工學(xué)RSDIP遙感數(shù)字圖像處理第1頁/共47頁什么是遙感圖像？

為什么要進行遙感圖像處理？第2頁/共47頁第二講遙感數(shù)字圖像處理第3頁/共47頁要點遙感與遙感圖像遙感圖像的獲取遙感圖像模型遙感圖像的信息內(nèi)容遙感數(shù)字圖像處理第4頁/共47頁遙感何謂遙感RemoteSensing\RS，遠(yuǎn)距離感知一種在遠(yuǎn)離目標(biāo)，不與目標(biāo)直接接觸的情況下，通過傳感器獲取其特征信息，并對這些信息進行處理、分析和應(yīng)用的綜合性探測技術(shù)通常是指空對地的遙感，即從遠(yuǎn)離地面的不同工作平臺上通過傳感器，對地球表面的電磁波信息進行探測，并經(jīng)信息的傳輸、處理和判讀分析，對地球的資源與環(huán)境進行探測和監(jiān)測的綜合性技術(shù)。第5頁/共47頁衛(wèi)星傳感器信息接收、處理實況調(diào)查分析判斷物體用戶制圖第6頁/共47頁遙感過程遙感過程是指遙感信息的獲取、傳輸、處理，以及分析判讀和應(yīng)用的全過程遙感信息的獲取遙感信息的接收遙感信息的處理遙感信息的應(yīng)用遙感信息的獲取遙感信息處理是指通過各種技術(shù)手段對遙感探測所獲得的信息進行的各種處理,分析第7頁/共47頁遙感圖像遙感圖像(Image)是指遙感傳感器通過檢測和度量地物的電磁波輻射能所得到的圖像第8頁/共47頁遙感圖像的模型——遙感圖像模型及函數(shù)表達(dá)第9頁/共47頁遙感圖像的模型遙感圖像的模型可以表示為目標(biāo)發(fā)射輻射量和反射輻射量之和L(x,y;t,λ,p)=[1-β(x,y;t,λ,p)]?E(λ)+β(x,y;t,λ,p)?I(x,y;t,λ)式中：p表示極化（偏振）方向;λ代表波長；t為攝像時間;β（x,y;t,λ,p）為目標(biāo)的波譜反射率；E(λ)是黑體的波譜發(fā)射本領(lǐng)；I（x,y;t,λ）為目標(biāo)上的波譜輻射照度,即入射的輻射量.第10頁/共47頁L(x,y;t,λ,p)=[1-β(x,y;t,λ,p)]?E(λ)+β(x,y;t,λ,p)?I(x,y;t,λ)第11頁/共47頁遙感圖像的模型在可見光和近紅外波段,物體自身的輻射可忽略,則L(x,y;t,λ,p)=β(x,y;t,λ,p)?I(x,y;t,λ)對于一波段圖像,可用f(x,y)代替L(x,y;t,λ,p)。f(x,y)實際上代表在二維空間內(nèi)物體反射和發(fā)射的輻射能量分布,與傳感器實際記錄的圖像數(shù)據(jù)之間還存在一定的變換關(guān)系,即g(x,y)=L[f(x,y)]g(x,y)為二維空間的圖像函數(shù)L代表實際景物到圖像之間的變換第12頁/共47頁第13頁/共47頁遙感圖像的獲取攝影成像在感光膠片上成像潛像負(fù)像正像第14頁/共47頁遙感圖像的獲取掃描成像利用探測元件和掃描鏡對目標(biāo)地物以瞬時視場為單位進行逐行掃描、逐點取樣，獲得目標(biāo)地物的電磁波輻射特性，形成一定波段的圖像CCD陣列圖像行像元數(shù)航帶平臺運動方向成像波段數(shù)5

第15頁/共47頁遙感圖像的獲取雷達(dá)成像由發(fā)射機向側(cè)面發(fā)射一束微波脈沖，地物反射的微波信號被接收機接收，經(jīng)處理后，按時間先后順序記錄下來，形成圖像第16頁/共47頁遙感圖像的數(shù)字化指光學(xué)圖像（物理圖像）到數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換過程數(shù)字化光學(xué)圖像首先被劃分（采樣）為稱作圖像元素（簡稱像素）的小區(qū)域，然后，在每個像素位置，圖像的亮度被量化，從而得到圖像對應(yīng)點上表示其亮暗程度的一個整數(shù)值。對所有的像素都完成上述轉(zhuǎn)化后，圖像就被表示成一個整數(shù)矩陣。經(jīng)過數(shù)字化處理后，得到的數(shù)字矩陣就被作為計算機處理的對象。第17頁/共47頁2023/4/2遙感圖像的數(shù)字化遙感圖像的數(shù)字化包括采樣和量化兩個過程采樣：將空間上連續(xù)的圖像變換為離散的點的操作量化：將測量的灰度值用一個整數(shù)表示采樣(空間離散)量化(亮度離散)存儲/顯示

第18頁/共47頁第19頁/共47頁遙感圖像的數(shù)字化一幅遙感圖像可以有不同的量化級數(shù)，即灰度級GG的值通常為2n（n為大于1的整數(shù)），所以用bit數(shù)就能表示G的大小二值圖像：G=21=2QuickBird圖像采用11bit量化，有多少個灰度級？遙感圖像的數(shù)據(jù)量H=M×N×b×n（bit）M、N為行列數(shù)，b為波段數(shù)，n=InG/In2一幅185km×185km大小的6波段TM圖像，需要多大的存儲空間？第20頁/共47頁一幅185km×185km大小的6波段TM圖像，需要多大的存儲空間？185000/28.5=6491，241M；185000/30=6166，218M第21頁/共47頁遙感圖像的模型——遙感數(shù)字圖像代數(shù)描述遙感數(shù)字圖像可以在多維空間中描述圖像空間多光譜空間第22頁/共47頁遙感圖像空間描述多波段遙感影像中的像素亮度值的空間分布的三維離散空間行坐標(biāo)X、列坐標(biāo)Y、波段坐標(biāo)系內(nèi)的每一個點代表一個像元亮度值YXg(1,1,1)=12g(2,2,3)=38第23頁/共47頁多光譜空間對于n個波段的多光譜圖像，這n個波段構(gòu)成一個n維多光譜空間多光譜空間就是一個n維坐標(biāo)系，每一個坐標(biāo)軸代表一個波段，坐標(biāo)值為亮度值，坐標(biāo)系內(nèi)的每一個點代表一個像元描述像素在各個波段中亮度值的分布b2b1b3p1第24頁/共47頁多光譜空間多光譜空間中，像元點在坐標(biāo)系中的位置可以表示成一個n維向量，其中每個分量xi表示該點在第i個坐標(biāo)軸上的投影，即亮度值x2x1x3X1第25頁/共47頁1維多光譜空間xx1x2x1x21311990圖像空間第26頁/共47頁2維多光譜空間圖像空間第27頁/共47頁3維多光譜空間圖像空間第28頁/共47頁多光譜空間圖像空間多光譜空間只表示各波段光譜之間的關(guān)系，而不包括任何該點在原圖像中的位置信息，它沒有圖像空間的幾何意義第29頁/共47頁遙感圖像的信息內(nèi)容——遙感圖像的信息內(nèi)容主要包括波譜信息空間信息時間信息第30頁/共47頁遙感圖像的波譜信息指遙感圖像上不同地物之間的亮度值差異及同一地物在不同波段上的亮度值差異遙感圖像中每個像元的亮度值代表的是該像元中地物的平均輻射值，它是隨地物的成分、紋理、狀態(tài)、表現(xiàn)特征及所使用電磁波段的不同而變化的，這種隨上述因素變化的特征稱為地物的波譜特征第31頁/共47頁遙感圖像的空間信息通過圖像亮度值在空間上的變化反映出來的信息一般包括空間頻率信息，邊緣和線性信息、結(jié)構(gòu)或紋理信息以及幾何信息等第32頁/共47頁遙感圖像的時間信息指不同時相遙感圖像的光譜信息與空間信息的差異2001.09.242001.12.291993.10.12第33頁/共47頁遙感數(shù)字圖像處理遙感圖像為何需要進行處理？處理步驟？如何處理？第34頁/共47頁第35頁/共47頁？條紋？第36頁/共47頁地理坐標(biāo)？重影？第37頁/共47頁提高分辨率？第38頁/共47頁拼接？第39頁/共47頁植被分布？第40頁/共47頁遙感圖像處理對遙感圖像進行一系列操作，以求達(dá)到預(yù)期目的的技術(shù)按技術(shù)，分為遙感光學(xué)圖像處理遙感數(shù)字圖像處理根據(jù)處理的目的不同，分為遙感圖像校正遙感圖像增強遙感圖像解譯預(yù)處理第41頁/共47頁遙感圖像處理遙感圖像校正輻射校正幾何校正遙感圖像增強輻射增強幾何增強多源信息復(fù)合圖像空間變換第42頁/共47頁遙感圖像處理步驟預(yù)處理遙感圖像解譯第43頁/共47頁遙感圖像處理兩個應(yīng)用方向人類視覺,特點一定的視覺美感對目標(biāo)的視覺分辨力輻射模型應(yīng)用,特點幾何精度，要求沒有幾何誤差輻射精度，亮度為地物的輻射、反射率第44頁/共47頁遙感數(shù)字圖像處理利用計算機對遙感數(shù)字圖像進行一系列操作，以求達(dá)到預(yù)期目的遙感數(shù)字圖像處理的特點圖像信息損失小，處理精度高抽象性強，再現(xiàn)性好通用性強，靈活性高遙感數(shù)字圖像處理的應(yīng)用獲得滿足一定精度要求的（影像）圖件