第四章遙感圖像處理1、遙感光學(xué)原理與光學(xué)處理☆視覺特征：亮度對比（反差）：視場中對象與背景的亮度差與背景亮度之比。顏色對比（色差）：視場中相鄰區(qū)域的顏色差異?！铑伾再|(zhì)的描述（彩色立體，P86，F(xiàn)4.1）：明度：人眼對光源或物體明亮程度的感覺。（與物體的反射率有關(guān)）色調(diào)：指色彩的差異。（與視覺接收到的波長有關(guān)）飽和度：指色彩純潔的程度。（與色光中是否混有白光以及白光占有的比例）

☆加色法與減色法：三原色：若三種顏色其中的任何一種都不能由其它兩種顏色混合相加產(chǎn)生，這三種顏色按一定比例混合，可以形成各種色調(diào)的顏色，則稱之為三原色?；パa(bǔ)色：若兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色，這兩種顏色稱為互補(bǔ)色。加色法：采用紅、綠、藍(lán)三種色光為基色，按比例混合疊加產(chǎn)生其它色彩的方法。減色法：從自然光（白光）中減去一種或兩種基色光而產(chǎn)生色彩的方法。加色法彩色合成與減色法彩色合成（P91~92）加色法三原色減色法三原色不同色調(diào)的亮度變化相同色調(diào)的亮度變化最亮最暗亮暗

2、數(shù)字圖像與數(shù)字圖像直方圖☆數(shù)字圖像：將某一特定波長范圍內(nèi)（波段）物體（地物）的發(fā)射或反射能量做等間隔的量化，形成一幅以數(shù)字形式表示每個(gè)像元明暗特征的圖像。像元大?。号c信息獲取方式有關(guān)（傳感器；掃描儀）量化等級：傳感器方式----7bit；掃描儀方式----自定☆數(shù)字圖像直方圖：以每個(gè)像元為統(tǒng)計(jì)單元，表示圖像中各亮度值或亮度區(qū)間出現(xiàn)頻率的分布圖。數(shù)字圖像直方圖既表示出一幅（一景）圖像亮度的整體特征，也表示出這幅圖像中地物的類別特征。（TM圖像）

每幅圖像中地物的亮度特征與該幅圖像的波段密切相關(guān)。3、遙感的輻射傳輸模型☆傳感器獲得的能量信息：（P99；F4.16）地物對太陽輻射的反射；地物對向下的天空光（大氣散射作用）的反射；向上天空光進(jìn)入傳感器；微波波段內(nèi)地物的發(fā)射輻射能量。（具體分析）

☆大氣散射作用分析瑞利散射：紫外與可見光中的短波部分米氏散射：紅外部分向上天空光的作用：在可見光波段疊加了一個(gè)近于常數(shù)的附加值（P99，F(xiàn)4.16；P100；F4.17）。4、大氣影響的粗略校正（數(shù)字圖像的輻射校正）

☆校正目的：消除“天空光”的影響☆校正方法

(1)紅外波段直方圖最小值去除法：在紅外波段，潔凈水體的反射率為零；陰影部分的反射率接近于零。如果，這些地物的反射率不為零，則是“天空光”的作用。因此，可以按照上述地物在紅外波段的亮度值從各個(gè)波段中減去（P102，F(xiàn)4.19）。

(2)回歸分析法：將各類地物（在可見光波段亮度特征從黑到白）同一像元在可見光與紅外波段的亮度值為縱橫坐標(biāo)，建立回歸方程，其截距即為各個(gè)波段應(yīng)減去的亮度值（P102，F(xiàn)4.20）。

5、遙感數(shù)字圖像的幾何校正

☆遙感圖像幾何畸變的原因：傳感器姿態(tài)、地形起伏、地球曲率、地球自轉(zhuǎn)（P104，F(xiàn)4.21；P106，F(xiàn)4.26）☆幾何校正方法：地面控制點(diǎn)校正法☆幾何校正技術(shù)關(guān)鍵：地面控制點(diǎn)（GCP）的選取、地面控制點(diǎn)的數(shù)目及校正方程的次數(shù)。

GCP：NUM>(n+1)(n+2)/2-----n：二元多項(xiàng)式的次數(shù)☆校正步驟：Ａ、調(diào)入圖像，比較觀察；Ｂ、確定二元多項(xiàng)式的次數(shù)Ｃ、確定GCP的個(gè)數(shù)；Ｄ、選取GCP，盡可能均勻分布在圖像上；Ｅ、再采樣計(jì)算，得到校正后的新圖像

6、數(shù)字圖像的對比度增強(qiáng)（反差增強(qiáng)）☆圖象增強(qiáng)的含義：是對視覺效果或識別效果而言的，是針對應(yīng)用領(lǐng)域中的被識別目標(biāo)而言的。（被識別目標(biāo)本身必須存在差異）☆反差增強(qiáng)：從圖像亮暗程度上改善圖像質(zhì)量。（1）線性拉伸：以線性函數(shù)加大圖像的對比度。效果:整幅圖像的質(zhì)量改善。（2）分段線性拉伸：以分段線性函數(shù)加大圖像中某個(gè)（或某幾個(gè)）亮度區(qū)間的對比度。效果:局部亮度區(qū)間的質(zhì)量改善。注意：如果被處理圖像的亮度范圍是0-255的話,則增強(qiáng)的亮度部分為正改善,余者是負(fù)改善.

(3)指數(shù)增強(qiáng):按指數(shù)函數(shù)所做的反差增強(qiáng).

效果:是一個(gè)漸變增強(qiáng)過程（線性增強(qiáng)是突變）,主要增強(qiáng)高亮度部分，亮度越高，增強(qiáng)效果越明顯。

(4)對數(shù)增強(qiáng):按對數(shù)函數(shù)所做的反差增強(qiáng).

效果:是一個(gè)漸變增強(qiáng)過程（線性增強(qiáng)是突變）,主要增強(qiáng)低亮度部分，亮度越低，增強(qiáng)效果越明顯。

7、空間濾波----圖像的平滑與銳化

☆圖像平滑：鄰域平均；多圖像平均☆空間濾波（圖像銳化、邊緣檢測）：圖像與模板之間進(jìn)行卷積運(yùn)算。不同的模板產(chǎn)生不同的邊緣檢測效果。

8、彩色空間變換☆假彩色密度分割：單波段黑白遙感圖像按亮度值分層，對每層賦予不同的色彩，使之成為一幅彩色圖像的方法，稱為假彩色密度分割。每層的色彩可以與地物的真實(shí)色彩不同，而稱為假彩色；每層亮度范圍的確定盡可能與某類實(shí)際地物的亮度范圍相一致；相鄰亮度層的色彩，盡可能區(qū)別鮮明?！罴由ú噬铣桑焊鶕?jù)信息識別的目的和傳感器的光譜效應(yīng)，從多個(gè)波段中選取三個(gè)波段，分別賦以紅、綠、藍(lán)，得到一幅彩色圖像的方法。模擬真彩色合成：TM3+TM2+TM1

（R、G、B）標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成：TM4+TM3+TM2

（R、G、B）

☆多波段彩色變換：

RGB彩色空間：以加色法彩色合成原理，選擇遙感圖像的某三個(gè)波段，分別賦以紅、綠、藍(lán)，所構(gòu)成的彩色空間。

HLS彩色空間的概念：以色調(diào)、明度、飽和度構(gòu)成的彩色空間?！畈噬臻g變換（P121）步驟

:(1)由RGB彩色空間變換到HIS彩色空間；

(2)在HIS空間中，對Ｈ、Ｉ、Ｓ分量（波段）分別增強(qiáng)；

(3)由HIS空間變換到RGB空間中，再次按加色法合成,可以達(dá)到好的識別效果；

原理:對色調(diào)Ｈ增強(qiáng)，使色調(diào)變化更多，層次繽紛;

對亮度Ｉ增強(qiáng)，使亮度“間距”加大;

對飽和度Ｓ增強(qiáng)，便顏色飽合程度更大,提高色彩的純度,加大了相鄰色彩的差異。

9、數(shù)字圖像的算術(shù)運(yùn)算☆差值運(yùn)算：兩幅或多幅經(jīng)空間配準(zhǔn)的圖像（通常是指同一景圖像的不同波段），對應(yīng)像元亮度值之間的減法運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果生成一幅差值影像。應(yīng)用特點(diǎn)：目標(biāo)與背景反差較小的信息提取。如：冰雪覆蓋區(qū)、黃土高原區(qū)的接線特征、海岸帶的潮汐線等。同一地區(qū)的動(dòng)態(tài)變化。利用同一地區(qū)不同時(shí)相的影像進(jìn)行差值運(yùn)算，反映變化特征。如：城市擴(kuò)張等?！畋戎颠\(yùn)算：兩幅圖像對應(yīng)像元亮度值相除。比值植被指數(shù)：近紅外波段/紅波段歸一化植被指數(shù)：（近紅外–紅）/（近紅外+紅）（P122）10、多光譜變換☆Ｋ--Ｌ變換：從一個(gè)多維空間到另一正交多維空間的變換。性質(zhì):(1)是多波段圖像的線性變換（原圖像＊線性矩陣）;(2)是從仿射空間到正交空間的變換;(3)

線性變換矩陣的行是原圖像空間的特征向量;所以變換后第i個(gè)結(jié)果圖像是原圖像空間各個(gè)分量以第i個(gè)特征分量為權(quán)重的加權(quán)和。

(4)變換后圖像的協(xié)方差矩陣是一個(gè)對角陣，對角線上的元素是原圖像空間協(xié)方差矩陣的特征值，而且對角線上的元素按從大到小順序的排列。

(5)設(shè)原圖像的維數(shù)是Ｎ,?。?lt;N，用前M個(gè)變量來表示原始圖像空間的話，則其均方誤差是所有正交換中最小的。

Ｋ--Ｌ變換應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)：

(1)去相關(guān)：把該一幅圖像中的主要地物類型全部選上。

(2)提取信息：針對要提的信息選取訓(xùn)練區(qū)?！睿恕猅變換(纓帽變換)：性質(zhì):(