第二章遙感數(shù)字影像處理基礎(chǔ)內(nèi)容概要一色度學(xué)基本知識二遙感影像數(shù)據(jù)格式三遙感影像的4種分辨率四遙感影像的數(shù)字表示五遙感影像特征：影像的自然特征、人工特征六遙感影像的像素間關(guān)系：鄰域、連通性、距離2一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

彩色數(shù)字影像處理的兩個主要領(lǐng)域全彩色處理：影像用全彩色傳感器獲取，如彩色電視攝影機(jī)或彩色掃描儀偽彩色處理：對特定的單一灰度或灰度范圍賦予一種顏色。到目前為止，數(shù)字彩色影像處理多為偽彩色？？處理，且這一處理與遙感影像處理密切相關(guān)一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

彩色光波長范圍：400-700nm一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

當(dāng)我們觀看黑白電視機(jī)或黑白顯示器時，我們所觀察到的就是消色差光，觀察消色差光不會產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)等感覺，光量是消色差光的惟一屬性。如果從物理學(xué)中能量的角度討論光量，可以用術(shù)語強(qiáng)度(Intensity)和光強(qiáng)度(Luminance)；如果從心理學(xué)中觀察到的亮度來描述，可以用術(shù)語亮度(Brightness，輝度)。由于彩色刺激產(chǎn)生的視覺感受要比消色差光豐富的多，討論彩色通常涉及三個量：色調(diào)(Hue)、飽和度(Saturation)與明度(Lightness)。色調(diào)區(qū)別不同顏色，與主波長的屬性有關(guān)；飽和度指顏色的純潔度，即一種顏色距等亮度的有多遠(yuǎn)。紅色的飽和度高，粉紅色的飽和度相對較低。明度在非彩色的含義上體現(xiàn)了所觀察到的一個反射體的亮度。第四個術(shù)語亮度(Brightness)，用來替代明度，指觀察到的自然光（即發(fā)光不是反光）體的亮度。一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

色度學(xué)：用客觀的、定量的方法表示顏色。重要術(shù)語有：主波長、色純度和光強(qiáng)度。主波長指的是我們所看到的顏色的波長，它與感知意義上的色調(diào)相對應(yīng)。色純度對應(yīng)顏色的飽和度，光強(qiáng)度對應(yīng)一束光量的多少或光強(qiáng)。一束彩色光的色純度為純色光與白色光的比例，純色光的波長是該彩色光的主波長。完全彩色光的飽和度為100％，不含白色光；而純色光與白色光的混合光的飽和度介于0％-100％之間。白色光的飽和度？？感知術(shù)語：色調(diào)飽和度明度（反射體）亮度（發(fā)光體）色度學(xué)術(shù)語：主波長色純度光強(qiáng)度光強(qiáng)度CIE（國際照明委員會）標(biāo)準(zhǔn)化：主波長/主顏色：B=435.8nm,G=546.1nm,R=700nm。CIE標(biāo)準(zhǔn)僅是實驗數(shù)據(jù)的近似一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

沒有單一顏色可稱為紅、綠、藍(lán)RGB分量單獨作用不可能產(chǎn)生所有譜色I(xiàn)HS模型orHSI模型Colordefinedbyintensity,hue,andsaturationIntensity:Brightnessalongagray-levelscaleHue:ColorSaturation:Depthofcolor

色調(diào)相等顏色立體顏色性質(zhì)和顏色立體顏色立體HLSHSV?!顏色性質(zhì)和顏色立體顏色立體像素深度：pixel----bit(2(e8))e3=16777216顏色性質(zhì)和顏色立體顏色立體一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

補(bǔ)色如果兩種色光疊加后得到

白光（黑光），則稱這兩種色為互補(bǔ)色。顏色環(huán)互補(bǔ)色（complementsonthecolorcircle）AdditiveColorModel(RGB)加原色相加產(chǎn)生減原色加原色與減原色加色法和減色法三原色：任何一種單色光不能通過其它兩種混合而成。即紅、綠、藍(lán)。如圖兩種原色按照等量疊加得到一種補(bǔ)色。三原色等量疊加得到

白光。如果兩種色光疊加后得到

白光（黑光），則稱這兩種色為互補(bǔ)色。非互補(bǔ)色不等量疊加得到兩者之間的中間色。紅（多）＋

綠（少）＝

橙色紅（少）＋

綠（多）＝

黃綠色Theradiation-normallyvisibleand/orNearandShortWaveIR,and/orthermalemissiveinnature-mustthenbebrokenintoitsspectralelements,intobroadtonarrowbands.Prismsanddiffractiongratingsareoneway;filtersareanother.Thefirsttwospreadtheradiationatspecificanglesandneedtohavedetectorsplacedwhereeachwavelength-dependentangledirectstheradiation.濾色片（Filter）濾色片均是由透明材料（玻璃或明膠）制成，通過吸收和反射作用可以消除或減少入射到膠片的攝影波段的能量。最常用的是吸收型濾色片。加原色與減原色加色法和減色法SubtractiveColorModel(CYM)黃色濾光片吸收藍(lán)光(Y=1-B)品紅色濾光片吸收綠光青色濾光片吸收紅光加原色與減原色加色法和減色法一般用于顏料的配制、彩色印刷、彩色相片的染印等。顏料的顏色是由于染料選擇性吸收了白光中的某些波長，反射出白光中未被吸收的色光而產(chǎn)生。黃

＝

白－藍(lán)

＝

紅＋綠

＝

黃青

＝

白－紅

＝

藍(lán)＋綠

＝

青三種顏料等量混合，白光中的紅、綠、藍(lán)

全部被吸收，所以呈現(xiàn)

黑色

TheCMYColourModelGreenCyanBlueMagentaRedYellowBlack(minusblue)(minusgreen)(minusred)TheRelationbetweenRGBandCMYC=1-R

M=1-G

Y=1-B加色法和減色法加原色與減原色一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

通常用以區(qū)別顏色的的特性是亮度、色調(diào)和飽和度。色調(diào)和飽和度一起稱為彩色。因此顏色用亮度和彩色表征。形成任何特殊顏色需要的紅、綠、藍(lán)的量稱為三色值，并分別用X,Y和Z表示。一種顏色三色值的系數(shù)定義為可得對任何可見光譜內(nèi)的光波長，其波長相對應(yīng)顏色的三色值可直接從大量的實驗結(jié)果中得到。一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

確定顏色的另一種方法是用CIE（國際照明委員會）色度圖紅綠藍(lán)一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

邊界：純色邊界內(nèi)部：混合色等能量點：白光任意兩點連線：兩類顏色相加得到三角形內(nèi)：三種原色的不同混合等能量點到邊界點連線：特定譜色的所有色調(diào)一色度學(xué)基本知識彩色基礎(chǔ)

三角形：RGB顯示器，彩色全域；不規(guī)則區(qū)域（多邊形）：高質(zhì)量彩色打印設(shè)備的彩色域一色度學(xué)基本知識色度學(xué)（chromatics）是研究正常人眼睛彩色視覺的定性、定量規(guī)律及其應(yīng)用的科學(xué)領(lǐng)域。色度學(xué)是計算機(jī)圖形學(xué)及影像處理的基礎(chǔ)。對任何可見光譜內(nèi)的光波長，產(chǎn)生與波長相對應(yīng)顏色的三色值可直接由實驗測得，也可用CIE色度圖確定。21abce色度圖X軸：

紅原色的比例Y軸：綠原色的比例Z軸：藍(lán)原色的比例（無）色度圖（1）光譜線：即圖中的舌形曲線。曲線上各點與可見光波段內(nèi)的各譜線一一對應(yīng)。曲線之內(nèi)的點所代表的顏色是自然色，即真實顏色，可用RGB三原色光匹配得到。（2）顏色三要素：圖中的e是等能白光，任意一自然色在色度圖中的位置就表明了該色的亮度、色調(diào)和飽和度。a點的亮度由Y值決定，與X和Z值無關(guān)。Y值越大，則a的亮度越高；反之，則越低。光譜線內(nèi)一點a代表某一自然色。連接ea并向ea方向延長與舌形曲線交于b點，b點所代表的光譜色就是顏色a的色調(diào)。a點的飽和度取決于a點相對e點的位置，兩點的距離越近，a點的飽和度越低。(位于色度圖舌形曲線上的任何點都是飽和的，離開舌形曲線上的點是欠飽和點，等能量點e的飽和度為0。)色度圖（3）互補(bǔ)色：反向延長ea交曲線于c點，c、b兩色光相加可得到白光，所以c、b兩色是互補(bǔ)色。在光譜線內(nèi)，任何一條過e點直線與光譜線相交的兩點都是互補(bǔ)色。（4）舌形曲線以內(nèi)劃出了4個橢圓圈，分別示意性地表示人眼睛對于紅、藍(lán)、綠、黃的剛辨色差范圍，意即在這一范圍內(nèi)RGB三原色光的組合，人的眼睛是區(qū)分不出其顏色的區(qū)別。由圖可看出人的眼睛對于綠色的分辨能力最差。正由于這一原因，遙感圖像經(jīng)處理后，顏色為“綠色”并非一定是真正的綠色植被。彩色模型（小結(jié)）又稱彩色空間或彩色系統(tǒng)，是在某些標(biāo)準(zhǔn)下用通?？山邮艿姆绞胶喕噬?guī)范。彩色模型是坐標(biāo)系統(tǒng)和子空間的規(guī)范，位于系統(tǒng)的每種顏色都由單個點組成。彩色模型都是面向硬件的或是面向應(yīng)用的。RGB：Monitor,與數(shù)字影像顯示與目視解譯有關(guān)CMY、CMYK:PrinterIHS：符合于人描述和解釋顏色的方式。把影像分成彩色和灰度信息，更適用于多灰度處理技術(shù)。黑白影像和彩色影像與目視解譯有關(guān)負(fù)片到正片的基本攝影順序原始場景攝影機(jī)加工處理負(fù)片像紙加工處理正片膠片藍(lán)+綠+紅0.4μm0.7μm黑白片感光原理感光顯影和定影顯影和定影感光黑白影像和彩色影像黑白片感光原理感光特性曲線曝光量（H）的對數(shù)底片的密度（D）黑白影像和彩色影像0.4μm0.7μm彩色攝影像片（膠片）生成原理0.9μm黑白影像和彩色影像0.4μm0.7μm彩紅外攝影像片（膠片）生成原理0.9μm應(yīng)用：森林火災(zāi)、火山；1400K，近紅外攝影范圍：0.5~0.9μm黑白膠片與彩色膠片黑白膠片人眼的感光范圍：0.4~0.7μm膠片的感光范圍：0.3~0.9μm提高了1倍0.9μm的界限是由于感光乳劑的光化學(xué)不穩(wěn)定性產(chǎn)生的0.3μm：實際上所得的感光乳劑在紫外波段都感光，但在小于0.4μm的波長區(qū)攝影時實際存在兩個問題：大氣的吸收或散射、玻璃攝影鏡頭本身的吸收全色波段（panchromatic）： Landsat7ETM+0.52-0.90μm SPOT0.49-0.73μm黑白影像和彩色影像小結(jié)遙感影像光學(xué)處理簡介與目視解譯有關(guān)偽彩色處理（pseudo-colorcomposite）遙感影像光學(xué)處理簡介假彩色處理（falsecolorcomposite）“真彩色”/全彩色合成MorroBay,CAquasi-naturalcolorLandsatTM3,2,1遙感影像光學(xué)處理簡介假彩色處理（falsecolorcomposite）MorroBay,CALandsatTM4,3,2假彩色合成LandsatTM彩色合成圖33？？？二遙感影像數(shù)據(jù)格式341.HDF（HierarchicalDataFormat，分層式數(shù)據(jù)管理）格式HDF是美國國家高級計算應(yīng)用中心（NCSA）為了滿足各種領(lǐng)域研究需求而研制的一種能高效存儲和分發(fā)科學(xué)數(shù)據(jù)的新型數(shù)據(jù)格式，已被應(yīng)用于MODIS、MISR等數(shù)據(jù)中。HDF格式影像數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)類型主要有六種：柵格影像數(shù)據(jù)（RasterImage）、調(diào)色板（影像色譜，Palette）、科學(xué)數(shù)據(jù)集(ScientificDataSet)、數(shù)據(jù)表（Vdata）、相關(guān)數(shù)據(jù)組合（Vgroup）、HDF注釋（Annotation，信息說明數(shù)據(jù)）。HDF的數(shù)據(jù)類型35打開一個HDF文件，在讀取影像數(shù)據(jù)的同時可以方便的查取到其地理定位、軌道參數(shù)、影像屬性、影像噪聲等各種信息參數(shù)。一個HDF文件包括一個頭文件和一個或多個影像對象。一個影像對象是由一個數(shù)據(jù)描述符和一個數(shù)據(jù)元素組成。前者包括影像數(shù)據(jù)元素的類型、位置、尺度等信息；后者是實際的影像數(shù)據(jù)資料。如一套8bit的影像數(shù)據(jù)集一般有3個數(shù)據(jù)對象—一個描述數(shù)據(jù)集成員、一個影像數(shù)據(jù)本身、一個描述影像的尺寸大小。36HDF目的：提供一種通用結(jié)構(gòu)通過文件進(jìn)行信息交換的機(jī)制存貯各種不同的數(shù)據(jù)到單一的文件中，而非多個分離的文件將一些常規(guī)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，比如rasterimage、多維數(shù)組鼓勵使用公用格式，減少使用專有格式可以用于存貯任何數(shù)據(jù)類型382.BSQ（BandSequentialFormat）格式：按波段順序記錄影像

在BSQ數(shù)據(jù)格式中，數(shù)據(jù)排列遵循下列規(guī)則:

第一波段排第一位，第二波段排第二位，第n波段排第n位。 在每一波段中，數(shù)據(jù)依據(jù)行號順序依次排列，每一行內(nèi)，數(shù)據(jù)按像元號(列號)順序排列。3.BIL（BandInterleavedbyLine）格式：按掃描行順序記錄影像

先記錄第一波段第一行，第二波段第一行…再記錄第N波段第一行….必須把一整景影像的所有波段數(shù)據(jù)讀完才能生成影像404.BIP(BandInterleavedbyPixel)格式：按像元(列)順序記錄影像數(shù)據(jù)在每一行中，按照每個像元的波段順序（列）排列41B1B2B3B1B2B3B1B2B3BSQBILBIP42第一波段第一行第一列三遙感影像的4種分辨率1.空間分辨率(SpatialResolution)空間分辨率，又稱地面分辨率，前者是針對遙感器或者影像而言的，指影像上能夠詳細(xì)區(qū)分的最小單元的尺寸或大??；后者是針對地面而言的，指可以識別的最小地面距離或最小目標(biāo)物的大小，空間分辨率愈高，像素所代表的范圍愈小。兩者均反映對兩個非?？拷奈矬w的識別、區(qū)分能力。一般有三種表達(dá)方式：(1)像素(Pixel)。指單個像元所對應(yīng)的地面面積的大小，單位為m或km。衛(wèi)星地面面積空間分辨率QuickBird0.61m×0.61m0.61mLandsatTM28.5m×28.5m28.5mNOAA/AVHRR1100m×1100m1.1km43(2)線對數(shù)(LinePairs)。對于攝影成像系統(tǒng)而言，影像最小單元常通過1mm間隔內(nèi)包含的線對數(shù)確定，單位為對/mm。(3)瞬時視場(IFOV)。指遙感器內(nèi)單個探測元件的受光角度或觀測視野，單位為毫弧度(mrad)。IFOV越小，最小可分辨單元(可分像素)越小，空間分辨率越高?？臻g分辨率的大小，僅表明影像細(xì)節(jié)的可見程度，但真正的識別效果，還要考慮環(huán)境背景復(fù)雜性的影響。4445不同空間分辨率的遙感影像2.光譜分辨率光譜分辨率是指遙感器所選用的波段數(shù)量的多少、各波段的波長位置及波長間隔的大小。即選擇的通道數(shù)、每個通道的中心波長、帶寬，這三個因素共同決定光譜分辨率。一般來說，傳感器的波段越多，波段寬度越窄，所包含的信息量就越大，針對性就越強(qiáng)。傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值，才能取得好效果感測人體選擇8-12m,探測森林火災(zāi)應(yīng)選擇3-5m(SpectralResolution)46473.輻射分辨率輻射分辨率指傳感器對光譜信號強(qiáng)弱的敏感程度、區(qū)分能力，即探測器的靈敏度—傳感器探測元件在接收光譜信號時能分辨的最小輻射度差，或指對兩個不同輻射源的輻射量的分辨能力。一般用灰度的量化級數(shù)來表示，如6bit,7bit,8bit,11bit,……

一個6-bit的傳感器可以記錄26級（64）的亮度值，一個8-bit的傳感器可以記錄28級（256）的亮度值，一個12-bit的傳感器可以記錄212級（4096）的亮度值(RadiometricResolution)空間分辨率的增大，伴之以輻射分辨率的降低，兩者之間必須有個折中（為什么？從瞬時視場IFOV入手解釋）48高空間分辨率遙感影像和高光譜分辨率遙感影像1-bit2greys49輻射分辨率2-bit4greys3-bit8greys4-bit16greys6-bit64greys8-bit256greys504.時間分辨率對同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)探測時，相鄰兩次探測的最小時間間隔（重訪周期）短期：一天內(nèi)的變化，小時為單位——突發(fā)性災(zāi)害監(jiān)測（地震、火山爆發(fā)、森林火災(zāi)）、污染源監(jiān)測；中期：一年內(nèi)的變化，以天為單位——探測作物季相規(guī)律，進(jìn)行作物估產(chǎn)與動態(tài)監(jiān)測、農(nóng)林牧等再生資源調(diào)查、旱澇災(zāi)害監(jiān)測、海洋動力學(xué)分析等；長期：以年為單位——湖泊消長、河道遷徙、海岸進(jìn)退、城市擴(kuò)展LANDSAT：16天；CBERS：26天；太陽同步氣象衛(wèi)星：0.5天51溫度分辨率？？熱紅外傳感器分辨地表熱輻射（溫度）最小差異的能力，它與探測器的影響律和傳感器系統(tǒng)內(nèi)的噪聲有直接關(guān)系。四遙感影像的數(shù)字表示遙感數(shù)字影像是指以數(shù)字形式表示的遙感影像，最基本單位是像素，每個像素具有其空間位置特征和屬性特征，其數(shù)字表示方法有兩種：矩陣表示和向量表示。像素的空間位置用離散的X值和Y值表示。一幅遙感影像可以用一個矩陣函數(shù)來表示，若X方向有N個像素，Y方向有M個像素，則成為有MN個像素的矩陣函數(shù)，可以表示為：其中，M表示行數(shù)，N表示列數(shù)，f(x,y)為相對位置上的像素值。52571015131167912121269911141458101012114410121213008101515jiO原始影像（行、列、原點）矩陣表達(dá)方式5354遙感影像矩陣表達(dá)方式植被植被空地植被空地水體空地水體水體4040424055624260654444454555604560601010121050821280801,1,11,2,11,3,12,1,12,2,12,3,13,1,13,2,13,3,11,1,21,2,21,3,22,1,22,2,22,3,23,1,23,2,23,3,21,1,31,2,31,3,32,1,32,2,32,3,33,1,33,2,33,3,3土地覆被Band1GreenBand2RedBand3NearInfrared向量表示：分波段記錄的遙感影像，可以構(gòu)成一個多維向量空間，空間的維數(shù)就是采用的波段數(shù)。例如，選用3個波段，構(gòu)成一個三維特征空間。影像上的一個像元，在各波段上均有一個光譜數(shù)值，，（i,j分別為該像元的行、列號）。每個像元在各波段的影像數(shù)據(jù)（亮度值）構(gòu)成一個多維向量，它們對應(yīng)于多維空間上的一個點，用向量表示。五、遙感影像特征：自然特征和人工特征自然特征包括：光譜特征：不同類型的地物在各個波段的數(shù)字成像，就構(gòu)成了數(shù)字影像的光譜特征。幾何特征：包括影像的空間分辨率、影像的紋理結(jié)構(gòu)及影像上地物的幾何形狀時相特征：在不同時間獲得的同一地區(qū)各影像之間存在的差異。56五、遙感影像特征：自然特征和人工特征人工特征：

即以自然特征為基礎(chǔ)，人為定義的某些特性或參數(shù)。1.統(tǒng)計特征：單波段/多波段影像統(tǒng)計特征2.直方圖特征：3.灰度邊緣特征：反映了影像中目標(biāo)對象所占的面積大小和形狀4.線和角點特征：道路和河流等線狀地物，角點代表的局部結(jié)構(gòu)關(guān)系(相互位置關(guān)系)不因視角而改變，影像幾何校正/配準(zhǔn)中有用5.紋理特征：571.統(tǒng)計特征

(1)單波段影像統(tǒng)計特征①反映像素值平均信息的統(tǒng)計參數(shù)：均值：像素值的算術(shù)平均值，反映的是影像中地物的平均反射強(qiáng)度，大小由影像中主體地物的光譜信息決定。計算公式為：中值：指影像中所有灰度級中處于中間的值，但灰度級為偶數(shù)時，則取中間兩個灰度值的平均值。由于一般遙感影像的灰度級都是連續(xù)變化的，中值可通過最大灰度值和最小灰度值來獲得？？很難成立：眾數(shù)：影像中出現(xiàn)次數(shù)最多的灰度值，反映了影像中分布較廣的地物反射能量。②反映像素值變化信息的統(tǒng)計參數(shù)方差：是衡量影像信息量大小的重要度量，為像素值與平均值差異的平方和，表示像素值的離散程度：變差：像素值最大值與最小值的差，表示影像灰度值的變化程度，間接地反映了影像的信息量。反差：對比度，反映影像的顯示效果和可分辨性。反差小，地物之間的可分辨性小，因此，影像處理的一個基本目的是提高影像的反差。(1)單波段影像統(tǒng)計特征(1)單波段影像統(tǒng)計特征波段

MinMaxMeanStdevBand1010636.6331766.987162Band209624.9643496.567931Band3010826.2189459.676753Band408542.5093628.768598波段

Min

Max

Mean

StdevBand1025587.01203723.689745Band2025543.33116316.932787Band3025560.39181628.898777Band4025581.45627322.658144多波段影像之間的統(tǒng)計特征不僅是影像分析的重要參數(shù)，也是影像合成方案的重要依據(jù)之一。利用影像之間或者波段之間的相關(guān)性，可以實現(xiàn)影像的壓縮處理、影像信息的復(fù)原等。①協(xié)方差：設(shè)f(i,j)和g(i,j)是大小為M×N的兩個波段的影像，則他們之間的協(xié)方差為：將K個波段相互間的協(xié)方差排列在一起所組成的矩陣稱為協(xié)方差矩陣：(2)多波段影像統(tǒng)計特征62CovarianceBand1Band2Band3Band4Band148.820438Band243.35087143.137716Band361.53539661.10400993.639544Band4-1.540555-1.376419-6.91761776.888313CovarianceBand1Band2Band3Band4Band1561.204017Band2378.635199286.719278Band3646.234287460.015286835.139300Band4139.297245136.040829137.254763513.391472②相關(guān)系數(shù)：是描述波段影像間的相關(guān)程度的統(tǒng)計量，反映了兩個波段影像所包含信息的重疊程度。即：式中，Sff和Sgg分別為影像f(i,j)和g(i,j)的標(biāo)準(zhǔn)差。將N個波段相互間的相關(guān)系數(shù)排列在一起組成的矩陣為相關(guān)矩陣R，即：(2)多波段影像統(tǒng)計特征64CorrelationBand1Band2Band3Band4Band11.000000Band20.9446451.000000Band30.9101110.9614161.000000Band4-0.025145-0.023900-0.0815261.000000CorrelationBand1Band2Band3Band4Band11.000000Band20.9439131.000000Band30.9439530.9400791.000000Band40.2595120.3545820.2096161.0000002.直方圖特征概念：灰度直方圖是灰度級的函數(shù)，描述的是影像中具有該灰度級的像元的個數(shù)。即：橫坐標(biāo)表示灰度級，縱坐標(biāo)表示影像中該灰度級出現(xiàn)的次數(shù)。具體的繪制方法為：確定影像像元的灰度級范圍，以適當(dāng)?shù)幕叶乳g隔為單位將其劃分為若干等級，以橫軸表示灰度級，以縱軸表示每一灰度級具有的像元數(shù)或該像元數(shù)占總像元數(shù)的比例值。各灰度級i的像素比例計算公式為：式中，N為影像中像素總個數(shù)；L為最大灰度級；ni為灰度級i中的像素數(shù)。66灰度直方圖12345664322116646634566614662313646612345654562141）直方圖反映了影像中的灰度分布規(guī)律，描述每個灰度級具有的像元個數(shù)，但不包含這些像元在影像中的位置，因此直方圖的形狀與幾何位置無關(guān)；2）任何一幅特定的遙感影像都有唯一的直方圖與之對應(yīng)，但不同的遙感影像可以有相同的直方圖；3）如果一幅影像有兩個不相連的區(qū)域組成，并且每個區(qū)域的直方圖已知，則整幅影像的直方圖是該兩個區(qū)域的直方圖之和，權(quán)重是每個區(qū)域占總區(qū)域的面積比。這是直方圖的疊加性。灰度直方圖性質(zhì)：影像及其直方圖示例67遙感影像質(zhì)量評價，影像分割，影像噪聲分析?；叶戎狈綀D在影像處理中的作用：偏暗(正的非對稱分布)動態(tài)范圍小分布均衡偏亮(負(fù)的非對稱分布)不同影像直方圖對比：6869灰度直方圖在影像處理中的作用：影像直方圖谷底做為灰度閾值可以得到合理的影像分割結(jié)果。705.紋理特征：紋理是影像中大量規(guī)律性很強(qiáng)或很弱的相似元素或者圖形結(jié)構(gòu)，一般理解為影像灰度在空間上的變化和重復(fù),或影像中反復(fù)出現(xiàn)的局部模式(紋理單元)和它們的排列規(guī)則。遙感影像紋理實物照片紋理715.紋理特征傳統(tǒng)的紋理特征描述方法主要包括：自相關(guān)函數(shù)法、光學(xué)變換法、數(shù)學(xué)變換法、紋理邊界法、結(jié)構(gòu)元素法、共生矩陣法、游程編碼法和自回歸模型法。72基窗移動窗口灰度共生矩陣(GLCM)是一個統(tǒng)計描述影像中的一個局部區(qū)域或整個區(qū)域相鄰像素或一定間距內(nèi)兩像素灰度呈現(xiàn)某種關(guān)系的矩陣。該矩陣中的元素值代表灰度級之間聯(lián)合條件概率密度，表示在給定空間距離d和方向時，灰度以i為始點，出現(xiàn)灰度級為j的概率（也即頻數(shù)）。0度45度90度135度0度GLCM的計算過程下面以45度方向，移動步長

dx=2，dy=2，基準(zhǔn)窗口大小為3×3為例來說明灰度共生矩陣的生成過程。1234561234561234561213456123456112134561234561121134561234561121131456123456112111314151611GLCM的計算過程由于紋理特征計算利用的是概率，所以把共生矩陣中的值轉(zhuǎn)換為概率值，方法是用各個元素值除以矩陣中所有元素的和（上圖元素和為9），最后可以得到最后的方陣，即為灰度共生矩陣。12345610.1120.110.110.1130.1140.1150.1160.110.11灰度共生矩陣提供了影像灰度方向、間隔和變化幅度的信息，但它并不能直接提供區(qū)別紋理的特性，因此需要在灰度共生矩陣的基礎(chǔ)上提取用來定量描述紋理特征的統(tǒng)計屬性。Haralick定義了14種紋理特征。常用的用于提取遙感影像中紋理信息的特征統(tǒng)計量主要有:均值(mean)、方差(variance)、同質(zhì)性(homogeneity)、對比度(contrast)、非相似性(dissimilarity)、熵(entropy)、角二階矩(angularsecondmoment)、相關(guān)性(correlation)等。5.紋理特征76均值方差同質(zhì)性對比度非相似性熵角二階矩相關(guān)性紋理測度六遙感影像的像素間關(guān)系：鄰域、連通性、距離4-鄰域、D-鄰域、8-鄰域:4-鄰域定義：對于像素p(x,y)可以有4個水平和垂直的近鄰像素，它們的坐標(biāo)分別為：(x+1,y)，(x-1,y)，(x,y+1)，(x,y-1)。這些像素（用r表示）組成p的4-鄰域，記為N4(p)。

r

rpr

r

注意：如果