2)/2。2、多項式擬合法糾正中控

7、制點的數(shù)量要求，一次項最少需要4個控制點，二次項最少項需要7個控制點，三次項最少需要11個控制點。二、不定項選擇題：(單項或多項選擇)1、通過多項式進行幾何校正時，需要在待校正圖像與參考圖像之間選擇同名控制點，其選取原則包括_1234_。易于識別并且不隨時間變化的點，如道路交叉點、河流拐彎處、水域的邊界、機場等特征變化大的地區(qū)應(yīng)多選些圖像邊緣部分要選取控制點，以避免外推同名控制點要在圖像上均勻分布2、多項式糾正用一次項時必須有3。1個控制點 2個控制點 3個控制點 4個控制點3、多項式糾正用二次項時必須有4。3個控制點 4個控制點 5個控制點 6個控制點4、多項式糾正用一次項可以改正圖像的2。

8、線性變形誤差 非線性變形誤差 前兩者四、問答題：1、說明遙感圖像幾何變形誤差的主要來源。答：1傳感器成像方式引起的圖像變形2傳感器外方位元素變化的影響3地形起伏引起的像點位移4地球曲率引起的圖像變形5大氣折射引起的圖像變形6地球自轉(zhuǎn)的影響 2、試述多項式糾正法糾正衛(wèi)星圖像的原理和步驟。原理：1回避成像的空間幾何過程，直接對圖像變形的本身進行數(shù)學模擬2把遙感圖像的總體變形看作是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、騙扭、彎曲以及更高次的基本變形的綜合作用結(jié)果3把原始圖像變形看成是某種曲面，輸出圖像作為規(guī)則平面。從理論上講，任何曲面都能以適當高次多項式擬合，用一個適當?shù)亩囗検絹砻枋黾m正前后圖像相應(yīng)點之間的坐標關(guān)系步驟

9、：1確定糾正的多項式模型2選擇若干個控制點，利用有限個地面控制點的已知坐標，解求多項式的系數(shù)3將各像元的坐標代入多項式進行計算，便可求得糾正后的坐標4位置進行變換，變換的同時進行灰度重采樣5對結(jié)果進行精度評定3、幾何校正中常用的灰度重采樣方法有哪三種？答：最近鄰法 雙線性內(nèi)插法 三次卷積內(nèi)插法圖像增強一、名詞解釋：灰度直方圖: 以每個像元為單位，表示 線性拉伸:采用線性或分段線性的函數(shù)改善圖像對比度 平滑：為抑制噪聲，改善圖像質(zhì)量所做的處理 銳化：通過微分使圖像中的地物邊緣，輪廓或線狀目標突出 濾波：將信號中特定波段頻率部分濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項重要措施 高通濾波：保留圖像的高頻部

10、分而消弱低頻部分的處理 低通濾波：保留圖像的低頻部分而抑制高頻部分的處理 植被指數(shù)：根據(jù)地物光譜反射率的差異作比值可以突出圖像中植被的特征、提取植被類別或估算綠色生物量，能夠提取植被的算法稱為植被指數(shù)偽彩色合成: 將一個波段或單一的黑白圖像變換為彩色圖像，從而把人眼不能區(qū)分的微小的灰度差別顯示為明顯的色彩差異，更便于解譯和提取有用信息。真彩色合成 根據(jù)彩色合成原理，可選擇同一目標的單個多光譜數(shù)據(jù)合成一幅彩色圖像，當合成圖像的紅綠藍三色與三個多光譜段相吻合，這幅圖像就再現(xiàn)了地物的彩色原理，就稱為真彩色合成。 假彩色合成 根據(jù)加色法或減色法，將多波段單色影像合成為假彩色影像的一種彩色增強技術(shù)。密度

11、分割法:對單波段黑白遙感圖像按灰度分層，對每層賦予不同的色彩，使之變?yōu)橐环噬珗D像 直方圖均衡化：將原圖像的直方圖通過變換函數(shù)變?yōu)楦髁炼燃壘鶆蚍植嫉闹狈綀D，然后按均勻直方圖像修改原圖像的像元亮度值，從而獲得一幅亮度分布均勻的新圖像。二、填空題：1、低通濾波是使_高頻_受到抑制而讓_低頻_順利通過，從而實現(xiàn)圖像平滑。2、高通濾波是使_低頻_受到抑制而讓_高頻_順利通過，從而實現(xiàn)邊緣增強。3、空間濾波是以重點突出圖像上的某些特征為目地的采用空間域中的鄰域處理方法，主要包括_平滑_和_銳化_。采用的計算方法是_代數(shù)_運算。4、平滑的作用是，圖像中某些亮度變化過大的區(qū)域，或出現(xiàn)不該有的亮點（“噪聲”）

12、，采用平滑的方法減小變化，使亮度平緩或去掉不必要的“噪聲”點。具體方法有_均值平滑_和_中值濾波_。5、在IHS色彩空間中， 顏色的性質(zhì)由色調(diào)、飽和度、強度來描述。6、HIS中的H指色調(diào)（hue），I指強度（intensity），S指飽和度（saturation）。7、偽彩色合成是把_單波段_灰度圖像中的 不同灰度級 按特定的 函數(shù)關(guān)系 變換成彩色，然后進行彩色圖像顯示的方法，主要通過 密度分割 方法來實現(xiàn)8、假彩色合成與偽彩色不同之處在于，假彩色合成使用的數(shù)據(jù)是_多波段圖像_。9、密度分割法是對單波段遙感圖像按_灰度_分級，對每級賦予_色彩_，使之變?yōu)橐环噬珗D像。10、圖像拉伸處

13、理主要包括_灰度拉伸、_圖像均衡化_和直方圖規(guī)定化_11、拉伸是最基本的圖像處理方法，主要用來_改善圖像顯示的對比度_12、如果拉伸函數(shù)是非線性的，即為非線性拉伸。常用的非線性函數(shù)有指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)_、平方根_、高斯函數(shù)等。13、下圖a為一幅原始圖像，圖b為該圖像的離散傅立葉頻譜。在圖b中可以看到圖像的低頻能量都集中在中心部分，而高頻能量集中在四周，這樣就便于以后對頻譜進行各種處理（如濾波、降噪等）。（a） 原始圖像 （b）離散傅立葉頻譜14、在空間域圖像中，線性的地物為高頻成份，大塊面狀的地物為低頻成分。15、傅立葉變換的基本流程：   正向FFT定義濾波器-逆向FFT

14、。16、常用的濾波器有低通、高通、帶通、帶阻用戶定義幾種。17、纓帽變換旋轉(zhuǎn)坐標空間，但旋轉(zhuǎn)后的坐標軸不是指到主成分的方向，而是指到另外的方向，這些方向與地物有密切的關(guān)系，特別是與植物生長過程和土壤有關(guān)。18、在對MSS遙感數(shù)據(jù)進行研究時，采用K-T變換后提取的前三個分量是：亮度分量、綠色物質(zhì)分量和黃色物質(zhì)分量。在TM數(shù)據(jù)的研究中，第三分量可定義為濕度。19、根據(jù)地物光譜反射率的差異作比值運算可以突出圖像中植被的特征、提取植被類別或估算綠色生物量，能夠提取植被的算法稱為植被指數(shù)。20、歸一化植被指數(shù)中用到的是近紅外波段和紅光波段，公式為NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)。21、遙感圖像處

15、理系統(tǒng)中還經(jīng)常會采用HIS模型，色調(diào)、強度、飽和度稱為色彩的三要素。22、常用的植被指數(shù)有：RVI比值植被指數(shù)、NDVI歸一化植被指數(shù) 、DVI差值植被指數(shù)、PVI正交植被指數(shù) 。三、不定項選擇題：(單項或多項選擇)1、以下屬于局部處理的操作的是_4_?；叶染€性變換 二值化 傅里葉變換 中值濾波2、圖像與灰度直方圖間的對應(yīng)關(guān)系是_2_。一一對應(yīng) 多對一 一對多 都不對3、以下不屬于圖像運算的有_4_。差值運算 比值運算 植被指數(shù) 密度分割4、假定像元亮度隨機分布時，直方圖應(yīng)是正態(tài)分布的。以下情況均是圖像對比度較小，圖像質(zhì)量較差的反映。1）峰值偏向亮度坐標軸左側(cè)，則圖像_。2）峰值偏向坐標軸右側(cè)

16、，則圖像_。3）峰值提升過陡、過窄，則圖像的_。偏暗 偏亮 亮度值過于集中5、為了突出圖像的邊緣、線狀目標或某些亮度變化率大的部分，可采用銳化方法。銳化后的圖像已不再具有原遙感圖像的特征而成為邊緣圖像。幾種常用的銳化算子包括_1234_。羅伯特梯度 Sobel梯度 Laplacian算子 Prewitt梯度6、計算植被指數(shù)（如NDVI）主要使用以下哪些波段_34_。紫外波段 綠光波段 紅光波段 近紅外波段7、圖像增強的目的 _2_。消除圖像中存在的失真 改善目視判讀效果 四、問答題：1、圖像增強的主要目的是什么？包含的主要內(nèi)容有哪些？答：目的：提高圖像質(zhì)量和突出所需要信息，有利于分析判斷或作進

17、一步的處理。 內(nèi)容：對比度變換、圖像濾波、色彩變換、圖像運算2、圖像銳化處理有幾種方法？ 答：線性銳化濾波器、梯度法、羅伯特梯度、Prewitt和Sobel梯度、Laplacian算子3、圖像平滑處理有幾種方法？答：均值濾波、種植濾波、高斯低通濾波、梯度倒數(shù)加權(quán)法4、常用的低通和高通濾波器有哪些？答：理想低通濾波器、Butterworth低通濾波器、指數(shù)低通濾波器、梯形低通濾波器 理想高通濾波器、Butterworth高通濾波器、指數(shù)高通濾波器、梯形高通濾波器5、偽彩色增強與假彩色增強有何區(qū)別？答：偽彩色增強合成使用的數(shù)據(jù)是單色波段圖像 假彩色增強合成使用的數(shù)據(jù)是多波段圖像6、請舉出2種常用的

18、植被指數(shù)，并說明如何計算?答：比值植被指數(shù)：RVI=IR/R歸一化植被指數(shù)：NDVI=(IR-R)/(IR+R) 差值植被指數(shù)：DVI=IR-R7、設(shè)計一個線性變換函數(shù)，使得亮度值015圖像拉伸為030，寫出灰度變換方程。B-0b-0 =30-015-0 B=2*b8、設(shè)計一個線性變換函數(shù)，使得線性變換前圖像亮度范圍xa為a1a2，變換后圖像亮度范圍xb為b1b2，變換關(guān)系是直線，寫出灰度變換方程。Xb=b1+b2-b1a2-a1(xa-a1)9、下圖為一個3*3的圖像窗口，1）試問經(jīng)過中值濾波后，該窗口中心像元的值，并寫出計算過程。2）采用均值濾波后，該窗口中心像元的值，請寫出濾波模板與計算

19、過程。10、下圖為數(shù)字圖像，請用梯度法計算邊緣增強后得到的新數(shù)字圖像，采用的模板為，。為了能對圖像的最后一行和最后一列也進行正常處理，可以通過復制最后一行一列的辦法，先將圖像擴展為6*6的圖像再進行梯度計算。115551151010115101011551011551011、設(shè)一幅圖像由10行和10列（100個像元）組成，8個亮度級（如下表）。通過直方圖均衡化操作對圖像進行灰度拉伸，請給出原始灰度級與直方圖均衡化后灰度級之間的變換關(guān)系，以及直方圖均衡化后的圖像直方圖。原亮度級k 頻數(shù)nk 頻率=nk/n 0 10 0.11 20 0.22 0 03 0 04 5 0.055 25 0.256

20、400.47 0 0圖像分類一、名詞解釋：監(jiān)督分類: 事先已經(jīng)知道類別先驗知識，對未知類別的樣本進行分類的方法 非監(jiān)督分類：在事先不知道類別特征，主要根據(jù)像元間相似度的大小進行歸類合并（將相似度大的像元歸為一類）的方法 特征空間：以各波段圖像的亮度分布為坐標軸組成的空間 訓練區(qū)：二、填空題：1、根據(jù)是否需要分類人員事先提供已知類別及其訓練樣本，遙感圖像的計算機分類方法包括_監(jiān)督_分類和_非監(jiān)督_分類。2、非監(jiān)督分類有多種方法，其中，Cluster分類方法和ISODATA分類方法是效果較好、使用最多的兩種方法。3、監(jiān)督分類的基本過程是：首先根據(jù)已知的樣本類別和類別的先驗知識確定判別標準，計算判別

21、函數(shù) ，然后將未知類別的樣本值代入判別函數(shù)，依據(jù)判別準則對該樣本所屬的類別進行判定。4、最大似然分類方法是基于貝葉斯準則的分類錯誤概率最小的一種非線性分類，是應(yīng)用比較廣泛、比較成熟的一種監(jiān)督分類方法。三、不定項選擇題：1、同類地物在特征空間聚在2。同一點上 同一個區(qū)域 不同區(qū)域。四、問答題：1、主要的監(jiān)督分類算法有哪些？（1）平行管道法：這種方法的優(yōu)點是分類標準簡單，計算速度快。主要問題是按照各個波段的均值和標準差劃分的平行多面體與實際地物類的點群形態(tài)不一致。（2）最小距離方法：容易產(chǎn)生錯誤，但該方法簡單、實用性強、計算速度快。（3）最大似然方法：基于貝葉斯準則的分類錯誤概率最小的一種非線性分

22、類，是應(yīng)用比較廣泛、比較成熟的一種監(jiān)督分類方法。（4）光譜角方法：是一種光譜匹配技術(shù)，它通過估計像素光譜與樣本光譜或是混合像素中端元成分(end member)光譜的相似性來分類。2、主要的非監(jiān)督分類算法有哪些？K-均值方法，ISODATA方法。3、ISODATA法的中文全稱？它同K-means方法的主要區(qū)別在哪里？第一，它不是每調(diào)整一個樣本的類別就重新計算一次各類樣本的均值，而是在把所有樣本都調(diào)整完畢之后才重新計算，前者稱為逐個樣本修正法，后者稱為成批樣本修正法；第二，ISODATA算法不僅可以通過調(diào)整樣本所屬類別完成樣本的聚類分析，而且可以自動地進行類別“合并”和“分裂”，從而得到類數(shù)比較

23、合理的聚類結(jié)果。4、選擇訓練區(qū)有哪三個原則？（1）訓練區(qū)必須具有典型性和代表性，即所含類型應(yīng)與研究地域所要區(qū)分的類別一致。訓練區(qū)的樣本應(yīng)在面積較大的地物中心部分選擇，而不應(yīng)在地物混交地區(qū)和類別的邊緣選取，以保證特征具有典型性，從而能進行準確的分類。（2）使用的圖件時間和空間上要保持一致性，以便于確定數(shù)字圖像與地形圖（或土地利用圖、地質(zhì)圖、航片等）的對應(yīng)關(guān)系。即使不一致，也要盡量找時間上相近的圖件，同時，圖件在空間上應(yīng)能很好的匹配。（3）訓練區(qū)的選取方式有按坐標輸入式和人機對話式兩類。按坐標輸入式是預先把實地調(diào)查確定的各類地物分布區(qū)轉(zhuǎn)繪到地圖上去，量測其在選定坐標系中的位置，再把量測數(shù)據(jù)輸入計算

24、機并映射到遙感圖像上。這種方式用于不帶圖像顯示裝置的計算機系統(tǒng)。人機對話式則用于帶有圖像顯示裝置的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，它通過鼠標在圖像上勾畫出地物所在的范圍或轉(zhuǎn)入實地調(diào)查的地圖矢量數(shù)據(jù)作為訓練區(qū)。訓練區(qū)確定后可通過直方圖來分析樣本的分布規(guī)律和可分性。一般要求單個類訓練區(qū)的直方圖是單峰，近似于正態(tài)分布的曲線。如果是雙峰，即類似二個正態(tài)分布曲線重疊，則可能是混合類別，需要重做。（4）訓練樣本的數(shù)目。訓練樣本數(shù)據(jù)用來計算類均值和協(xié)方差矩陣。根據(jù)概率統(tǒng)計，協(xié)方差矩陣的導出至少需要K+ 1個樣本（K是多光譜空間的分量數(shù)或經(jīng)過選擇的特征數(shù)），這個數(shù)是理論上的最小值。實際上，為了保證參數(shù)估計結(jié)果比較合理，樣本數(shù)應(yīng)適當增多。在具體分類時，要根據(jù)對工作地區(qū)的了解程度和圖像本身的情況來確定樣本數(shù)量。5、圖像分類后處理包括哪些工作？圖像分類后處理包括以下方面：（1）碎斑處理：去掉分類圖中過于孤立的那些類的像素，或把它們歸并到包圍相鄰的較連續(xù)分布的那些類。（2）類別合并：非監(jiān)督分類前不知道實際有多少地物類，在策略上總是先分出較多的類，然后對照實地情況或根據(jù)已有知識，確定最后需要的類別，因此，需要將某些光譜上不同的類（光譜類）合并為一個地物類。（3）分類結(jié)果統(tǒng)計：分類結(jié)果統(tǒng)計是圖像分類報告中必須包含的內(nèi)容，包括各類在各波段的平均值、標準差、最低值、最高值、協(xié)方差矩陣、相關(guān)系數(shù)矩陣、特征值、各類的像素數(shù)和