第四章遙感圖象數(shù)字處理的基礎(chǔ)知識主要內(nèi)容:1圖象的表示形式2遙感數(shù)字圖象表示方法3遙感數(shù)字圖象處理系統(tǒng)1圖象的表示形式在空間域的表示1)光學(xué)圖象連續(xù)的光密度函數(shù).像片上的密度隨坐標(biāo)X,Y的變化而變化.我們用連續(xù)變化的函數(shù)來表示.光學(xué)圖像、照片以及人的眼睛看到的一切景物，都是模擬圖像，這類圖像無法直接用計算機處理。為了使圖像能在電子計算機中作處理運算，必須將模擬圖像轉(zhuǎn)化為離散數(shù)字所表示的圖像，即所謂的數(shù)字圖像。2)數(shù)字圖象是一個二維離散的光密度函數(shù),相對于光學(xué)圖象,它在空間坐標(biāo)(X,Y)和密度上都離散化.可以用一個二維矩陣表示:單色且時不變時：為M×N矩陣。多光譜時：

其中，di(l)為第i個光譜的光譜響應(yīng)函數(shù)

2二者的轉(zhuǎn)化將模擬圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像的過程稱為圖像數(shù)字化。這一過程是圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)，一般圖像數(shù)字化包括下列兩個步驟：采樣和量化將二維空間圖像上的連續(xù)亮度住處（即灰度）轉(zhuǎn)化成離散的抽樣點（即象素點）具體做法如圖1所示：量化就是把抽樣后每一個象素點的亮度值離散化使其成為有限個整數(shù)值（一般為0-256個灰度值）。把一個象素點，由黑色漸變?yōu)榛疑珴u變?yōu)榘咨倪B續(xù)變化的亮度值量化為0~256個灰度值，（每個象素用一個字節(jié)來儲存量化后的信息，即8Bit）,量化后的灰度值即反映了對應(yīng)象素點的亮度明暗值。經(jīng)過抽樣、量化后，一幅黑白模擬圖像就會離散化成為M*N個字節(jié)的數(shù)字圖像，即變成適用于電子計算機處理的數(shù)字圖像。在圖像數(shù)字化過程中把原來連續(xù)變化的亮度信息變成離散的數(shù)字信息，二者間是有差別的，即在數(shù)字化過程中會帶來一定的誤差。數(shù)字化后的一幅黑白圖像，可以用M×N個字節(jié)來表示。對電子計算機來說，可以用數(shù)學(xué)公式f（Xi，Yj）來表示。數(shù)組f（Xi，Yj）中i=1，2，3…m，j=1，2，3，…n。式中f（Xi，Yj）值代表圖像中（Xi，Yj）點處象素的灰度值。在現(xiàn)實生活中有多種多樣的圖像，根據(jù)各類圖像灰度層次的多少、光譜軸及時間軸上的組合方式的不同，其數(shù)字化后的描述形式如下表所示。圖像數(shù)字化后描述形式備注二值圖像f（X，Y）=1或0文字、線條圖、指紋等黑白圖像0≤f（X，Y）≤2n-1黑白圖像，一般n=6~8彩色圖像|fi（X，Y）|i=R，G，B以三基色表示的彩色圖像光譜圖像|fi（X，Y）|i=1，2…m遙感圖像，m=6~8或更大立體圖像fl（X，Y），fr（X，Y）左右視點得到同物體的圖像對動態(tài)圖像|ft（X，Y）|t=t1，t2…tr.動態(tài)圖像，動畫制做等在頻率域的表示空間域來表示圖象的時候,它是空間坐標(biāo)的函數(shù),用頻率域的形式表達時,圖象是頻率坐標(biāo)的函數(shù),通常用傅立葉變換實現(xiàn)空間域變?nèi)腩l率域,反之采用傅立葉逆變換.二維離散傅立葉變換為：

2遙感數(shù)字圖象表示方法1)存儲介質(zhì)磁帶,磁盤,光盤2)類型二值數(shù)字圖象單波段圖象數(shù)字彩色圖象多波段圖象多波段數(shù)字圖象的存儲通常有3種數(shù)據(jù)格式:BSQ（波段順序格式）每行數(shù)據(jù)后面緊接著同一波譜波段的下一行數(shù)據(jù)。這種格式最適于對單個波譜波段中任何部分的空間（X，Y）存取。BIP（每個像元按波段次序交叉排列）按BIP格式存儲的圖像按順序存儲第一個像元所有的波段，接著是第二個像元的所有波段，然后是第3個像元的所有波段，等等，交叉存取直到像元總數(shù)為止。這種格式為圖像數(shù)據(jù)波譜（Z）

的存取提供最佳性能。BIL（逐行按波段次序排列）按BIL格式存儲的圖像先存儲第一個波段的第一行，接著是第二個波段的第一行，然后是第三個波段的第一行，交叉存取直到波段總數(shù)為止。每個波段隨后的行按照類似的方式交叉存取。這種格式提供了空間和波譜處理之間一種折衷方式。ERDASIMAGINE平臺簡介ERDASIMAGINE是美國ERDAS公司開發(fā)的專業(yè)遙感圖像處理與地理信息系統(tǒng)軟件。ERDASIMAGINE功能簡介打開IMAGINE窗口數(shù)據(jù)輸入輸出窗口數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊專題制圖模塊圖像解譯模塊圖像庫管理模塊圖像分類模塊空間建模工具矢量功能模塊雷達圖像處理模塊虛擬GIS模塊正射影像校正模塊立體分析模塊第四章遙感圖像處理一、名詞解釋：1、光學(xué)影像2、數(shù)字影像3、空間域圖像4、頻率域圖像5、圖像采樣6、灰度量化7、幾何變形8、幾何校正9、粗加工處理10、精加工處理11、多項式糾正12、間接法糾正13、最鄰近像元重采樣14、圖像配準(zhǔn)15、數(shù)字鑲嵌16、正射影像17、地理編碼圖象18、輻射誤差19、輻射定標(biāo)20、大氣校正21、圖像增強22、圖像直方圖23、假彩色合成24、密度分割25、真彩色合成26、偽彩色圖像27、圖像平滑28、圖像銳化29、邊緣檢測30、低通濾波31、高通濾波32、圖像融合33、直方圖正態(tài)化34、線性拉伸35、直方圖均衡36、鄰域法處理二、填空題：1、光學(xué)圖像是一個

函數(shù)。2、數(shù)字圖像是一個

函數(shù)。3、光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像的過程包括

等步驟。4、圖像數(shù)字化中采樣間隔取決于圖像的

，應(yīng)滿足（公式）。5、一般圖像都由不同的

、

、

、

的周期性函數(shù)構(gòu)成。6、3S集成一般指

、

和

的集成。分別寫出中心投影，推掃式傳感器（旁向，航向傾斜），掃描式傳感器的共線方程表達式

，

，

，

。遙感圖像的變形誤差可以分為

和

，又可以分為

和

。外部誤差是指在

處于正常的工作狀態(tài)下，由

所引起的誤差。包括

，

，

，

等因素引起的變形誤差。傳感器的六個外方位元素中

的變化對圖像的綜合影響使圖像產(chǎn)生線性變化，而

使圖像產(chǎn)生非線性變形。地球自轉(zhuǎn)對于多中心投影影像產(chǎn)生像點位移在

方向上，位移量bb’=

。TM衛(wèi)星圖像的粗糾正使用的參數(shù)有

，

，

，

糾正的變形有

，

。遙感圖像幾何糾正的常用方法有

，

，

。多項式擬合法糾正中，項數(shù)N與其階數(shù)n的關(guān)系

。多項式擬合法糾正中，一次項糾正

，二次項糾正

，三次項糾正

。10、項式擬合法糾正中控制點的要求是

，

，

。11、多項式擬合法糾正中控制點的數(shù)量要求，一次項最少需要

個控制點，二次項最少項需要

個控制點，三次項最少需要

個控制點。12、SPOT圖像采用共線方程糾正時需要

，有

未知參數(shù)，最少需要

個控制點。13、常用的灰度采樣方法有

，

，

。14、數(shù)字圖象配準(zhǔn)的方式有

，

。15、數(shù)字圖像鑲嵌的關(guān)鍵

，

，

。16、在姿態(tài)角都為0的情況下，中心投影像片的投影差為

，推掃式影像（HRV）的投影差為

，掃描儀影像（MSS）的投影差

，側(cè)視雷達影像（SAR）的投影差

。17、灰度采樣中，雙線性內(nèi)插的權(quán)矩陣采用

函數(shù)求取，雙三卷積的權(quán)矩陣采用

函數(shù)求取。18、輻射傳輸方程可以知道，輻射誤差主要有

，

，

。19、常用的圖像增強處理技術(shù)有

，

。20、增強的常用方法有

，

，

，

，

，

，

等。子21、直方圖均衡效果

，

，

。22、3*3的拉普拉斯算子

。23、圖像平滑和銳化的關(guān)系

。

24、圖像融合的層次

，

，

。25、HIS中的H指

，I指

，S指

。圖像融合的常用算法

，

，

，

，

等。三、選擇題：(單項或多項選擇)數(shù)字圖像的①空間坐標(biāo)是離散的，灰度是連續(xù)的②灰度是離散的，空間坐標(biāo)是連續(xù)的③兩者都是連續(xù)的④兩者都是離散的。采樣是對圖像①取地類的樣本②空間坐標(biāo)離散化③灰度離散化。量化是對圖像①空間坐標(biāo)離散化②灰度離散化③以上兩者。圖像數(shù)字化時最佳采樣間隔的大小①任意確定②取決于圖像頻譜的截止頻率③依據(jù)成圖比例尺而定。圖像灰度量化用6比特編碼時，量化等級為①32個②64個③128個④256個。BSQ是數(shù)字圖像的①連續(xù)記錄格式②行、波段交叉記錄格式③象元、波段交叉記錄格式。垂直航線方向距離越遠比例尺越小的影像是①中心投影影像②推掃式影像（如SPOT影像）③逐點掃描式影像（如TM影像）④真實孔徑側(cè)視雷達影像。垂直航線方向距離越遠比例尺越大的影像是①中心投影影像②推掃式影像（如SPOT影像）③逐點掃描式影像（如TM影像）④真實孔徑側(cè)視雷達影像。真實孔徑天線側(cè)視雷達影像上高出地面的物點其象點位移（投影差）①向底點方向位移②背向底點方向位移③不位移。逐點掃描式影像（如TM影像）上高差引起的像點位移（投影差）發(fā)生在①像底點的輻射方向②掃描方向。多項式糾正用一次項時必須有①1個控制點②2個控制點③3個控制點④4個控制點。多項式糾正用二次項時必須有①3個控制點②4個控制點③5個控制點④6個控制點。多項式糾正用一次項可以改正圖像的①線性變形誤差②非線性變形誤差③前兩者。共線方程的幾何意義是在任何情況下①像主點、像底點和等角點在一直線上②像點、物點和投影中心在一直線上③主點、滅點和像點在一直線上。四、問答題：敘述中心投影的航空像片,MSS多光譜掃描儀影像,SPOT的HRV推掃式影像和真實孔徑側(cè)視雷達圖像的幾何特征。敘述最鄰近法、雙線性內(nèi)插、雙三次卷積重采樣原理（可作圖說明）和優(yōu)缺點。兩幅影像進行數(shù)字鑲嵌應(yīng)解決哪些關(guān)鍵問題？解決的基本方法是什么？敘述多項式擬合法糾正衛(wèi)星圖像的原理和步驟。多項式擬合法選用一次項、二次項和三次項，各糾正遙感圖像中的哪些變形誤差？多項式擬合法平差后精度應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)？超限了怎么辦？敘述共線方程法糾正SPOT衛(wèi)星圖像的原理和步驟。敘述數(shù)字圖像鑲嵌的過程。畫出各個外方位元素變化引起的圖形變化情況敘述光學(xué)影像與數(shù)字影像的關(guān)系和不同點。怎樣才能將光學(xué)影像變成數(shù)字影像。敘述空間域圖像與頻率域圖像的關(guān)系和不同點。敘述儲存遙感圖像有哪幾種方法，列舉2—3種數(shù)字圖像存儲格式，并說明其特點。16、敘述3S集成的形式和作用。根據(jù)輻射傳輸方程，指出