第一章圖像(image)是對客觀對象的一種相似性的描述或?qū)懻妫吮幻枋龌驅(qū)懻鎸ο蟮男畔ⅲ侨藗冏钪饕男畔⒃窗磮D像的明暗程度和空間坐標(biāo)的連續(xù)性劃分：圖像可：數(shù)字圖像，模擬圖像根據(jù)波段的多少，圖像可分為：單波段圖像，多波段圖像，超波斷圖像遙感數(shù)字圖像（digitalimage）是指以數(shù)字形式表述的遙感影像。最基本的單位是像素，每個(gè)像素具有其空間位置特征和屬性特征。遙感數(shù)字圖像處理是利用計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)對遙感圖像中的像素進(jìn)行系列操作的過程。數(shù)字圖像處理極大地提高了圖像處理的精度和信息提取的效率。遙感數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容：圖像增強(qiáng)：著重強(qiáng)調(diào)特定的圖像特征，在特征提取、圖像分析和視覺信息的顯示中有很用。增強(qiáng)過程本身不會(huì)增加數(shù)據(jù)中原有的信息內(nèi)容，僅僅是突出了特定的圖像特征，使得圖像更易于可視化的解釋和理解。圖像校正：也稱圖像復(fù)原、圖像恢復(fù)。主要是對傳感器或環(huán)境造成的退化圖像進(jìn)行模糊消除、噪聲濾除、幾何失真或非線性校正。信息提取：根據(jù)地物光譜特征和幾何特征，該規(guī)則從校正后的遙感數(shù)據(jù)中提取各種有物信息。確定不同地物信息的提取規(guī)則，利用用的地遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng)包括：硬件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)，第二章獲取、傳輸、處理以實(shí)施依賴于遙感系統(tǒng)。從地面到空中乃至整個(gè)空間，從信息收集、存儲(chǔ)、傳輸、處理遙感試驗(yàn)、信息獲取(傳感器、遙感平臺(tái))、信息傳輸、信息處理應(yīng)用等5個(gè)部分。遙感是遙感信息的及分析判讀和應(yīng)用的過程。遙感的到分析、判讀、應(yīng)用的技術(shù)體系，主要包遙感系統(tǒng)是一個(gè)括、信息傳感器的分傳感器分辨率指標(biāo)主要有：輻射分辨率，光譜分辨率，空間分輻射分辨率是傳感器區(qū)分反射或發(fā)射的電磁波輻射強(qiáng)度差異的能力。光譜分辨率是傳感器記錄的電磁光譜中特定波長的范圍和數(shù)量。波長范圍越窄，光譜分辨率越高；波段數(shù)率越高。時(shí)間分辨率：對辨率?；▋蓚€(gè)過程：采樣和量化。采樣：將空間上連續(xù)的圖像變換成離散點(diǎn)(即像素稱為采樣。采樣間隔的大小，影響著圖像表示地物的真實(shí)性。量化是將像素灰度值轉(zhuǎn)換成整數(shù)灰度級(jí)的過程。辨率指傳感器區(qū)分自然特征相似或光譜特征相似的相鄰地物的能力。辨率，時(shí)間分辨率越多，光譜分辨同一目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)探測時(shí)，相鄰兩次探測的時(shí)間間隔稱為時(shí)間分?jǐn)?shù)字)的操作根據(jù)傳感器選用的波長范圍不同，遙感圖像可以劃分為下面兩種類型：不相干圖像，相干圖像元數(shù)據(jù)是關(guān)于圖像數(shù)據(jù)特征的表述，是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。普通遙感圖像數(shù)據(jù)格式：BSQ格式，BIL格式，BIP格式陸地資源衛(wèi)星L5的數(shù)據(jù)格式，HDF數(shù)據(jù)特殊遙感圖像數(shù)據(jù)格式：格式，TIFF圖像格式，GeoTIFF圖像格式圖像文件的大小=圖像行數(shù)*圖像列數(shù)*每個(gè)像素的字節(jié)數(shù)*波段數(shù)*輔助參數(shù)（輔助參數(shù)一般為1）第三章說明圖像類別表示方法二值圖像f(x,y)=0,1文字、線圖形、指紋等灰度圖像0≤f(x,y)≤2n-1普通照片。量化位數(shù)n=6,…,24,一般為8位彩色圖像﹛fi(x,y)﹜,i=R、G、用彩色三原色表示B多光譜圖像﹛fi(x,y)﹜,i=1,…,K遙感圖像，K為波段立體圖像fLfR用于攝影測量和計(jì)算機(jī)視覺分析等。L和R分別為左右圖像運(yùn)動(dòng)圖像﹛fi(x,y)﹜,i=1,…,t動(dòng)態(tài)分析，視頻制作。T為時(shí)間每個(gè)像素的取值為0或1的圖像稱為二值圖像單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征：反映像素值平均信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，反映像素值變化信息的統(tǒng)計(jì)參數(shù)眾數(shù)：圖像中出現(xiàn)次數(shù)最多的灰度值,反映了圖像中分布較廣的地物反射能量。方差：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：像素最大值與最小值的差，即變差表示圖像灰度值的變化程度，間接地反映了圖像的信息量。反差：反映圖像的顯示效果和可分辨性，有時(shí)又稱為對比度。用像素值的最大值/最小值、最大值-最小值、方差等來表示。反差小，地物之間的可分辨性小。級(jí)范圍,以適當(dāng)?shù)幕叶鹊南袼財(cái)?shù)或該像素?cái)?shù)占總像素?cái)?shù)的比例值，做出的統(tǒng)計(jì)圖直方圖的性質(zhì)：（1）直方圖反映了圖像灰度的分布規(guī)律。（2）任何一幅特定的圖像都由唯一的直方圖與之對應(yīng)，但不同的可以有相同的直方圖。（3）如果一幅圖像僅包括兩個(gè)不相連的區(qū)域，并且每個(gè)區(qū)域的直方圖已知，則整幅圖像的直方間隔為單位劃分為若干等，級(jí)以橫軸表示灰度，級(jí)以縱軸表示每一灰度級(jí)具有即為灰度直方圖。圖像圖是這兩個(gè)區(qū)域的直方圖之和。（4）由于遙感圖像數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，在圖像像素?cái)?shù)足夠多且地物類型差異不是非常懸殊的情況下，遙感圖像數(shù)據(jù)與自然界的其他現(xiàn)象一樣，服從或接近于正太分布以橫軸表示灰度，級(jí)以縱軸表示每一灰度級(jí)及其以下灰度級(jí)所具有的像素?cái)?shù)或此像素?cái)?shù)占總像素?cái)?shù)的比值，做出的直方圖即為累計(jì)直方圖多波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征：（1）多波段圖像之一。（2）協(xié)方差和相關(guān)系數(shù)是兩個(gè)基本的統(tǒng)計(jì)量，其值越高，表明兩個(gè)波段圖像之間的協(xié)變性越強(qiáng)。（3）利用圖像之間或波段之間的相關(guān)性，可以實(shí)現(xiàn)圖像的壓縮處理等。之間的統(tǒng)計(jì)特征不僅是圖像分析的重要參數(shù)，而且也是圖像合成方案的主要依據(jù)相關(guān)系數(shù)是描述波段圖像間的相關(guān)程度的統(tǒng)計(jì)量，反映了兩個(gè)波段圖像所包含信息的重疊程度。濾波是指改變信號(hào)中各個(gè)頻率分量的相對大小、或者分離出來加以抑制，甚至全部濾除某些頻率分量的過程。紋理是由紋理基元按某種確定性的規(guī)律或只是按某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律重復(fù)排列組成的。####共生矩陣方法第四章顏色是外界光作用于人的視覺器官而產(chǎn)生的主觀感覺，分為兩大類：非彩色（消色）和彩色。彩色是指除黑白系列以外的各種顏色。彩色有3個(gè)基本性質(zhì)：明度：是人眼對光源或物體明亮程度的感覺。色調(diào)：是色彩彼此相互區(qū)分的特性。飽和度：是彩色純潔的程度，也就是光譜中波長段是否窄，頻率是否單一的表示。亮度可以用一條灰度級(jí)色帶表示，一端是純黑色，另一端是純白色，稱為灰色梯尺簡答：常用的顏色空間模型RGB(紅/綠/藍(lán))模型：是由紅、綠、藍(lán)三原色混合得到的顏色集合所構(gòu)成的顏色空間。3種顏色中的任意一組顏色均有256個(gè)等級(jí)的屬性定義值。相加混色模型CMYK(青/洋紅用于從白光中原點(diǎn)為白YIQ顏色模型：用HSI(色調(diào)/飽和度/強(qiáng)度)模型：色調(diào)I在圖像中與顏色信息無關(guān)。它是面向彩色圖像處理的最常用的顏色模型。/黃/黑)模型：以紅、綠、藍(lán)的補(bǔ)色青(Cyan)、品紅(Magenta)、黃(Yellow)為原色系統(tǒng)。CMY顏色模型的電視廣播。目標(biāo)色調(diào)說明標(biāo)準(zhǔn)H是描述純色的顏色構(gòu)成的CMY顏色模型，常濾去某種顏色，又被稱為減性原色于彩色屬性，飽和度S提供了白光沖淡純色程度的量度。強(qiáng)度或亮度成分彩色合成包括偽彩色合成、真彩色合成、假彩色合成和模擬真彩色合成4種方法偽彩色合成是把單波段灰度圖像中的不同灰度級(jí)按特定的函數(shù)關(guān)系變換成彩色，然后進(jìn)行彩色圖像顯示的方法，主要通過密度分割方法來實(shí)現(xiàn)。密度分割方法是對單波段幅彩色圖像。步驟：（1）求圖像的極大值dmax和極小值dmin；（2）求圖像的密度區(qū)間為需分割的層數(shù)(有時(shí)不是等分)；（4）求各層的密度區(qū)間；（5）定出各密度層灰度遙感圖像按灰度分級(jí)，對每級(jí)賦予不同的色彩，使之變?yōu)橐唬?）求分割層的密度差Δd=ΔD／n，其中n值或顏色。如果彩色合成中選擇的波段的波長與紅綠藍(lán)的波長相同或近似，那么得到的圖像的顏色與真彩色近似，這種合成方式稱為真彩色合成。假彩色合成與偽彩色合成的不同之處在于，假彩色合成使用的數(shù)據(jù)是多波段圖像為什么模擬真彩色合成由于藍(lán)光容易受大氣中氣溶膠的影響，有些傳感器舍棄了藍(lán)波段，某種形式的運(yùn)算得到模擬的紅3個(gè)通道，然后通過彩色合成近似地產(chǎn)生真彩色圖像因此通過彩色合成無法得到真彩色圖像。這時(shí)，可通過、綠、藍(lán)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。如果對比度比較低，那么就無法清楚地表現(xiàn)圖像中地物之間的差異，因此，往往需要在顯示的時(shí)候進(jìn)行拉伸處理。拉伸以波段為處理對象，它通過處理波段中單個(gè)像素值來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的效果。在此過程中，圖像直方圖是選擇拉伸具體方法的基本依據(jù)。灰度拉伸分為線性拉伸：全域線性拉伸，分段非線性拉伸：指數(shù)變換、對數(shù)變換、平方根變換、高斯函數(shù)等線性拉伸和非線性拉伸兩種方法線性拉伸直方圖均衡化的基本思想是對原始圖像的像素灰度做某種映射變換，使變換后圖像灰度的概率密度呈均勻分布，即變換后圖像的灰度級(jí)均勻分布。直方圖均衡化第四章（2）19篇直方圖均衡化的特點(diǎn)是：（1）各灰度級(jí)中像素出現(xiàn)的頻率近似相等。2）原圖像上像素出現(xiàn)頻率小的灰度級(jí)被合并，實(shí)現(xiàn)壓縮；像素出現(xiàn)頻率高的灰度級(jí)被拉伸，突出了細(xì)節(jié)信息。直方圖規(guī)定化是為了使單波段圖像的直方圖變成規(guī)定形狀的直方圖而對圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換的增強(qiáng)方法。例子：第四章（2）26篇第五章為什么進(jìn)行輻射校正？利用傳感器觀測目標(biāo)的反射或輻射能量時(shí)，傳感器的測量值與目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻亮度等物理量是不一致的，這是因?yàn)闇y量值中包含了太陽位置和角度條件、薄霧等大氣條件、或因?yàn)閭鞲衅鞯男阅懿煌陚涞葪l件引起了失真?zhèn)鞲衅魉玫降哪繕?biāo)測量值與目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻亮度等物理量之間的差值稱為輻射誤差1）傳感器的響應(yīng)特性。（2）外界（自然）環(huán)境：大氣(霧和云)和太陽輻射等。依附在輻射亮度中的各種輻射遙感圖像的幾何誤差可分為靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差兩大類輻射誤差產(chǎn)生的原因有兩種：（消除圖像數(shù)據(jù)中誤差的過程稱為輻射量校正（radiometriccalibration），簡稱輻射校正幾何精糾正又稱為幾何配準(zhǔn)（registration）,是把不同傳感器具有幾何精度的圖像、地圖或數(shù)據(jù)集中的相同地物元素精確地彼此匹配、疊加在一起的過程圖像幾何糾正的內(nèi)容包括：系統(tǒng)幾何糾正，投影變形糾正，幾何精糾正幾何糾正基本原理：回避成像的畸變可以看做是擠壓、扭曲、縮放、偏移以及更高次的基本變形的綜合作用的結(jié)果。因系可以用一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來表示。空間幾何過程，直接利用地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)對遙感圖像的幾何畸變本身進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，并且認(rèn)為遙感圖像的總體此，校正前后圖像相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)控制點(diǎn)（同名點(diǎn)），即圖像上的一些已知點(diǎn)，這些點(diǎn)在原始圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像上的坐標(biāo)已知。程的基礎(chǔ)，是最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。地面控制點(diǎn)(GCP)是幾何糾正中用來建立糾正方控制點(diǎn)數(shù)目的最小值按未知系數(shù)多少來確定?？刂泣c(diǎn)因注意：控制點(diǎn)在工作范圍內(nèi)應(yīng)均勻分布。如果圖像扭曲變形明顯，那么，更要強(qiáng)調(diào)這種分布的均勻性。直接，間接成圖法中常用間接成圖法重采樣過程包括兩步：像素位置變換，像素值變換圖像重采樣方法：最近鄰重采樣，雙線性內(nèi)插重采樣，三次卷積內(nèi)插，雙像素重采樣法最近鄰法計(jì)算量最小，但處理后的圖像的亮度具有不連續(xù)性，線性地物易產(chǎn)生鋸齒狀。雙線性內(nèi)插法的K階多項(xiàng)式控制點(diǎn)的最少數(shù)目為(k+1)(k+2)/2精度和計(jì)算量適中，并帶有低通濾波的效果，細(xì)節(jié)信息丟失，邊緣受到一定的平滑作用三次卷積法內(nèi)插精度高且?guī)в羞吘壴鰪?qiáng)的效果，缺點(diǎn)是運(yùn)算量大像素位置變換是按選定的糾正方程把原始圖像中的各個(gè)像素變換到輸出圖像相應(yīng)的位置上去，變換方法分直接成圖法和間接成圖法（或稱正解法與反解法）。內(nèi)插計(jì)算像素值的過程稱為控制點(diǎn)的數(shù)目不如控制點(diǎn)的分布對糾正結(jié)果的影響大。提高糾正精度。數(shù)字圖像的重采樣只有在符合空間均勻分布要求的情況下，增加控制點(diǎn)的數(shù)目才可能第六章圖像變換可以理解為為達(dá)到圖像處理的和簡單。某種目的而使用的數(shù)學(xué)方法，通過這種數(shù)學(xué)變換，圖像處理起來較變換前更加方便圖像變換的目的1簡化圖像處理。2便于圖像特征提取。3圖像壓縮。4從概念上增強(qiáng)對圖像信息的理解。圖像變換方法：傅里葉變換，主成分變換，纓帽變換，代數(shù)運(yùn)算，彩色變換傅里葉變換指非周期函數(shù)的正弦和或余弦和乘以加權(quán)函數(shù)的積分表示。傅里葉變換分為連續(xù)傅里葉變換和離散傅里葉，在數(shù)字圖像處理中經(jīng)常用到的是二維離散傅里葉變換。卷積定理是頻率域分析的基礎(chǔ)。圖像的低頻能量都集中在中心部分，高頻能量分布在四周。在圖像中，像元的灰度值隨位置變化的頻繁程度可以用頻率來表示，這是一種隨位置變化的空間頻率。對于邊緣、線條、噪聲等特征，高空間頻率。均勻分布的地物或大面積的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，低的空間頻率。傅里葉變換的基本流程：正向FFT-定義濾波器(1)正向FFT：指定圖像的一個(gè)波段，按照計(jì)算公式進(jìn)行FFT，產(chǎn)生(3)逆向FFT：將定義的濾波器應(yīng)用到頻率域圖像，并進(jìn)行-逆向FFT頻率域圖像。(2)定義濾波器：以頻率域圖像為參照，定義濾波器。逆向FFT，得到空間域的圖像，然后進(jìn)行顯示。常用的5種濾波器：低通濾波器，高通濾波器，帶通濾波器，帶阻濾波器，自定義濾波器代數(shù)運(yùn)算：是根據(jù)地物本身在不同波段的灰度差異，通過不同波段之間簡單的代數(shù)運(yùn)算產(chǎn)生新的波段，達(dá)到突出感興趣的地物信息、壓抑不感興趣的地物信息的圖像增強(qiáng)方法。主要用于對同一區(qū)域不同時(shí)段的圖像求平均，這樣可以減少圖像的加性隨機(jī)噪聲，或者獲取特定時(shí)段的平均統(tǒng)計(jì)特征。進(jìn)行加法運(yùn)算的圖像的成像日期不應(yīng)相差太大。主成份變換：K-L纓帽變換：K-TK-T變換前3個(gè)分量的實(shí)際物理意義如下（1）亮度：反映了總體的反射值。（2）綠度：反映了綠色生物量的特征。：（3）第三分量：土壤濕度。####代數(shù)運(yùn)算彩色變換含義：彩色變換的一般工作流程：選擇波段進(jìn)行RGB合成顯示-進(jìn)行彩色變換-進(jìn)行其他圖像處理-進(jìn)行彩色逆變換-RGB合成顯示。第七章圖像濾波圖像濾波可以從圖像中提取空間尺度信息，突出圖像的空間信息，壓抑其他無關(guān)的信息，或者去除圖像的某些信息，恢復(fù)其他的信息。圖像濾波可分為空間域?yàn)V波和頻率域?yàn)V波兩種方法空間域?yàn)V波以重點(diǎn)突出圖像上的某些特征為目的，通過像元與周圍相鄰像元的關(guān)系，采取空間域中的鄰域處理方法進(jìn)行圖像增強(qiáng)方法。邊緣、線條、噪聲等特征-——高空間頻率。均勻分布的地物或大面積的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)——低的空間頻率。保留圖像的低頻部分抑制高頻部分的處理稱為低通濾波，起到平滑的作用。保留圖像的高頻部分抑制低頻部分的處理稱為高通濾波，起到銳化的作用。噪聲是各種影響人的視覺器官對圖像信息理解或分析的因素。分類：按其產(chǎn)生的原因：外部噪聲和內(nèi)部噪聲。從統(tǒng)計(jì)理論觀點(diǎn)可分為：平穩(wěn)噪聲和非平穩(wěn)噪聲。從噪聲幅度分布形態(tài)可分為：高斯噪聲和瑞利噪聲。按產(chǎn)生過程進(jìn)行分類：量化噪聲和椒鹽噪聲。均值濾波對高斯噪聲比較有效。中值濾波對椒鹽噪聲非常有效的。高斯濾波器對于高斯噪聲的去除非常好梯度倒數(shù)加權(quán)法平滑的產(chǎn)生起源于這樣的考慮：（1）在一幀離散的圖像中,相鄰區(qū)域的變化大于區(qū)域內(nèi)部的變化,在同一區(qū)域中中間像素的變化小于邊沿像素的變化。（2）梯度值正比于鄰域像素灰度級(jí)差值,即在圖像變化緩慢區(qū)域,梯度值小,反之則大。（3）現(xiàn)在取梯度倒數(shù),該倒數(shù)之大小正好與梯度相反,以梯度倒數(shù)作權(quán)重因子,則區(qū)域內(nèi)部的鄰點(diǎn)權(quán)重大就于邊沿近旁或區(qū)域外的鄰點(diǎn)。也就是說,這種平滑其貢獻(xiàn)主要來自于區(qū)域內(nèi)部的象素,平滑后圖像邊沿和細(xì)節(jié)不會(huì)受到明顯損害。選擇式掩模平滑旨在追求即完成濾波操作，又不破壞區(qū)域邊界的細(xì)節(jié)。圖像銳化為了突出圖像中的地物邊緣、輪廓或線狀目標(biāo)，可以采用銳化的方法。銳化提高了邊緣與周圍像素之間的反差，因此也稱為邊緣增強(qiáng)。窗口的大小影響著銳化的結(jié)果。窗口越大，越突出主要地物邊緣。同態(tài)濾波（homomorphicfilter）是減少低頻增加高頻，從而減少光照變化并銳化邊緣或細(xì)節(jié)的圖像濾波方法。同態(tài)濾波的基本原理是：將像元灰度值看作是照度和反射率兩個(gè)組份的產(chǎn)物。由于照度相對變化很小，可以看作是圖像的而反射率則是高頻成份。通過分別處理照度和反射率對像元灰度值的影響，達(dá)到揭示陰影區(qū)細(xì)節(jié)特征的目的。低頻成份，第8章圖像分割圖像分割是指把圖像分成各具特性的區(qū)域并提取出感興趣的目標(biāo)的技術(shù)與過程。圖像分割的原則：1.分割算法基于灰度值的兩個(gè)基本特性：不連續(xù)性和相似性。2.不連續(xù)性---依據(jù)像素灰度值的不連續(xù)性進(jìn)行分割。3.相似性---依據(jù)同一區(qū)域內(nèi)部像素的灰度值具有相似性進(jìn)行分割。圖像分割的主要方法：1.基于邊緣的分割法2.區(qū)域分割3.區(qū)域生長4.分裂-合并分割工作流程(1)確定待分割的對象(2)選擇對分割對象敏感的波段(3)