《遙感數(shù)字圖像處理》教學(xué)大綱

一、課程基本信息

課程代碼：

課程名稱：遙感數(shù)字圖像處理

英文名稱:RemoteSensingDigitalImageProcessing

課程類別：專業(yè)課

學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

學(xué)分：3.0

適用對(duì)象：人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)

考核方式：考試

先修課程：遙感原理與應(yīng)用、地圖學(xué)、高等數(shù)學(xué)等

二、課程簡(jiǎn)介

本課程是人文地理與城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)學(xué)生選修的一門專業(yè)課，在掌握一定人文地

理、規(guī)劃知識(shí)基礎(chǔ)上，結(jié)合地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)解決實(shí)際應(yīng)用問題。通過本課程

的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以進(jìn)入國(guó)土資源、水利水電、測(cè)繪、規(guī)劃等部門從事專業(yè)技術(shù)工作。

該課程從給定的實(shí)際問題出發(fā)，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)工具，以遙感理論作為實(shí)驗(yàn)

原理，以基本的數(shù)字圖像處理方法為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以實(shí)例分析、信息提取、歸納總結(jié)等

為主要實(shí)驗(yàn)方法，以實(shí)驗(yàn)報(bào)告、成果等為最終形式，以學(xué)生為主體的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。

強(qiáng)調(diào)學(xué)生親自動(dòng)手操作和設(shè)計(jì)，體驗(yàn)解決問題的過程，從實(shí)驗(yàn)中去學(xué)習(xí)、探索和發(fā)現(xiàn)

遙感規(guī)律。本課程要求學(xué)生掌握遙感數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論，重點(diǎn)掌握

遙感數(shù)字圖像處理的基本方法及評(píng)價(jià)分析等內(nèi)容，結(jié)合上機(jī)操作訓(xùn)練，使學(xué)生掌握基

本遙感圖像處理流程，具有遙感圖像分析的基本能力，激發(fā)他們學(xué)習(xí)遙感的興趣和應(yīng)

用遙感解決實(shí)際問題的意識(shí)與能力。

三、課程性質(zhì)與教學(xué)目的

課程性質(zhì)：本課程主要為軟件實(shí)驗(yàn)操作課，是以理論聯(lián)系實(shí)踐為主，注重運(yùn)用，

重視上機(jī)實(shí)踐的一門課程。

教學(xué)目的：通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生了解和掌握遙感信息處理的基本知識(shí)、方

法、基本技能和發(fā)展動(dòng)態(tài)，養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)，具備基本的數(shù)據(jù)安全意識(shí)。培養(yǎng)學(xué)

生自學(xué)、獨(dú)立自主地解決實(shí)際問題的能力。通過理淪學(xué)習(xí)、上機(jī)實(shí)踐等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步

增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本課程的理解，在此基礎(chǔ)上使學(xué)生進(jìn)一步掌握遙感圖像成像的基本原理、

基本理論及相關(guān)應(yīng)用，掌握遙感數(shù)字圖像處理的基本方法與流程，具有基本的遙感圖

像分析能力，能夠熟練使用ENVI軟件進(jìn)行數(shù)字圖像處理。

四、教學(xué)內(nèi)容及要求

通過本課程的教學(xué)，要求學(xué)生掌握遙感數(shù)字圖像基礎(chǔ)知識(shí)、遙感數(shù)字圖像處理的

數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)、遙感數(shù)字圖像的幾何處理、遙感圖像處理的輻射校正、遙感數(shù)字圖

像增強(qiáng)處理、遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類、遙感數(shù)字圖像信息提取等內(nèi)容。經(jīng)過上機(jī)實(shí)踐

訓(xùn)練，使學(xué)生掌握基本的ENVI軟件的遙感圖像處理流程，具有遙感圖像分析基本的

能力。

第一章緒論

（一）目的與要求

1.了解數(shù)字圖像、數(shù)字圖像處理的基本概念；遙感數(shù)字圖像處理的任務(wù)和作用

及發(fā)展史；遙感衛(wèi)星影像應(yīng)用領(lǐng)域；免費(fèi)數(shù)據(jù)源、獲取網(wǎng)址及遙感影像下載；

了解ENVI/IDL構(gòu)成模塊。

2.熟悉國(guó)內(nèi)外著名的高分影像；常用的遙感圖像處理軟件；遙感數(shù)字圖像處理

流程及內(nèi)容；遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的構(gòu)成要件。

3.掌握數(shù)字圖像與模擬圖像概念、差異、相互轉(zhuǎn)換方式；遙感數(shù)字圖像函數(shù)形

式、最小空間單位像元及其屬性；遙感系統(tǒng)構(gòu)成要素；傳感器分辨率指標(biāo)；元

數(shù)據(jù)；遙感圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式；ENVI安裝及基本操作。

（二）教學(xué)內(nèi)容

1.1課程概述

1.2圖像和數(shù)字圖像

1.3遙感數(shù)字圖像處理

1.4常用的遙感數(shù)字圖像處理軟件

1.5ENVI軟件的安裝及處理基礎(chǔ)

（三）思考與實(shí)踐

思考：什么是數(shù)字圖像？何為模擬圖像？二者區(qū)別及轉(zhuǎn)換方法；模/數(shù)變換包括哪

兩個(gè)過程？根據(jù)灰度級(jí)差異，遙感數(shù)字圖像類別？遙感系統(tǒng)的主要構(gòu)成；傳感器的分

類；怎樣理解福射分辨率、光譜分辨率、空間分辨率及時(shí)間分辨率？何為元數(shù)據(jù)，包

括哪些參數(shù)？

（四）教學(xué)方法與手段

課堂講授+計(jì)算機(jī)演示+板書，提問學(xué)生，進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)。采用多媒體教學(xué)手段。

（五）課程思政設(shè)計(jì)

課程思政點(diǎn)：

1.國(guó)內(nèi)虛版影像發(fā)展尤其是近些年高分專項(xiàng)取得的成績(jī)

2.遙感在抗震救災(zāi)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用案例

授課目標(biāo)：

1.傳達(dá)愛國(guó)主義以及堅(jiān)持不懈的科學(xué)求索精神

2.激發(fā)同學(xué)環(huán)境保護(hù)意識(shí)和傳達(dá)“知行合一、學(xué)以致用”觀念

第二章遙感數(shù)字圖像表示、統(tǒng)計(jì)、顯示、拉伸

（一）目的與要求：

1.了解遙感圖像的模型；窗口、鄰域概念；卷積運(yùn)算；濾波、紋理概念；遙感圖

像的真彩色和假彩色合成原理；

2.熟悉基本的統(tǒng)計(jì)特征；直方圖應(yīng)用；直方圖匹配應(yīng)用；灰度共生矩陣

3.掌握遙感圖像的數(shù)字表示；直方圖定義及表示；單、多波段的圖像統(tǒng)計(jì)特征及

意義；直方圖匹配；遙感圖像波段合成處理；遙感圖像的特定波段真彩色和假彩色合

成方法，圖像單波段的各種拉伸方法。

（二）教學(xué)內(nèi)容

2.1遙感圖像模型

2.2遙感圖像的數(shù)字表示

2.3遙感圖像的統(tǒng)i-特征

2.4遙感圖像顯示、拉伸

（三）思考與實(shí)踐

思考?：不同遙感數(shù)字圖像的表示方法；直方圖的定義及表示；單、多波段遙感圖

像的各種統(tǒng)計(jì)參數(shù)的特征及其意義；不同類型的遙感數(shù)字圖像的彩色合成；單、多波

段遙感圖像的波段線性拉伸和非線性拉伸以及直方圖均衡化。

實(shí)踐：遙感數(shù)據(jù)波段合成處理、統(tǒng)計(jì)、利用直方圖提取某特定地物類別、彩色合

成顯示

（四）教學(xué)方法與手段

采用課堂講授、多媒體教學(xué)和上機(jī)實(shí)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方法。

第三章圖像校正

（一）目的與要求：

1.了解輻射校正的含義、目的及涉及基本概念；系統(tǒng)輻射誤差校正

2.熟悉電磁波的大氣傳輸；傳感器端的輻射校正；地面輻射校正；大氣校上方法;

控制點(diǎn)選取

3.掌握?qǐng)D像校正原因；影響輻射傳輸因素；輻射傳輸方程；輻射誤差定義及產(chǎn)生

原因；大氣校正定義；幾何精校正的原理、實(shí)現(xiàn)及技術(shù)方法；圖像重采樣方法；利用

ENVI輻射校正、大氣校正和幾何校正流程、方法。

（二）教學(xué)內(nèi)容

3.1輻射校正

3.1.1輻射傳輸（輻射校正的含義、輻射傳輸方程、輻射誤差產(chǎn)生的原因、福射

校正的目的）

3.1.2輻射誤差（因傳感器的靈敏度特性引起的輻射誤差校正、因大氣影響引起

的輻射誤差校正、因太陽輻射引起的輻射誤差校正、其他輻射誤差校正）

3.2大氣校正

3.3幾何校正

3.3.1遙感數(shù)字圖像幾何處理概述（遙感圖像的幾何變形誤差的影響因素）

3.3.2幾何精校正的原理和方法（遙感數(shù)字影像幾何糾正的一般過程）

（三）思考與實(shí)踐

在不同波譜段的輻射傳輸方程、輻射誤差定義、產(chǎn)生的原因；何為大氣校正？?jī)?/p>

何精校正原理；遙感圖像的重采樣方法有哪些？以及各自優(yōu)缺點(diǎn)；

實(shí)踐：輻射定標(biāo)、大氣校正、正射校正

（四）教學(xué)方法與手段

采用課堂講授、多媒體教學(xué)和上機(jī)實(shí)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方法。

（五）課程思政設(shè)計(jì)

課程思政點(diǎn)：

1.我國(guó)遙感定標(biāo)場(chǎng)基本情況及最新進(jìn)展

授課目標(biāo)：

1.感悟祖國(guó)的強(qiáng)大，激發(fā)同學(xué)愛國(guó)熱情

第四章圖像配準(zhǔn)融合

（一）目的與要求：

1.了解圖像配準(zhǔn)用途、方法；圖像融合意義、發(fā)展

2.熟悉不同層次融合定義、特點(diǎn)及目標(biāo)；遙感圖像融合方法及評(píng)價(jià)

3.掌握遙感數(shù)字圖像配準(zhǔn)概念、步驟、變換模型；遙感圖像融合概念、層次；遙

感圖像融合的關(guān)鍵技術(shù)；利用ENVI軟件對(duì)遙感圖像進(jìn)行配準(zhǔn)、融合流程方法

（二）教學(xué)內(nèi)容

4.1遙感數(shù)字圖像的配準(zhǔn)

4.1.1圖像配準(zhǔn)基本概念

4.1.2圖像配準(zhǔn)的一般步驟

4.1.3圖像配準(zhǔn)的方法

4.1.4實(shí)驗(yàn)

4.2遙感數(shù)字圖像的融合

4.2.1圖像融合概述

4.2.2圖像融合方法

4.2.3圖像融合效果評(píng)價(jià)

4.2.4圖像融合實(shí)例

（三）思考與實(shí)踐

圖像配準(zhǔn)與幾何校正有何差異？配準(zhǔn)的概念、步驟及變換模型有哪些？何為遙感

圖像融合？融合層次分為幾種，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？

實(shí)踐：圖像配準(zhǔn)與融合處理

（四）教學(xué)方法與手段

采用課堂講授、多媒體教學(xué)和上機(jī)實(shí)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方法。

（五）課程思政設(shè)計(jì)

課程思政點(diǎn)：

1.遙感影像融合在汶川地震監(jiān)測(cè)、救災(zāi)中的具體應(yīng)用

授課目標(biāo)：

1.傳達(dá)眾志成城、共度難關(guān)的團(tuán)結(jié)互助精神

第五章圖像鑲嵌與裁剪

（一）目的與要求：

掌握遙感數(shù)字圖像鑲嵌、裁剪概念及步驟，掌握?qǐng)D像鑲嵌關(guān)鍵技術(shù)，裁剪的方法

（二）教學(xué)內(nèi)容

5.1遙感圖像鑲嵌

5.1.1基本概念

5.1.2鑲嵌主要步驟

5.1.3關(guān)鍵技術(shù)

5.1.4圖像鑲嵌實(shí)例

5.2遙感圖像裁剪

5.2.1基本概念

5.2.2裁剪方法

5.2.3圖像裁剪實(shí)例

（三）思考與實(shí)踐

何為圖像鑲嵌？圖像鑲嵌的主要步驟有哪些？涉及到的關(guān)鍵技術(shù)包括什么？圖

像裁剪概念，規(guī)則裁切和不規(guī)則裁切的方法。

實(shí)踐：圖像鑲嵌與裁剪

（四）教學(xué)方法與手段

采用課堂講授、多媒體教學(xué)和上機(jī)實(shí)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方法。

（五）課程思政設(shè)計(jì)

課程思政點(diǎn)：

1.窗象鑲標(biāo)的前沿發(fā)展領(lǐng)域，從圖像、視頻到VR具體應(yīng)用

授課目標(biāo)：

1.感受算法和科技進(jìn)步帶來的全新體驗(yàn)

第六章圖像變換

（一）目的與要求：

要求學(xué)生了解各種圖像變換的原理，掌握代數(shù)運(yùn)算的處理方法用以各種遙感指數(shù)

的計(jì)算和處理。

（二）教學(xué)內(nèi)容

6.1傅里葉變換

6.2主成分變換

6.3纓帽變換

6.4代數(shù)運(yùn)算

6.5彩色變換

（三）思考與實(shí)踐

主成分變換的目的意義是什么？NDVI代數(shù)運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方式和它算基于的原理？

實(shí)踐：傅里葉變換、K-L變換、纓帽變換、波段運(yùn)算、彩色變換實(shí)臉

（四）教學(xué)方法與手段

采用課堂講授、多媒體教學(xué)和上機(jī)實(shí)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方法。

（五）課程思政設(shè)計(jì)

課程思政點(diǎn)：

1.傅里葉變換在考古圖像恢復(fù)方面的應(yīng)用實(shí)例

2.纓帽變換由來介紹

授課目標(biāo)：

1.感悟交叉學(xué)科融合發(fā)展帶來的創(chuàng)新應(yīng)用以及對(duì)于傳統(tǒng)文化傳承的重大意義

2.科學(xué)探索需要具備細(xì)心、求真、務(wù)實(shí)態(tài)度

第七章圖像濾波與分割

（一）目的與要求：

要求學(xué)生了解各種圖像濾波的原理方法，掌握?qǐng)D像分割流程。

（二）教學(xué)內(nèi)容

7.1圖像噪聲

7.2圖像濾波

7.3圖像分割

（三）思考與實(shí)踐

如何去除圖像中的噪聲？圖像分割需要注意哪些問題？

（四）教學(xué)方法與手段

采用課堂講授、多媒體教學(xué)和上機(jī)實(shí)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方法。

第八章遙感數(shù)字圖像的分類

（-）目的與要求：

要求學(xué)生了解遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類基本原理、遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類一般過

程；掌握非監(jiān)督分類、監(jiān)督分類。

（二）教學(xué)內(nèi)容

8.1遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類（遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類基本原理、遙感圖像的計(jì)算

機(jī)分類一般過程）

8.2非監(jiān)督分類（初始類別參數(shù)的選定、ISODATA法）

8.3監(jiān)督分類（訓(xùn)練區(qū)的選擇、判別分析分類）；

8.4分類后處理及分類結(jié)果評(píng)價(jià)

（三）思考與實(shí)踐

如何應(yīng)用非監(jiān)督、監(jiān)督分類對(duì)遙感數(shù)字圖像進(jìn)行分類處理，分類結(jié)果的Kappa系

數(shù)評(píng)價(jià)方法。

實(shí)踐：圖像監(jiān)督分類處理、決策樹分類操作

（四）教學(xué)方法與手段

采用課堂講授、多媒體教學(xué)和上機(jī)實(shí)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方法。

（五）課程思政設(shè)計(jì)

課程思政點(diǎn)：

1.圖像分類方法演變歷程及目視解譯重要性

授課目標(biāo)：

1.發(fā)揚(yáng)中華民族與時(shí)俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新精神和堅(jiān)守傳統(tǒng)的重要性

第九章地物成分分析和信息提取

（-）目的與要求：

要求學(xué)生了解高光譜圖像和高空間分辨率圖像的特征及其區(qū)別，掌握讀取高光譜

圖像的地物光譜方法。

（二）教學(xué)內(nèi)容

9.1高光譜圖像的特征

9.2地物的反射光譜

9.3地物成分分析

9.4高空間分辨率圖像

9.5高空間分辨率圖像處理與信息提取技術(shù)

（三）思考與實(shí)踐

高光譜圖像和高空間圖像的應(yīng)用范疇有哪些？ff何不同。

實(shí)踐：高光譜圖像地物識(shí)別、基于高分影像的綠地提取

（四）教學(xué)方法與手段

采用課堂講授、多媒體教學(xué)和上機(jī)實(shí)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方法。

（五）課程思政設(shè)計(jì)

課程思政點(diǎn)：

1.講述我國(guó)北京師范大學(xué)波譜庫的建立

2.我國(guó)遙感云平臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r

授課目標(biāo)：

1.強(qiáng)調(diào)扎實(shí)的基礎(chǔ)研究工作對(duì)于科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的重大意義

2.擁有獨(dú)立、自主、可控的產(chǎn)品才能讓祖國(guó)真正做到強(qiáng)大

五、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配

\教學(xué)環(huán)節(jié)討

講習(xí)小

——學(xué)時(shí)數(shù)論

題實(shí)驗(yàn)其他教學(xué)環(huán)節(jié)

課

課程內(nèi)容二^課課計(jì)

第一章緒論66

第二章遙感數(shù)字圖像表示統(tǒng)計(jì)顯示拉伸66

第三章圖像校正66

第四章圖像配準(zhǔn)融合33

第五章圖像鑲嵌裁剪33

第六章圖像變換66

第七章圖像濾波與分割33

第八章遙感圖像分類66

第九章地物成分分析和信息提取66

考試33

合計(jì)45348

課程思政教學(xué)融合安排

教學(xué)進(jìn)度（章節(jié)/知融入方式與教學(xué)方

課程思政點(diǎn)思政育人預(yù)期成果

識(shí)單元）法

.傳達(dá)愛國(guó)主義以

.國(guó)內(nèi)遙感影像發(fā)1

1及堅(jiān)持不懈的科學(xué)

展尤其是近些年高

求索精神；

分專項(xiàng)取得的成績(jī)；

第一章緒論講解+圖片+視頻2.激發(fā)同學(xué)環(huán)境保

2.遙感在抗震救災(zāi)、護(hù)意識(shí)和傳達(dá)“知行

環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的

合一、學(xué)以致用”觀

應(yīng)用案例

念

我國(guó)遙感定標(biāo)場(chǎng)基感悟祖國(guó)的強(qiáng)大，激

第三章圖像校正講解+圖片+資料

本情況及最新進(jìn)展發(fā)同學(xué)愛國(guó)熱情

遙感影像融合在汶傳達(dá)眾志成城、共度

第四章圖像配準(zhǔn)融

川地震監(jiān)測(cè)、救災(zāi)中講解+圖片+視頻難關(guān)的團(tuán)結(jié)互助精

合

的具體應(yīng)用神

圖像鑲嵌的前沿發(fā)

第五章圖像鑲嵌裁感受算法和科技進(jìn)

展領(lǐng)域，從圖像、視講解+圖片+視頻

剪頻到VR具體應(yīng)用步帶來的全新體驗(yàn)

第六早圖像變換1.傅里葉變換在考講解+案例+視頻1.感悟交叉學(xué)科融

古圖像恢復(fù)方面的合發(fā)展帶來的創(chuàng)新

應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用以及對(duì)于傳統(tǒng)

文化傳承的重大意

2.纓帽變換由來介義

紹

2.科學(xué)探索需要具

備細(xì)心、求真、務(wù)實(shí)

態(tài)度

圖像分類方法演變發(fā)揚(yáng)中華民族與時(shí)

第八章遙感圖像分俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新精神

歷程及目視解譯重講解+圖片

類和堅(jiān)守傳統(tǒng)的重要