1、第二章第二章 遙感數(shù)據(jù)的處理與分析遙感數(shù)據(jù)的處理與分析 內(nèi)容內(nèi)容n2.1 2.1 遙感圖像幾何糾正遙感圖像幾何糾正n2.2 2.2 遙感圖像輻射定標與糾正遙感圖像輻射定標與糾正n2.3 2.3 遙感圖像的大氣校正遙感圖像的大氣校正n2.4 2.4 遙感圖像增強遙感圖像增強n2.5 2.5 圖像數(shù)據(jù)融合圖像數(shù)據(jù)融合n2.6 2.6 遙感圖像解譯遙感圖像解譯2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n遙感圖像的幾何變形遙感圖像的幾何變形q系統(tǒng)性變形系統(tǒng)性變形n遙感平臺和遙感器等儀器本身引起的變形遙感平臺和遙感器等儀器本身引起的變形n有規(guī)律，可用數(shù)學(xué)公式或模型來預(yù)測有規(guī)律，可用數(shù)學(xué)公式或模型來預(yù)測q非

2、系統(tǒng)性變形非系統(tǒng)性變形n其他人為因素引起的變形，如遙感器平臺的不穩(wěn)定其他人為因素引起的變形，如遙感器平臺的不穩(wěn)定n無規(guī)律性，很難預(yù)測無規(guī)律性，很難預(yù)測2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的分類幾何糾正的分類q圖像配準（圖像配準（RegistrationRegistration）n同一區(qū)域里一幅圖像（基準圖像）對另一幅圖像的校準，同一區(qū)域里一幅圖像（基準圖像）對另一幅圖像的校準，使兩幅圖像中的同名像元配準使兩幅圖像中的同名像元配準q圖像糾正（圖像糾正（RectificationRectification）n借助于一組地面控制點，對一幅圖像進行地理坐標的校正借助于一組地面控制點，對一

3、幅圖像進行地理坐標的校正n又稱為地理參照（又稱為地理參照（Geo-referencingGeo-referencing）2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的分類幾何糾正的分類q圖像地理編碼（圖像地理編碼（Geo-codingGeo-coding）n把圖像糾正到一種統(tǒng)一標準的坐標系，以使地理信息系統(tǒng)把圖像糾正到一種統(tǒng)一標準的坐標系，以使地理信息系統(tǒng)中來自不同遙感器的圖像和地圖能方便的進行不同層之間中來自不同遙感器的圖像和地圖能方便的進行不同層之間的操作運算和分析的操作運算和分析q圖像正射投影校正（圖像正射投影校正（Ortho-rectificationOrtho-rectific

4、ation）n借助于數(shù)字高程模型（借助于數(shù)字高程模型（DEMDEM），對圖像中每個像元進行地形），對圖像中每個像元進行地形變形的校正，使圖像符合正射投影的要求變形的校正，使圖像符合正射投影的要求2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的步驟幾何糾正的步驟q地面控制點（地面控制點（GCP: Ground Control PointsGCP: Ground Control Points）的選）的選取取n應(yīng)選取在圖像上有應(yīng)選取在圖像上有明顯的、清晰的定位識別標志明顯的、清晰的定位識別標志，如道路，如道路交叉點、建筑邊界、農(nóng)田界線交叉點、建筑邊界、農(nóng)田界線n控制點上的控制點上的地物地物應(yīng)應(yīng)不

5、隨時間而變化不隨時間而變化，以保證當兩幅不同時，以保證當兩幅不同時段的圖像或地圖幾何糾正時，可以同時識別出來段的圖像或地圖幾何糾正時，可以同時識別出來n在沒有做過地形糾正的圖像上選控制點時，應(yīng)在在沒有做過地形糾正的圖像上選控制點時，應(yīng)在同一地形同一地形高度高度上進行上進行n控制點應(yīng)控制點應(yīng)均勻分布均勻分布在整幅圖像內(nèi)，且要有一定的數(shù)量保證在整幅圖像內(nèi)，且要有一定的數(shù)量保證2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的步驟幾何糾正的步驟q選擇糾正模型選擇糾正模型n即即選擇選擇合適的合適的坐標變換函數(shù)式坐標變換函數(shù)式，建立圖像坐標與其參考坐，建立圖像坐標與其參考坐標之間的關(guān)系式標之間的關(guān)系式

6、q主要是用主要是用多項式方程多項式方程來表達二者的關(guān)系來表達二者的關(guān)系q對于中等幾何變形的小區(qū)域圖像，一次線性多項式即可糾正對于中等幾何變形的小區(qū)域圖像，一次線性多項式即可糾正6 6種變形：種變形：x,yx,y方向的平移及比例尺變形、傾斜和旋轉(zhuǎn)方向的平移及比例尺變形、傾斜和旋轉(zhuǎn)q對于變性比較嚴重的或精度要求較高的圖像，可用二次或三次對于變性比較嚴重的或精度要求較高的圖像，可用二次或三次多項式多項式2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的步驟幾何糾正的步驟q選擇糾正模型選擇糾正模型n根據(jù)總均方根誤差來根據(jù)總均方根誤差來調(diào)整控制點調(diào)整控制點q確定多項式方程后，計算每個地面控制點的均方根

7、誤差確定多項式方程后，計算每個地面控制點的均方根誤差RMSerrorRMSerrorx,yx,y：地面控制點在原圖像中的坐標：地面控制點在原圖像中的坐標 x,yx,y：對應(yīng)于相應(yīng)的多項式計算的控制點坐標：對應(yīng)于相應(yīng)的多項式計算的控制點坐標均方根誤差代表了每個控制點幾何糾正的精度均方根誤差代表了每個控制點幾何糾正的精度22)()(yyxxRMSerror2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的步驟幾何糾正的步驟q選擇糾正模型選擇糾正模型n根據(jù)可以接受的最大總均方根誤差，來調(diào)整控制點根據(jù)可以接受的最大總均方根誤差，來調(diào)整控制點q若超過可接受的誤差，則需要刪除具有最大均方根誤差的地若超過

8、可接受的誤差，則需要刪除具有最大均方根誤差的地面控制點面控制點q必要時，需要選取新的控制點，改選坐標變換函數(shù)式必要時，需要選取新的控制點，改選坐標變換函數(shù)式q重復(fù)以上步驟，直到達到所要求的精度重復(fù)以上步驟，直到達到所要求的精度2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的步驟幾何糾正的步驟q重采樣、內(nèi)插重采樣、內(nèi)插n對原始圖像按一定規(guī)則重新采樣，進行對原始圖像按一定規(guī)則重新采樣，進行亮度值的插值計算，建立新的圖像矩陣亮度值的插值計算，建立新的圖像矩陣q最鄰近法最鄰近法將最鄰近的像元值賦予新像元將最鄰近的像元值賦予新像元如右圖，將原圖中如右圖，將原圖中a a像元的亮度值像元的亮度值賦給輸出

9、圖像中帶陰影的像元賦給輸出圖像中帶陰影的像元優(yōu)點：優(yōu)點：輸出像元值不變，處理速輸出像元值不變，處理速度快度快缺點：缺點：最大產(chǎn)生半個像元誤差最大產(chǎn)生半個像元誤差2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的步驟幾何糾正的步驟q重采樣、內(nèi)插重采樣、內(nèi)插q雙線性內(nèi)插法雙線性內(nèi)插法使用鄰近四個點的像元值（右圖使用鄰近四個點的像元值（右圖中有中有a,ba,b標志的像元），按照其距標志的像元），按照其距內(nèi)插點的距離賦予不同的權(quán)重，內(nèi)插點的距離賦予不同的權(quán)重，進行線性內(nèi)插進行線性內(nèi)插優(yōu)點：具有平均化的濾波效果，優(yōu)點：具有平均化的濾波效果，邊緣得到平滑，產(chǎn)生的圖像比較邊緣得到平滑，產(chǎn)生的圖像比較連貫連

10、貫缺點：破壞了原來的像元值缺點：破壞了原來的像元值2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的步驟幾何糾正的步驟q重采樣、內(nèi)插重采樣、內(nèi)插q三次卷積內(nèi)插法三次卷積內(nèi)插法使用內(nèi)差點周圍使用內(nèi)差點周圍1616個點的像元值個點的像元值（右圖中有（右圖中有a,b,ca,b,c標志的像元），標志的像元），用三次卷積函數(shù)內(nèi)插用三次卷積函數(shù)內(nèi)插優(yōu)點：對邊緣有所增強，具有均優(yōu)點：對邊緣有所增強，具有均衡化和清晰化的效果衡化和清晰化的效果缺點：破壞了原來的像元值，計缺點：破壞了原來的像元值，計算量較大算量較大2.1 2.1 圖像幾何糾正圖像幾何糾正n幾何糾正的缺點幾何糾正的缺點q對圖像亮度值的重新采樣，

11、改變了原圖像數(shù)據(jù)，對對圖像亮度值的重新采樣，改變了原圖像數(shù)據(jù)，對遙感圖像的信息分析及定量研究有影響遙感圖像的信息分析及定量研究有影響q多項式糾正模型無法糾正地形引起的位移多項式糾正模型無法糾正地形引起的位移q高精度的幾何糾正需要大量的地面控制點，需要較高精度的幾何糾正需要大量的地面控制點，需要較多的人工時間來選取控制點多的人工時間來選取控制點q低空間分辨率的圖像控制點選取較困難低空間分辨率的圖像控制點選取較困難2.2 2.2 遙感圖像輻射定標與糾正遙感圖像輻射定標與糾正Landsat TM: 0-255NOAA AVHRR: 0-10232.2 2.2 遙感圖像輻射定標與糾正遙感圖像輻射定標與

12、糾正L = a*DN + bDNL（或：（或：DN = a*L + b）n輻射定標輻射定標2.2 2.2 遙感圖像輻射定標與糾正遙感圖像輻射定標與糾正n輻射定標輻射定標q輻射定標的種類輻射定標的種類2.2 2.2 遙感圖像輻射定標與糾正遙感圖像輻射定標與糾正n采采取取發(fā)發(fā)射射前前定定標，標，定定標標系系數(shù)數(shù)在在衛(wèi)衛(wèi)星星發(fā)發(fā)射射前前測測定定好，好，在在頭頭文文件件中中可可以以讀讀取，取，定定標標公公式式為：為：qa a ( (g ga ai in)n)、b b ( (o of ff fs se et) t) 通通常?？煽梢砸詮膹倪b遙感感數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)頭頭文文件件讀讀出出qL L為為輻輻亮亮度度L =

13、a*DN + b2.2 2.2 遙感圖像輻射定標與糾正遙感圖像輻射定標與糾正n輻射糾正輻射糾正 反射率的計算反射率的計算q輻射糾正：將目標物的輻亮度輻射糾正：將目標物的輻亮度L L轉(zhuǎn)化為反射率轉(zhuǎn)化為反射率R Rq反射率的求算反射率的求算n假設(shè)地面是朗伯面反射且天空輻照度各向同性，衛(wèi)假設(shè)地面是朗伯面反射且天空輻照度各向同性，衛(wèi)星觀測到的行星反射率星觀測到的行星反射率 為為q由于行星反射率是分波段的，因此要添加波段寬度由于行星反射率是分波段的，因此要添加波段寬度DELR RD2.2 2.2 遙感圖像輻射定標與糾正遙感圖像輻射定標與糾正n輻射糾正輻射糾正 反射率的計算反射率的計算q反射率的求算反射率

14、的求算n 為太陽輻照度（即某個波段內(nèi)的太陽輻照度），有以下關(guān)系為太陽輻照度（即某個波段內(nèi)的太陽輻照度），有以下關(guān)系 n由由(1)(2)(1)(2)可得：可得：n 是行星反射率（未經(jīng)大氣校正的反射率），是行星反射率（未經(jīng)大氣校正的反射率）， 為波段的光譜輻亮度，為波段的光譜輻亮度， 為相應(yīng)波段的太陽常數(shù)，為相應(yīng)波段的太陽常數(shù)， 為為LANDSAT5 TM LANDSAT5 TM 影像上各波段的寬度，影像上各波段的寬度， 為為太陽天頂角，太陽天頂角， 為日地距離和平均日地距離的比值。為日地距離和平均日地距離的比值。 zDELdRcos02RL 0EDzdE 20cosdEEz2.3 2.3 遙感圖

15、像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正大氣校正q將行星反射率將行星反射率 （未經(jīng)校正的地物反射率）消除大（未經(jīng)校正的地物反射率）消除大氣的影響，得到地物的真實反射率氣的影響，得到地物的真實反射率RgR2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣與輻射的相互作用大氣與輻射的相互作用2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大大氣氣對對傳傳感感器器接接受受的的輻輻射射能能量量的的影影響響q對對入入射射光光的的消消光光（e ex xt ti in nc ct ti io on)n)q產(chǎn)產(chǎn)生生路路徑徑輻輻射射（散散射）射）( (p pa at th h r ra ad di

16、 ia an nc ce)e)q產(chǎn)產(chǎn)生生天天空空漫漫射射光光( (d di if ff fu us se e s sk ky yl li ig gh ht)t)q發(fā)發(fā)生生地地面面天天空空的的多多次次反反射射q鄰鄰區(qū)區(qū)經(jīng)經(jīng)多多次次散散射射面面混混入入象象元元反反射射光光中，中，造造成成影影像像模模糊糊( (d di if ff fu us se e a ad dj ja ac ce en nc cy y s si ig gn na al)l)2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正大氣校正q傳感器接收到的輻亮度傳感器接收到的輻亮度LsatLsat ：上行路徑散射（程輻射）：

17、上行路徑散射（程輻射） ：物體真實輻亮度：物體真實輻亮度 Tv ：垂直向上的大氣透過率：垂直向上的大氣透過率pathvgsatLTLLpathLgL2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正大氣校正q程輻射：程輻射：主要為大氣分子及氣主要為大氣分子及氣溶膠的散射，即溶膠的散射，即n 大氣分子大氣分子在在衛(wèi)星接收方衛(wèi)星接收方向向的的散射的的散射n 氣溶膠氣溶膠在在衛(wèi)星接收方向衛(wèi)星接收方向的的散射的的散射 arpathLLLrLarpathLLLaL2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正大氣校正q大氣分子和氣溶膠的散射大氣分子和氣溶膠的散射n引入引入相函

18、數(shù)相函數(shù)q概念概念：某方向的：某方向的散射輻亮度與散射輻亮度與所有方向散射輻亮度的所有方向散射輻亮度的平均值平均值之比之比 q 為散射角，是入射方向與觀測方向的夾角為散射角，是入射方向與觀測方向的夾角q 為所有方向散射輻亮度之和為所有方向散射輻亮度之和 為散射系數(shù)，即散射輻照度與入射輻照度之比為散射系數(shù)，即散射輻照度與入射輻照度之比)(Ps4/)(sLPEsxL2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正大氣校正q大氣分子和氣溶膠的散射大氣分子和氣溶膠的散射n由由(3)(4)(3)(4)可得：可得： nx x為為r r或或a a，分別表示大氣分子和氣溶膠的路徑散射，分別表示大

19、氣分子和氣溶膠的路徑散射n 大氣分子或氣溶膠的散射系數(shù)大氣分子或氣溶膠的散射系數(shù)n 為大氣分子或氣溶膠的散射相函數(shù)為大氣分子或氣溶膠的散射相函數(shù)4)(xxxPELx)(xPxL2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正大氣校正q地面輻亮度地面輻亮度nFgFg為到達地面的太陽直射光為到達地面的太陽直射光nEskyEsky為天空光為天空光nRgRg為地表真實反射率為地表真實反射率gskyggREFL)(gL2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正大氣校正q地面輻亮度地面輻亮度n到達地面的到達地面的太陽直射光太陽直射光nEwEw為大氣層外太陽輻照度為大氣層外

20、太陽輻照度( (不考慮天頂角不考慮天頂角) )，Ew=EEw=E0 0* *(1/d)(1/d)2 2nT T為太陽直射方向大氣透過率為太陽直射方向大氣透過率 TEFwgcosgL2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正大氣校正q地面輻亮度地面輻亮度n到達地表的到達地表的天空光天空光q忽略吸收，天空光為大氣分子和忽略吸收，天空光為大氣分子和氣溶膠粒子在下行方向的散射之氣溶膠粒子在下行方向的散射之和，即在下行所有方向的輻亮度和，即在下行所有方向的輻亮度積分積分gLdPPEErraawsky2)()(42)(dLLEarsky根據(jù)式根據(jù)式(5)(5)，有，有2.3 2.3 遙

21、感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正大氣校正q地面輻亮度地面輻亮度q衛(wèi)星接收到的輻亮度衛(wèi)星接收到的輻亮度 可以寫成與地表反射率相關(guān)的式子可以寫成與地表反射率相關(guān)的式子 將此式變換為將此式變換為 的形式進行運算，求出的形式進行運算，求出gL/)(4cos(2gxxwwgRdPETEL4)()(4cos2xxwvgxxwwsatPETRdPETELbaLRsatggR2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大大氣氣校校正正的的方方法法q已已知知大大氣氣狀狀況況的的校校正正方方法法n如如果果已已知知大大氣氣的的垂垂直直廓廓線線（溫、溫、濕、濕、壓）壓），大大氣氣水水汽汽含含量，

22、量，大大氣氣光光學(xué)學(xué)厚厚度度（氣氣溶溶膠）膠），以以及及氣氣溶溶膠膠模模式，式，我我們們可可以以通通過過大大氣氣輻輻射射傳傳輸輸模模式式模模擬，擬，計計算算三三個個不不同同地地表表反反射射率率條條件件下下的的大大氣氣層層頂頂輻輻射射亮亮度，度，進進而而求求解解得得到到a a 和和b b 值，值，而而達達到到大大氣氣效效應(yīng)應(yīng)糾糾正正的的目目的。的。n對對于于可可見見光光/ /近近紅紅外外波波段段而而言，言，大大氣氣狀狀況況最最主主要要的的影影響響因因素素是是大大氣氣氣氣溶溶膠膠的的變變化，化，即即大大氣氣光光學(xué)學(xué)厚厚度度的的變變化，化，因因此此關(guān)關(guān)鍵鍵是是如如何何估估算算遙遙感感圖圖像像的的氣氣

23、溶溶膠膠分分布。布。2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大大氣氣校校正正的的方方法法q暗暗目目標標法法很很低低的的地地物物被被稱稱為為暗暗目目標，標，此此時時遙遙感感器器接接收收的的輻輻射射主主要要來來自自于于大大氣氣的的程程輻輻射，射，可可以以用用于于氣氣溶溶膠膠光光學(xué)學(xué)厚厚度度的的估估算。算。n最最早早被被想想到到的的暗暗目目標標是是水水體。體。干干凈凈水水體體在在近近紅紅外外波波段段的的反反射射率率接接近近于于零。零。大大氣氣分分子子散散射射和和特特殊殊氣氣體體吸吸收收影影響響可可以以計計算算并并從從程程輻輻射射中中去去除。除。2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像

24、的大氣糾正n大大氣氣校校正正的的方方法法q暗暗目目標標法法體體作作暗暗目目標標有有幾幾大大劣劣勢。勢。q一一是是陸陸地地遙遙感感很很難難找找到到干干凈凈水水體；體；q二二是是水水體體的的鏡鏡面面反反射射難難以以避避免，免，尤尤其其是是不不平平靜靜水水面面總總會會存存在在破破碎碎鏡鏡面；面；q三三是是近近紅紅外外是是水水汽汽的的強強吸吸收收波波段，段，大大氣氣中中的的水水汽汽吸吸收收影影響響較較大大2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大大氣氣校校正正的的方方法法q暗暗目目標標法法議議選選擇擇濃濃密密植植被被的的陰陰影影區(qū)區(qū)域域作作為為暗暗目目標。標。其其原原理理在在于：于：q植

25、植被被在在近近紅紅外外具具有有高高反反射射率，率，而而大大氣氣在在近近紅紅外外影影響響較較小，小，2 2個個因因素素的的綜綜合合影影響，響，使使得得像像元元基基本本反反映映了了地地表表特特征征q植植被被的的陰陰影影區(qū)區(qū)沒沒有有太太陽陽直直射射光，光，傳傳感感器器很很難難接接受受到到該該部部分分的的反反射射光。光。2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正實例大氣校正實例q采用暗目標法對采用暗目標法對TMTM影像進行大氣校正影像進行大氣校正n假設(shè)天氣晴朗，大氣主要為瑞利散射，并忽略吸收假設(shè)天氣晴朗，大氣主要為瑞利散射，并忽略吸收，則有：，則有：入射到地表的入射到地表的天空光為

26、天空光為所有下行方向，即所有下行方向，即所有前向散射光之和所有前向散射光之和，而瑞利散射中而瑞利散射中“前向前向= =后向后向”pathvgsatLTLL/)cos)()(gskygskyggRETEREFL2)(M21EEsky散射光其中，當沒有吸收時，散射系數(shù)其中，當沒有吸收時，散射系數(shù)=1-透射系數(shù)，即透射系數(shù)，即結(jié)合結(jié)合(2)(3)，有，有/)(2cos)(ggRETELvT120cos)(cos)(dDEE分波段大氣頂層太陽分波段大氣頂層太陽輻照度輻照度2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正實例大氣校正實例q采用暗目標法對采用暗目標法對TMTM影像進行大氣校正

27、影像進行大氣校正n向上的程輻射向上的程輻射n由于是瑞利散射，瑞利散射的相函數(shù)由于是瑞利散射，瑞利散射的相函數(shù)P()P()已知，為已知，為n結(jié)合結(jié)合(1)(4)(5)(1)(4)(5)，有，有)cos1 (43)(2P4)()(PELpath PERTETELgvsat4)()(2cos)(2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正實例大氣校正實例q采用暗目標法對采用暗目標法對TMTM影像進行大氣校正影像進行大氣校正n將將(7)(7)帶入式子帶入式子n有有n由上式可得到上行程輻射的反射率由上式可得到上行程輻射的反射率 coscos02ELDELdRsatsatsat cos4

28、cos2cosPRTTRgvsat cos4P2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正實例大氣校正實例q采用暗目標法對采用暗目標法對TMTM影像進行大氣校正影像進行大氣校正n將將(8)(8)式式 進行轉(zhuǎn)換進行轉(zhuǎn)換n有有n設(shè)修正系數(shù)設(shè)修正系數(shù)n 則則vuvsatgTTTTRR2coscos2coscosvTTa2coscosvTTb2coscosbaRRsatg Pucos41vT eTvcos/ eT cos4cos2cosPRTTRgvsat2.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正實例大氣校正實例q采用暗目標法對采用暗目標法對TMTM影像進行大氣校

29、正影像進行大氣校正n求解求解a a和和b b1)1)在經(jīng)過輻射定標和輻射糾正后的圖像中在經(jīng)過輻射定標和輻射糾正后的圖像中讀出植被陰影區(qū)的行星讀出植被陰影區(qū)的行星反射率反射率 。n由于在陰影區(qū)太陽的直接輻照度為零，因此只包括由于在陰影區(qū)太陽的直接輻照度為零，因此只包括地物對天空地物對天空光的反射率光的反射率和大氣的和大氣的上行路徑散射反照率上行路徑散射反照率： vTTa2coscosvTTb2coscossatRugvsatRTRcos22.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正實例大氣校正實例q采用暗目標法對采用暗目標法對TMTM影像進行大氣校正影像進行大氣校正n求解求解a

30、 a和和b b2 2）進行迭代計算進行迭代計算q第一輪計算：第一輪計算： 上式中，第上式中，第1 1項相對項相對 很小，先忽略之，有：很小，先忽略之，有： 。 植被陰影區(qū)的反射率可從圖像中讀取，然后依次計算植被陰影區(qū)的反射率可從圖像中讀取，然后依次計算出出 。 ugvsatRTRcos2uusatRvT, Pucos42.3 2.3 遙感圖像的大氣糾正遙感圖像的大氣糾正n大氣校正實例大氣校正實例q采用暗目標法對采用暗目標法對TMTM影像進行大氣校正影像進行大氣校正n求解求解a a和和b b2 2）進行迭代計算進行迭代計算q第二輪計算：第二輪計算： 將計算出的將計算出的 代入代入 ，可求精度較高

31、，可求精度較高的的 。 重復(fù)計算，然后可求較高精度的重復(fù)計算，然后可求較高精度的 ，則可得到，則可得到a,ba,b。 ugvsatRTRcos2uvT,vT,ugvsatRTRcos22.4 2.4 數(shù)字圖像增強數(shù)字圖像增強 遙感圖像增強實質(zhì)是：為特定目的，突出遙感圖像中的某些信息，削弱或除去某些不需要的信息，從而有利于分析判讀或進一步處理。橫軸表示橫軸表示灰度級灰度級；縱軸表示灰度級為縱軸表示灰度級為g gi i的像元的像元個數(shù)個數(shù)m mi i占像元總數(shù)的百分占像元總數(shù)的百分比（比（P Pi i=m=mi i/M)/M)；將將P Pi i繪于圖上，所形成的統(tǒng)繪于圖上，所形成的統(tǒng)計直方圖叫計直

32、方圖叫灰度直方圖?；叶戎狈綀D。圖像灰度直方圖反映了一幅圖像中灰度級與其出現(xiàn)概圖像灰度直方圖反映了一幅圖像中灰度級與其出現(xiàn)概率之間的關(guān)系，用平面直角坐標系表示圖像像元灰度分布率之間的關(guān)系，用平面直角坐標系表示圖像像元灰度分布狀態(tài)。狀態(tài)。2.4 2.4 數(shù)字圖像增強數(shù)字圖像增強n灰度直方圖灰度直方圖通過灰度直方圖可以直觀地了解圖像的特性。通過灰度直方圖可以直觀地了解圖像的特性。2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理的的增增強強反反差差增增強強q空空間間濾濾波波q彩彩色色變變換換q多多光光譜譜圖圖像像四四則則運運算算2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n反反差差增增強強F F( (X)X)Y

33、YF F( (X)X)強強q是是一一種種通通過過拉拉伸伸或或擴擴展展圖圖像像的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)分分布布，使使之之充充滿滿整整個個動動態(tài)態(tài)范范圍圍（0 0- -2 25 55 5），以以達達到到擴擴大大地地物物間間亮亮度度差差異異，分分辯辯出出盡盡可可能能多多的的亮亮度度等等級級的的一一種種處處理理技技術(shù)術(shù)q通通過過函函數(shù)數(shù)變變換換實實現(xiàn)：現(xiàn)：輸輸出出的的象象元元值值Y Y，是是輸輸出出象象元元值值的的X X（原原圖圖像）像）的的函函數(shù)：數(shù)：2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n反差增強反差增強2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n反反差差增增強強q直直方方圖圖均均衡衡化化2.4 2.4 數(shù)字

34、圖像處理數(shù)字圖像處理n反差增強反差增強112121)(bbbaaaxy255121aaaxyijgijg2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n反差增強反差增強n簡單線性擴展簡單線性擴展：對整幅圖像作全面而均勻的拉伸：對整幅圖像作全面而均勻的拉伸linear stretch2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n反差增強反差增強q線性增強線性增強n分段線性擴展分段線性擴展： 對某一灰度范圍進行增強。按給定的分段界對某一灰度范圍進行增強。按給定的分段界限的不同，可擴展直方圖中的任何一部分，但會歪曲地物的波限的不同，可擴展直方圖中的任何一部分，但會歪曲地物的波譜特征譜特征2.4 2.4 數(shù)字圖

35、像處理數(shù)字圖像處理n反差增強反差增強q非線性增強非線性增強n對原圖像亮度區(qū)間的對原圖像亮度區(qū)間的各個部分按非線性關(guān)系作不均等擴展各個部分按非線性關(guān)系作不均等擴展，通，通常是對亮區(qū)和暗區(qū)分別給以不同的擴展比例常是對亮區(qū)和暗區(qū)分別給以不同的擴展比例n對數(shù)擴展對數(shù)擴展：擴展擴展暗區(qū)，壓抑亮區(qū)暗區(qū)，壓抑亮區(qū)，整體變亮，整體變亮 2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n反差增強反差增強q非線性增強非線性增強n指數(shù)擴展指數(shù)擴展：擴展亮區(qū)，壓抑暗區(qū)擴展亮區(qū)，壓抑暗區(qū)，整體變暗，整體變暗指數(shù)變換對數(shù)變換2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n反差增強反差增強q直方圖調(diào)整直方圖調(diào)整n通過改善圖像總體亮度結(jié)構(gòu)

36、（直方圖形態(tài)）來達到圖像增通過改善圖像總體亮度結(jié)構(gòu)（直方圖形態(tài)）來達到圖像增強的目的強的目的n一般說，這種方法一般說，這種方法著重于擴展著重于擴展高頻高頻亮度值之間的間隔亮度值之間的間隔，使，使直方直方圖圖中部所包含的地物反差增強，而有利于區(qū)分大多數(shù)中部所包含的地物反差增強，而有利于區(qū)分大多數(shù)地物地物2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n反差增強反差增強q直方圖均衡化直方圖均衡化n原理原理：對圖像進行非線性拉伸，重新分配圖像像素值，使一定：對圖像進行非線性拉伸，重新分配圖像像素值，使一定灰度范圍內(nèi)的像素數(shù)量大致相同灰度范圍內(nèi)的像素數(shù)量大致相同直方圖均衡化示例直方圖均衡化示例2.4 2.4

37、數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n反差增強反差增強q直方圖均衡化直方圖均衡化n目的及效果目的及效果q各灰度級出現(xiàn)的頻率近似相等各灰度級出現(xiàn)的頻率近似相等q原圖像上頻率小的灰度值被合并，實現(xiàn)壓縮；頻率高的灰原圖像上頻率小的灰度值被合并，實現(xiàn)壓縮；頻率高的灰度級被拉伸，可以使亮度集中于中部的圖像得到改善，增度級被拉伸，可以使亮度集中于中部的圖像得到改善，增強圖像大面積地物與周圍地物的反差強圖像大面積地物與周圍地物的反差2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波n以重點突出圖像上的某些特征為目地的采用空間域中的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。鄰域處理方法。n屬于

38、幾何增強處理，主要包括屬于幾何增強處理，主要包括平滑平滑和和銳化銳化。n主要通過卷積運算來完成。主要通過卷積運算來完成。2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波),(),(),(11nmnmfjigNnMm2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波n圖像平滑的圖像平滑的目的目的在于在于消除消除各種各種干擾噪聲干擾噪聲，使圖像中高頻，使圖像中高頻成分消退，即平滑掉圖像的細節(jié)，使其反差降低，保存成分消退，即平滑掉圖像的細節(jié)，使其反差降低，保存低頻成分。低頻成分。原圖平滑處理后的圖原圖原圖平滑處理后的圖平滑處

39、理后的圖2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波n均值濾波：均值濾波：將中心像元的鄰域像元值取平均作為其新象將中心像元的鄰域像元值取平均作為其新象元的輸出值。元的輸出值。2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波n均值濾波均值濾波q算子或模板大小、權(quán)可根據(jù)具體情況進行設(shè)計，設(shè)計不同算子或模板大小、權(quán)可根據(jù)具體情況進行設(shè)計，設(shè)計不同的模板時，注意模板中各數(shù)值之和為的模板時，注意模板中各數(shù)值之和為1 1，即有平均的意思。，即有平均的意思。1/91/91/91/91/91/91/91/91/91/161/81/161/81/41/81/161/81/162.4 2.

40、4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波n中值濾波：中值濾波：即對以每個象元為中心的鄰域內(nèi)的所有像元即對以每個象元為中心的鄰域內(nèi)的所有像元灰度值按大小進行排列，用灰度值按大小進行排列，用其中值來代替該像元值其中值來代替該像元值，以，以達到去尖銳達到去尖銳“噪聲噪聲”和平滑圖像的目的。一般鄰域取奇和平滑圖像的目的。一般鄰域取奇數(shù)。數(shù)。2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波q銳化銳化n銳化是銳化是增強圖像中的高頻成份增強圖像中的高頻成份，突出圖像的邊緣信息，突出圖像的邊緣信息，提提高圖像細節(jié)的反差高圖像細節(jié)的反差，也稱為邊緣增強，其結(jié)果與平滑相反。，也稱為邊緣增強，其結(jié)果

41、與平滑相反。2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波q銳化銳化n空間域銳化是對鄰區(qū)窗口內(nèi)的圖像空間域銳化是對鄰區(qū)窗口內(nèi)的圖像微分微分。n從微分的原理可知，微分實際上反映了相鄰像元之間灰度從微分的原理可知，微分實際上反映了相鄰像元之間灰度的變化率，圖像中的邊緣變化率較大，而大面積的地物變的變化率，圖像中的邊緣變化率較大，而大面積的地物變化率較小?；瘦^小。2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n空間濾波空間濾波q銳化銳化2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n彩色增強彩色增強q單波段圖像的偽色彩增強單波段圖像的偽色彩增強n假假彩色密度分割：首先按亮度值對象元彩色密度分割：首

42、先按亮度值對象元進行分級進行分級, ,然后將然后將不同等級亮度的象元賦予不同的顏色而達到增強的目的不同等級亮度的象元賦予不同的顏色而達到增強的目的n結(jié)果使不同亮度的地物有鮮明的區(qū)別結(jié)果使不同亮度的地物有鮮明的區(qū)別圖圖1 假彩色分割示例假彩色分割示例2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n彩色增強彩色增強q多波段圖像的彩色合成多波段圖像的彩色合成n分別對同一地區(qū)三個不同波段的數(shù)據(jù)圖像進行單基色變換，分別對同一地區(qū)三個不同波段的數(shù)據(jù)圖像進行單基色變換，形成紅、綠、藍三基色圖像，然后在彩色屏幕上進行疊置，形成紅、綠、藍三基色圖像，然后在彩色屏幕上進行疊置，從而構(gòu)成彩色合成圖像從而構(gòu)成彩色合成圖像真

43、彩色圖像n真彩色圖像上影像的顏色與地物顏色基本一致。真彩色圖像上影像的顏色與地物顏色基本一致。n利用數(shù)字技術(shù)合成真彩色圖像時，是把紅色波段的影像作為合成利用數(shù)字技術(shù)合成真彩色圖像時，是把紅色波段的影像作為合成圖像中的紅色分量、把綠色波段的影像作為合成圖像中的綠色分圖像中的紅色分量、把綠色波段的影像作為合成圖像中的綠色分量、把藍色波段的影像作為合成圖像中的藍色分量進行合成的結(jié)量、把藍色波段的影像作為合成圖像中的藍色分量進行合成的結(jié)果。果。n如如TM321TM321分別用分別用RGBRGB合成的圖像。合成的圖像。 假彩色圖像n假彩色圖像是指圖像上影像的色調(diào)與實際地物色調(diào)不一致的圖像。假彩色圖像是指

44、圖像上影像的色調(diào)與實際地物色調(diào)不一致的圖像。n遙感中最常見的假彩色圖像是彩色紅外合成的標準假彩色圖像。遙感中最常見的假彩色圖像是彩色紅外合成的標準假彩色圖像。它是在彩色合成時，把近紅外波段的影像作為合成圖像中的紅色它是在彩色合成時，把近紅外波段的影像作為合成圖像中的紅色分量、把紅色波段的影像作為合成圖像中的綠色分量、把綠色波分量、把紅色波段的影像作為合成圖像中的綠色分量、把綠色波段的影像作為合成圖像中的藍色分量進行合成的結(jié)果。段的影像作為合成圖像中的藍色分量進行合成的結(jié)果。n如如TM432TM432用用RGBRGB合成的圖像為標準假彩色圖像。合成的圖像為標準假彩色圖像。 2.4 2.4 數(shù)字圖

45、像處理數(shù)字圖像處理n多光譜圖像四則運算多光譜圖像四則運算（一）減法運算（一）減法運算 B Bm m=B=BX XB BY Y 其中其中B BX X，B BY Y為兩個不同波段的圖像或者不同時相同一波為兩個不同波段的圖像或者不同時相同一波段圖像。段圖像。作用：作用：（1 1）增加地物間的光譜反差增加地物間的光譜反差; ; （2 2）不同時相同一波段圖像相減時，可以提取波段）不同時相同一波段圖像相減時，可以提取波段間的變化信息。間的變化信息。 TM4影像TM3影像TM4-TM3影像87年影像92年影像變化監(jiān)測結(jié)果影像2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n多光譜圖像四則運算多光譜圖像四則運算（二

46、）加法運算（二）加法運算B= i /mi=1m 加法運算可以加寬波段，如藍色、綠色和紅色波段圖加法運算可以加寬波段，如藍色、綠色和紅色波段圖像相加可以得到近似全色圖像；而綠色波段，紅色波段像相加可以得到近似全色圖像；而綠色波段，紅色波段和紅外波段圖像相加可以得到全色紅外圖像。和紅外波段圖像相加可以得到全色紅外圖像?！綯M（1+2+3+4+5+7）/ 6】的加法影像2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n多光譜圖像四則運算多光譜圖像四則運算x xy y 比值運算能壓抑因地形坡度和方向引起的輻射量變化，消比值運算能壓抑因地形坡度和方向引起的輻射量變化，消除地形起伏的影響；也可以增強某些地物之間的

47、反差。除地形起伏的影響；也可以增強某些地物之間的反差。（三）比值運算（三）比值運算TM4/TM3的比值影像2.4 2.4 數(shù)字圖像處理數(shù)字圖像處理n多光譜圖像四則運算多光譜圖像四則運算（四）（四）混合運算混合運算 歸一化差分植被指數(shù)（歸一化差分植被指數(shù)（NDVINDVI）：）：NDVI=（TM4-TM3）/（TM4+TM3）歸一化差分植被指數(shù)2.5 2.5 圖像數(shù)據(jù)融合圖像數(shù)據(jù)融合n數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)融合q是將兩個或多個不同源數(shù)據(jù)圖像的有用信息集成到是將兩個或多個不同源數(shù)據(jù)圖像的有用信息集成到一輻圖像上，以獲得同時具有不同源圖像有用信息一輻圖像上，以獲得同時具有不同源圖像有用信息的高質(zhì)量圖像的過程。

48、的高質(zhì)量圖像的過程。n不同源不同源q可以是不同分辯率、不同波段、不同傳感器、不同可以是不同分辯率、不同波段、不同傳感器、不同觀測角度或不同時間的數(shù)據(jù)源等觀測角度或不同時間的數(shù)據(jù)源等2.5 2.5 圖像數(shù)據(jù)融合圖像數(shù)據(jù)融合n數(shù)據(jù)融合方法數(shù)據(jù)融合方法qIHSIHS變換融合變換融合q主成分變換融合主成分變換融合q濾波融合濾波融合2.5 2.5 圖像數(shù)據(jù)融合圖像數(shù)據(jù)融合nIHSIHS變換融合變換融合q是針對一幅低空間分辨率彩色圖像與一輻高空間分辨率全色是針對一幅低空間分辨率彩色圖像與一輻高空間分辨率全色（黑白）圖像的融合（黑白）圖像的融合q原理原理n將將RGBRGB彩色圖像變換到彩色圖像變換到IHSI

49、HS空間空間n然后將高空間分辨率圖像進行拉伸，使其灰度值的均值與方差然后將高空間分辨率圖像進行拉伸，使其灰度值的均值與方差與與IHSIHS圖像的圖像的I I（亮度）分量的一致（亮度）分量的一致n然后用高空間分辨率圖像代替然后用高空間分辨率圖像代替I I（亮度）分量反變至（亮度）分量反變至RGBRGB空間?？臻g。這樣使得圖像同時具有彩色圖像的色彩和飽和度，又具有黑白這樣使得圖像同時具有彩色圖像的色彩和飽和度，又具有黑白圖像的高空間分辨率圖像的高空間分辨率2.5 2.5 圖像數(shù)據(jù)融合圖像數(shù)據(jù)融合nIHSIHS變換融合變換融合qI(intensity)I(intensity)亮度；亮度；H(hue)

50、H(hue)色彩；色彩；S(saturation)S(saturation)飽和度飽和度q標準融合算法采用標準融合算法采用IHSIHS變換變換 IBISBIBGHBGRI333/ )(2.5 2.5 圖像數(shù)據(jù)融合圖像數(shù)據(jù)融合n主成分變換融合主成分變換融合q原理原理n將多波段圖像進行將多波段圖像進行KLKL（主成分分析）變換（主成分分析）變換q在得到的主成分空間中，第一主成分通常主要包含各波段共有的信在得到的主成分空間中，第一主成分通常主要包含各波段共有的信息，而各波段特有的信息被分配到其它成分中。因此光強主要表現(xiàn)息，而各波段特有的信息被分配到其它成分中。因此光強主要表現(xiàn)在第一主成分中。在第一主成分中。n將高分辨率黑白圖像進行拉伸并與得到的第一主成分圖像進行將高分辨率黑白圖像進行拉伸并與得到的第一主成分圖像進行均值和方差匹配