第三章遙感傳感器及其成像原理內(nèi)容提綱

掃描成像類傳感器

雷達(dá)成像儀傳感器分類?

攝影類型的傳感器?

掃描成像類型的傳感器?雷達(dá)成像類型的傳感器?非圖像類型的傳感器3.1掃描成像類傳感器?

對物面掃描的成像儀–對地面直接掃描成像（紅外掃描儀、多光譜掃描儀、成像光譜儀

）?

對像面掃描的成像儀–瞬間在像面上先形成一幅影像，然后對影像進(jìn)行掃描成像（線陣列CCD推掃式成像儀

）?

成像光譜儀–

以多路、連續(xù)并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信息的儀器3.1.1對物面掃描的成像儀?紅外掃描儀?

MSS多光譜掃描儀?

TM專題制圖儀?ETM+增強(qiáng)型專題制圖儀紅外掃描儀掃描成像過程?當(dāng)旋轉(zhuǎn)棱鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一個(gè)鏡面對地面橫越航線方向掃視一次，在掃描視場內(nèi)的地面輻射能，由刈幅的一邊到另一邊依次進(jìn)人傳感器，?經(jīng)探測器輸出視頻信號，?經(jīng)電子放大器放大和調(diào)制，?

在陰極射線管上顯示出一條相應(yīng)于地面掃描視場內(nèi)的景物的圖像線，這條圖像線經(jīng)曝光后在底片上記錄下來。?

接著第二個(gè)掃描鏡面掃視地面，由于飛機(jī)向前運(yùn)動(dòng)，膠片也作同步旋轉(zhuǎn)，記錄的第二條圖像正好與第一條銜接。依次下去，就得到一條與地面范圍相應(yīng)的二維條帶圖像。紅外掃描儀的分辨率紅外掃描儀的瞬時(shí)視場

b

=

d/fd：探測器尺寸（直徑或?qū)挾龋?；f:掃描儀的焦距紅外掃描儀垂直指向地面的空間分辨率a0a0

=

bH

H

H:

航高在儀器設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)確定，所以對于一個(gè)使用著的傳感器，其地面分辨率的變化只與航高有關(guān)。航高大，a0值自然就大，則地面分辨率差。θ：掃描角H0：航高Hθ

=H0

cosθ

=H0

secθaθ

=

bHθ

=

a0

secθθ

=0：地面分辨率a0θ

≠0：平行于航行方向地面分辨率：垂直于航行方向地面分辨率aθ’

=

aθ

secθ

=

a0

sec2

θ全景畸變?由于地面分辨率隨掃描角發(fā)生變化，使紅外掃描影像產(chǎn)生畸變，這種畸變通常稱之為全景畸變，形成原因是像距保持不變，總在焦面上，而物距隨掃描角發(fā)生變化所致。掃描線的銜接當(dāng)掃描鏡的某一個(gè)反射鏡面掃完一次后，第二個(gè)反射鏡面接著重復(fù)掃描，飛機(jī)的飛行使得兩次掃描銜接。如何讓每相鄰兩條帶很好地銜接，可由以下的關(guān)系式來確定。假定旋轉(zhuǎn)棱鏡掃描一次的時(shí)間為t，一個(gè)探測器地面分辨率為a，若要使兩條掃描帶的重疊度為零，但又不能有空隙，則必須Wt>a：將出現(xiàn)掃描漏洞Wt<a：將出現(xiàn)掃描重疊Wt

=

a

=

bH

瞬時(shí)視場和掃描周期都為常數(shù)，所以只要速度w與航高H之比為一常數(shù)，就能使掃描線正確銜接，不出現(xiàn)條紋圖像

W為飛機(jī)的地速熱紅外像片上的色調(diào)變化與相應(yīng)的地物的輻射強(qiáng)度變化成函數(shù)關(guān)系。地物發(fā)射電磁波的功率和地物的發(fā)射率成正比，與地物溫度的四次方成正比，因此圖像上的色調(diào)也與這兩個(gè)因素成相應(yīng)關(guān)系。熱紅外像片中飛機(jī)巳發(fā)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較高，色調(diào)很淺，顯得亮。尾噴溫度更高，色調(diào)顯得更亮。未發(fā)動(dòng)的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，溫度較低，顯得很暗。水泥跑道發(fā)射率較高，出現(xiàn)灰色調(diào)。飛機(jī)的金屬蒙皮，發(fā)射率很低，顯得很黑。從像片上可看出，熱紅外掃描儀對溫度比對發(fā)射本領(lǐng)的敏感性更高，因?yàn)樗c溫度的四次方成正比，溫度的變化能產(chǎn)生較高的色調(diào)差別。熱紅外像片的色調(diào)特征W

=

εσT

4MSS多光譜掃描儀?

陸地衛(wèi)星上的

MSS（Multispectral

Scanner）?

由掃描反射鏡、校正器、聚光系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)快門、成像板、光學(xué)纖維、濾光器和探測器等組成。掃描反射鏡?掃描反射鏡是一個(gè)表面鍍銀的橢圓形的鉸反射鏡，長軸為33cm，短軸為23cm。當(dāng)儀器垂直觀察地面時(shí)，來自地面的光線與進(jìn)入聚光鏡的光線成90°。掃描鏡擺動(dòng)的幅度為±2.89°

,

擺動(dòng)頻率為13.62Hz，周期為73.42ms，它的總觀測視場角為11.56°。?掃描鏡的作用是獲取垂直飛行方向兩邊共185km范圍內(nèi)的來自景物的輻射能量，配合飛行器的往前運(yùn)行獲得地表的二維圖像反射鏡組?反射鏡組由主反射鏡和次反射鏡組成，焦距為82.3cm，第一反射鏡的孔徑為22.9cm，第二反射鏡的孔徑為8.9cm，相對孔徑為3.6。?反射鏡組的作用是將掃描鏡反射進(jìn)入的地面景物聚集在成像面上。?成像板上排列有24＋2個(gè)玻璃纖維單元，按波段排列成四列，每列有6個(gè)纖維單元，每個(gè)纖維單元為掃描儀的瞬時(shí)視場的構(gòu)像范圍，由于瞬時(shí)視場為86

μ

rad，而衛(wèi)星高度為915km，因此它觀察到地面上的面積為79m

x

79m。成像板915KM

×

86μrad

=79m探測器?探測器的作用是將輻射能轉(zhuǎn)變成電信號輸出。它的數(shù)量與成像板上的光學(xué)纖維單元的個(gè)數(shù)相同，所使用的類型與響應(yīng)波長有關(guān)，?MSS

4-6采用18個(gè)光電倍增管，?MSS-7使用6個(gè)硅光電二極管，?Landsat2,3的MSS8采用2個(gè)汞鋼篩熱敏感探測器。?其致冷方式采用輻射致冷器致冷。經(jīng)探測器檢波后輸出的模擬信號進(jìn)入模數(shù)變換器進(jìn)行數(shù)字化，再由發(fā)射機(jī)內(nèi)調(diào)制器調(diào)制后向地面發(fā)送或記錄在寬帶磁帶記錄儀上。MSS成像過程?

掃描儀每個(gè)探測器的瞬時(shí)視場為86

μ

rad，衛(wèi)星高為915km，因此掃貓瞬間每個(gè)像元的地面分辨率為79m

x

79m，每個(gè)波段由6個(gè)相同大小的探測單元與飛行方向平行排列，這樣在瞬間看到的地面大小為474m

x

79m。又由于掃描總視場為11.56°

,

地面寬度為185km，因此掃描一次每個(gè)波段獲取6條掃描線圖像，其地面范圍為474m

x

185km。又因掃描周期為73.42ms，衛(wèi)星速度（地速）為6.5KM/s，在掃描一次的時(shí)間里衛(wèi)星往前正好移動(dòng)474m，因此掃描線恰好銜接。自西往東對地面的有效掃描時(shí)間為33ms，即在33ms內(nèi)掃描地面的寬度為185km，按以上寬度計(jì)算，每9.958

μs內(nèi)掃描鏡視軸僅在地面上移動(dòng)了56m，因此采樣后的MSS像元空間分辨率為56m

x

79m（Landsat為68m

x

83m）。56m=185KM/

33ms×

9.958μs采樣后對每個(gè)像元（每個(gè)信道的一次采樣）采用6bit進(jìn)行編碼,24路輸出共需144bit，都在9.958

μS內(nèi)生成，反算

成每個(gè)字節(jié)（6bit）所需的時(shí)間為0.3983

μS（其中包括

同步信號約占0.3983

μS)，每個(gè)bit為隊(duì)0.0664

μS，因

此，bit速率約為15Mbit/s（15MHz）。采樣后的數(shù)據(jù)用脈

碼調(diào)制方式以2229.5MHz或2265.5MHz的頻率饋入天線向

地面發(fā)送。MSS產(chǎn)品?粗加工產(chǎn)品，它是經(jīng)過了輻射校準(zhǔn)（

系統(tǒng)噪聲改正）、幾何校正（

系統(tǒng)誤差改正）、分幅注記（28.6s掃描390次分一幅）。?精加工產(chǎn)品，它是在粗加工的基礎(chǔ)上，用地面控制點(diǎn)迸行了糾正（去除了系統(tǒng)誤差和偶然誤差)?

特殊處理產(chǎn)品。TM專題制圖儀TM成像過程TM各波段特征波段號

類型波譜范圍

/um地面分辨率1Blue-Green0.450-0.51530m2

Green0.525-0.60530m3

Red0.630-0.6930m4

Near

IR0.775-0.9030m5SWIR1.550-1.7530m6

LWIR10.40-12.560m7

SWIR2.090-2.3530m8

Pan0.520-0.9015mETM+增強(qiáng)型專題制圖儀3.1.2對像面掃描的成像儀?

HRV——線陣列推掃式掃描儀像面掃描?用電子槍準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)靶極上的點(diǎn)并對靶面進(jìn)行掃描(所以又稱電子掃描成像為像面掃描成像)。靶面上點(diǎn)從電子束中攝取電子，使靶極達(dá)到零電位。從電子槍中射出的電子束的電子數(shù)目是固定不變的，但靶面各點(diǎn)吸收電子的數(shù)目卻因各點(diǎn)的電位高低而不同，返回的剩余電子數(shù)形成了圖像信號，即圖像的亮點(diǎn)，使靶面上對應(yīng)點(diǎn)的電位高，則從電子束中吸收的電子數(shù)就多，剩余返回的電子數(shù)少；反之，電子數(shù)多。于是，返回電子數(shù)的多少就反映了圖像上各點(diǎn)的暗亮程度。立體觀測方式?HRV–平面反射鏡可繞指向衛(wèi)星前進(jìn)方向的滾動(dòng)軸(x)軸旋轉(zhuǎn)，從而在不同的軌道間實(shí)現(xiàn)立體觀測?HRG–通過側(cè)擺可在不同軌道上形成異軌立體?HRS–

由前視后視相機(jī)組成，形成同軌立體3.1.3成像光譜儀?

以多路、連續(xù)并具有高光譜分辨率方式獲取圖像信息的儀器?基本上屬于多光譜掃描儀，其構(gòu)造與CCD線陣列推掃式掃描儀和多光譜掃描儀相同，區(qū)別僅在于通道數(shù)多，各通道的波段寬度很窄。兩類成像光譜儀面陣探測器加推掃式掃描儀

線陣列探測器加光機(jī)掃描儀3.2雷達(dá)成像儀?

特點(diǎn)–

主動(dòng)式遙感–

雷達(dá)信號（距離、方位、相對速度、反射特性）–

穿透特性?

分類–

真實(shí)孔徑雷達(dá)–

合成孔徑雷達(dá)–

相干雷達(dá)–

激光雷達(dá)?雷達(dá)接收到的回波強(qiáng)度是系統(tǒng)參數(shù)和地面目標(biāo)參數(shù)的復(fù)雜函數(shù)。?

系統(tǒng)參數(shù)：–

雷達(dá)波的波長–發(fā)射功率–

照射面積和方向–極化等?

地面目標(biāo)參數(shù)與地物的復(fù)介電常數(shù)、地面粗糙度等Polarization?

TransmitReceiveTogether?

VHVH?

HVHV?

VVVV?

HHHHPolar

ization3.2.1真實(shí)孔徑雷達(dá)

Β

：波瓣角；R：

斜距。λ

：波長成正比D:天線孔徑地距分辨率：斜距分辨率：t

：脈沖寬度φ

：俯角真實(shí)孔徑雷達(dá)分辨率

?

基本思想：用一個(gè)小天線作為單個(gè)輻射單元，將此單元沿一直線不斷移動(dòng)。在移動(dòng)中選擇若干個(gè)位置，在每個(gè)位置上發(fā)射一個(gè)信號，接收相應(yīng)發(fā)射位置的回波信號貯存記錄下來。存貯時(shí)同時(shí)保存接收信號的幅度和相位。3.2.2合成孔徑雷達(dá)比較?真實(shí)孔徑雷達(dá)天線的長度是實(shí)際長度，雷達(dá)波的發(fā)射和接收都是以其自身有效長度的效率直接反映到顯示紀(jì)錄中；合成孔徑雷達(dá)用一個(gè)小天線作為單個(gè)輻射單元

，記錄每個(gè)反射信號。?真實(shí)孔徑天線在一個(gè)位置上接收目標(biāo)的回波；合成孔徑天線是在不同位置上接收同一地物的回波信號。?真實(shí)孔徑天線接收目標(biāo)回波后，好像物鏡那樣聚合成像；合成孔徑天線對同一目標(biāo)的信號不是在同一時(shí)刻得到，在每一個(gè)位置上都要記錄一個(gè)回波信號。合成孔徑雷達(dá)的方位分辨力與距離無關(guān)，只與實(shí)際使用的天線孔徑有關(guān)由于雙程相移：

Rs

=D

/

2方位分辨率定義：合成后天線孔徑為：SAR方位分辨率：

Rs

=DSAR的方位分辨率

3.2.3側(cè)視雷達(dá)圖像的幾何特征?

斜距投影側(cè)視雷達(dá)圖像在垂直飛行方向（y）的像點(diǎn)位置是以飛機(jī)的目標(biāo)的斜距來確定，稱之為斜距投影。圖像點(diǎn)的斜距算至地面距離為：

幾何特點(diǎn)?

垂直于飛行方向的比例尺?變形——壓縮與拉長?

高差產(chǎn)生的投影差?雷達(dá)立體圖像的構(gòu)像特點(diǎn)垂直于飛行方向的比例尺

表示為：

cosφ考慮到實(shí)測的斜距是按比例尺縮小為影像，因此在側(cè)視方向上的比例尺為：

y

rφ→0

°

,

比例尺大φ→90

°

,

比例尺小造成山體前傾，朝向傳感器的山坡影像被壓縮,而背向

傳感器的山坡被拉長，與中心投影相反。還會出現(xiàn)不同地物點(diǎn)重影現(xiàn)象。地物點(diǎn)AC之間的山坡在雷達(dá)圖像上被壓縮，在中心投影像片上是拉伸，CD之間的山坡出現(xiàn)的現(xiàn)系正好相反。地物點(diǎn)A和B在雷達(dá)圖像上出現(xiàn)重影，在中心投影像片中不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。變形—壓縮與拉長a.C-band

ERS-1depression

angle=67?look

angle=

23b.

L-band

JERS-1depression

angle=

54?look

angle=36c.

X

-band

+

look

directiond.

Aerial

Photograph

N

>

Geometric

Distortions

in

RADARlookdirection高差產(chǎn)生的投影差與中心

投影影像投影差位移的方

向相反，位移量也不同。δ

h

=

RP0

一

RP

Δh>0

時(shí)，

δ

h

大于0

，反之為負(fù)。投影差改正：RP0

=

RP

+

δ

h高差產(chǎn)生的投影差雷達(dá)立體圖像的構(gòu)像特點(diǎn)?從不同攝站對同一地區(qū)獲取的雷達(dá)圖像也能構(gòu)成立體影像。由于是側(cè)視，所以同一側(cè)或異側(cè)都能獲取和構(gòu)成立體像對。對同側(cè)獲取的雷達(dá)圖像立體對，由于高差引起的投影差與中心投影片方向相反;?如果按攝影位置放置像片進(jìn)行立體觀測，看到的將是反立體圖像;?將左右立體圖像換位放置，看到的是正立體。本章結(jié)束第四章遙感圖像數(shù)字處理的基礎(chǔ)知識內(nèi)容提綱

圖像的表示形式

遙感數(shù)字圖像的存貯

遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng)

遙感圖像處理系統(tǒng)與GIS和GPS的集成4.1

圖像的表示形式?

遙感傳感器記錄地物電磁波的形式–膠片或其它光學(xué)成像載體形式（光學(xué)圖像）–數(shù)字形式

（數(shù)字圖像）光學(xué)圖像?

一個(gè)二維的連續(xù)的光密度（透過率）函數(shù)?

像片上的密度隨坐標(biāo)x,y變化而變化數(shù)字圖像?

一個(gè)二維的離散的光密度（或亮度）函數(shù)?

以矩陣fi,j

(

i=0,1,

…,m-1;j=0,1,

…,n-1)表示數(shù)字圖像?空間坐標(biāo)（x,y）和密度上都已離散化0123456……………n

1

→x01614108231…302224181511616612864…3232404545216161414111517…242432343831616161614148…16222428364159416151717…141210122251371215161918…16141214186121011141387…161081426氵氵氵氵氵氵氵氵氵氵氵氵氵氵36302828303030161626248氵34363224222222282424206m-1363220202628262622242022數(shù)字圖像光學(xué)圖像與數(shù)字圖像的轉(zhuǎn)換?

把一個(gè)連續(xù)的光密度函數(shù)變成一個(gè)離散的光密度函數(shù)?空間坐標(biāo)離散化——采樣?幅度（光密度）

離散化——量化?

整個(gè)過程稱為圖像數(shù)字化采樣?

空間坐標(biāo)數(shù)字化?采樣間隔△X、△Y的大小，取決于圖像的頻譜。如果抽樣間隔滿足

則圖像能完整地恢復(fù)。fc為截止頻率。量化?

圖像灰度的數(shù)字化?

在連續(xù)灰度的極限取值范圍內(nèi)離散化，即將它分成若干個(gè)灰度等級值，像元灰度處于某兩個(gè)相鄰劃分值之間時(shí)，用所對應(yīng)的最靠近的一個(gè)灰度級值代替?

用二進(jìn)制位數(shù)（bit數(shù)）編碼采樣和量化過程采樣和量化采樣量化采樣和量化采樣量化0

255red+green=yellowgreen+blue=cyan

red+blue=magenta彩色合成彩色合成常見顏色組合?黑色

RGB(0,0,0)?

白色

RGB(255,255,255)?紅色

RGB(255,0,0)?

綠色

RGB(0,255,0)?藍(lán)色

RGB(0,0,255)?黃色

RGB(255,255,0)?紫色

RGB(255,0,255)?青色

RGB(0,255,255)?暗灰色

RGB(128,128,128)?亮灰色

RGB(192,192,192)–H色相

：取值0-360–S飽和度：取值0-1或0-100

I–

I亮度

：取值0-1或0-100

HHIS模型?

HSI模型——量化顏色三屬性

RGB—>HSIG

=(

1

-

S

)

*

I?

240

。<

H

<=360

。

BI

R=3

*

I

-

(

G

+B)R=(1-

S)

*

I?120

。<

H

<=240

。

GI

B=3*

I-

(R

+

G)B=(1-

S)

*

I?

0。<

H

<=120。

R

IG=3*

I-

(R

+

B)HSI—>RGBTM5

TM7TM6單波段圖像TM1TM2TM3TM4TM5TM4TM3通道通道通道波段組合TM

5+4+3TM5,4,3TM4,3,2TM7,4,1TM5,7,2多波段圖像通道通道通道25456242圖像的頻譜表示?

任何信號均可由多次諧波疊加而成?

將圖像從空間域變?nèi)腩l率域是采用傅立葉變換諧波疊加周期信號的頻譜?

19世紀(jì)初葉,法國數(shù)學(xué)家吉·傅里葉證明:任何正常的周期為T的函數(shù)f(t)都可分解為無限個(gè)正弦和余弦函數(shù)的代數(shù)和，通常稱為傅里葉級數(shù)。

周期信號的頻譜?

根據(jù)三角函數(shù)的運(yùn)算法則

tan周期信號的頻譜?

最后,由歐拉公式

n=-∞

傅里葉系數(shù)

f

(t)1…

…周期信號的頻譜-T

t

0

t

T

2T

t2

2142πt

4πt4πt2πtFn

0周期信號的頻譜?任何信號均由多次諧波疊加而成?我們通過儀器觀察諧波時(shí),只有由三角函數(shù)所描述的諧波Ak

cos(kΩt+φk)才能被觀察到,而復(fù)指數(shù)諧波cke

jkΩt是通過數(shù)學(xué)方法由前者構(gòu)造而成,它不能直接被觀察得到。?

兩者的關(guān)系為

=

ck

[ej

(kΩt+θk)

+

e-j

(kΩt

+θk

)

]=2

ck

cos(kΩt+θk

)cke

jkΩt

+c-ke-jkΩt

=Ak

cos(kΩt+θk

),

Ak

=2

ck非周期信號的頻譜?

非周期信號可視為周期足夠長的周期信號來處理。

因此,我們可以從周期信號的頻譜分析來推測非周期信號的頻譜。

F(w)-2π/t

2π/t0

w非周期信號的頻譜gt

(t)10

t/2(a)-t

/2(b)t離散傅里葉變換

二維離散傅里葉變換

圖像的傅里葉變換亮度表示離散傅立葉系數(shù)4.2遙感數(shù)字圖像的存貯?

存儲介質(zhì)?

存儲格式4.2.1存貯介質(zhì)?

磁帶?

磁盤?

光盤?

閃存?用于記錄聲音、圖像、數(shù)字或其他信號的載有磁層的帶狀材料。通常是在塑料薄膜帶基（

支持體）上涂覆一層顆粒狀磁性材料(如針狀γ-Fe2O3磁粉或金屬磁粉)或蒸發(fā)沉積上一層磁性氧化物或合金薄膜而成。?順序存儲介質(zhì)，讀取磁帶上特定位置的記錄需要通過該點(diǎn)以前的全部記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理起來較慢，所以通常只將它作為數(shù)據(jù)存貯之用，處理時(shí)需將其存貯的數(shù)據(jù)讀入磁盤或內(nèi)存中進(jìn)行處理。?遙感中常用的CCT磁帶，一般每卷的長度為731.52m，磁帶寬12.7mm，厚0.05mm，磁道為9

道，其中8位數(shù)據(jù)加1位奇偶校檢位。磁帶?磁盤是隨機(jī)存儲介質(zhì)?磁盤分硬盤和軟盤?硬盤由一個(gè)或者多個(gè)鋁制或者玻璃制的碟片組成。這些碟片外覆蓋有鐵磁性材料?

第一塊硬盤IBM

RAMAC

5MB?

希捷2009年單碟2500G?日立2010年單碟5000G?IDE

SATA

SCSI磁盤?CD（

700MB

）、DVD（4.7GB

）、藍(lán)光光盤（25GB

）?

CD-R、CD-RW?

DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW、

DVD-R

DL、DVD-RW

DL、DVD+R

DL、

DVD+RW

DL、DVD-RAM?

DVD+R要比DVD-R的兼容性好?HD

DVD

VS

藍(lán)光

DVD光盤?

FLASH芯片，

目前最大容量為

416GB?優(yōu)點(diǎn)（啟動(dòng)快、不用磁頭、相對固定的讀取時(shí)間、寫入速度極快、無噪音、發(fā)熱量較低、不會發(fā)生機(jī)械故障、工作溫度范圍更大、體積小重量輕）?MP3，U盤，CF卡，SD卡，MMC

卡，固態(tài)硬盤閃存（

Flash

Memory）4.2.2存貯格式?

BSQ（

Band

SeQuential）：按照波段順序依次記錄各波段的圖像?

BIL（

Band

Interleaved

Line）：逐行按波段次序排列?

B

IP（

Band

Interleaved

by

Pixel）：每個(gè)像元按波段次序交叉排序?

其他常見圖像數(shù)據(jù)格式：BMP,

TIFF,

GIF,

PCX,

PSD,

MrS

ID,

HDF,

……BSQR

R

R

R

R

R

R

R

RR

R

R

R

R

R

R

R

RR

R

R

R

R

R

R

R

RG

G

G

G

G

G

G

G

GG

G

G

G

G

G

G

G

GG

G

G

G

G

G

G

G

GB

B

B

B

B

B

B

B

BB

B

B

B

B

B

B

B

BB

B

B

B

B

B

B

B

BBILR

R

R

R

R

R

R

R

RG

G

G

G

G

G

G

G

GB

B

B

B

B

B

B

B

BR

R

R

R

R

R

R

R

RG

G

G

G

G

G

G

G

GB

B

B

B

B

B

B

B

BBIPR

G

B

R

G

B

R

G

BR

G

B

R

G

B

R

G

BR

G

B

R

G

B

R

G

BR

G

B

R

G

B

R

G

BR

G

B

R

G

B

R

G

BR

G

B

R

G

B

R

G

BBMP?BMP是一種與硬件設(shè)備無關(guān)的圖像文件格式，使用非常廣。它采用位映射存儲格式，除了圖像深度可選以外，不采用其他任何壓縮，因此，BMP文件所占用的空間很大。?

BMP文件的圖像深度可選lbit、4bit、8bit及24bit。BMP文件存儲數(shù)據(jù)時(shí)，圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序。文件頭調(diào)色板圖像數(shù)據(jù)BITMAPFILEHEADERtypedef

struct

tagBITMAPFIlEHEADER{WORD

bftype；//文件類型，必須是“BM”424DDWORD

bfsiZe：

//文件大小，整個(gè)文件的字節(jié)數(shù)WORD

bfReserved

l；//保留，必須為0WORD

bgReserved2：//保留，必須為0DWORD

bfoffBits：//從文件起始處到圖象數(shù)據(jù)起始處}BITMAPFILEHEADER；//的偏移字節(jié)數(shù)BITMAP

INFOtypedef

struct

tagBITMAP

INFO{BITMAP

INFOHEADER

bmiHeader；//位圖信息頭RGBQUAD

bmiColors[1]：

//顏色表}

BITMAP

INFO;BITMAP

INFOHEADERtypedef

struct

tagBITMAP

INFOHEADER{DWORD

biSize；

//本結(jié)構(gòu)的長度(字節(jié)數(shù)）LONG

biW

ldth；

//位圖的寬度（像素?cái)?shù)）LONG

biHeight；

//位圖的高度（像素?cái)?shù)）WORD

biPlanes；

//位平面數(shù)，必須置為1WORD

biBitCount；

//每個(gè)像素的位數(shù)DWORD

biCOmpression；

//壓縮類型DWORD

biS

iZelmage；

//圖象大?。ㄗ止?jié)數(shù)）LONG

biXPelsPerMeter；

//設(shè)備的水平分辨率LONG

biYPelsPerMeter；

//設(shè)備的垂直分辨率DWORD

biC

lrUsed；

//實(shí)際用到的顏色表中的顏色DWORD

biC

lrlm

portant；

//顯示位圖所需的重要顏色數(shù)}BITMAP

INFOHEADER；?biS

iZelmage=

biW

ldth,*

biHeight。?biW

ldth,必須是4的倍數(shù)，這是由于DIB的每行都被填充到一個(gè)4字節(jié)邊界，需要計(jì)算每行實(shí)際占用的位數(shù)?

宏WIDTHBYTES將一個(gè)數(shù)與4字節(jié)對齊，便于計(jì)算DIB行的存儲長度,表達(dá)為：#define

WIDTHBYTES(bits)

(((bits)

+

31)

/

32*

4)RGBQUADtypedef

struct

tagRGBQUAD{BYTE

rgbBlue；

//該顏色的藍(lán)色分量BYTE

rgbGreen；

//該顏色的綠色分量BYTE

rgbRed；

//該顏色的紅色分量BYTE

rgbReserved；

//保留值}RGBQUAD；圖像數(shù)據(jù)?位圖數(shù)據(jù)記錄了位圖的每一個(gè)像素值，記錄順序是在掃描行內(nèi)從左到右,掃描行之間是從下到上。位圖圖象數(shù)據(jù)存儲與實(shí)際圖象相反，是從底向上順序逐行存放。位圖的一個(gè)像素值所占的字節(jié)數(shù):?

當(dāng)biBitCount=1時(shí)，8個(gè)像素占1個(gè)字節(jié);?

當(dāng)biBitCount=4時(shí)，2個(gè)像素占1個(gè)字節(jié);?

當(dāng)biBitCount=8時(shí)，1個(gè)像素占1個(gè)字節(jié);?

當(dāng)biBitCount=24時(shí),1個(gè)像素占3個(gè)字節(jié);查找表?

如果一幅圖像的每個(gè)像素都用其RGB分量來表示，那么所有的圖象文件將變得非常龐大。

實(shí)際的做法不完全是這樣。對于2色、

16色、256色圖象采用了調(diào)色板技術(shù)，而對于24位真彩色以及以上的圖象則沒有調(diào)色板，即每個(gè)像素都用其RGB分量來表示。查找表?

對于一幅200*200的16色圖象，它共有40000個(gè)像素，如果每一個(gè)像素都用RGB三個(gè)分量來表示，則整個(gè)圖象需要200*200*3=120000字節(jié)（

120k）來保存(RGB每個(gè)分量有256個(gè)級別，需要8位來存儲，即一個(gè)字節(jié)。那么3個(gè)分量就需要3個(gè)字節(jié)）。?

對于16色圖象，圖中最多只有16中顏色，如果用一個(gè)顏色索引表：表中的每一行記錄一種顏色的RGB值，當(dāng)表示一個(gè)像素的顏色時(shí)，只需要指出該顏色在顏色索引表的第幾行，即索引值便可以。每一個(gè)像素對應(yīng)一個(gè)索引值。16中顏色只需要4位，即0.5字節(jié)存儲，這樣整個(gè)圖象要用200*200*0.5=20000字節(jié)，加上顏色表占用的3*16=48字節(jié)，也不過20048字節(jié)(20k)。查找表?這個(gè)顏色索引表就是調(diào)色板（

Palette）,它有另外一個(gè)更確切的名稱：顏色查找表LUT（

Look

Up

Table）。在bmp,pcx,tif,gif格式文件中都用到了調(diào)色板技術(shù)。?然而，對于24位真彩色圖象，就不使用調(diào)色板。因?yàn)?4位顏色需要3個(gè)字節(jié)來存儲，則調(diào)色板

就有3字節(jié)，整個(gè)圖象就需要用200*200*3=120000字節(jié)（

120k）來存儲，這和直接用RGB三個(gè)分量表示用的字節(jié)數(shù)一樣，不但沒有節(jié)省空間，還要加上一個(gè)256*256*256*3字節(jié)的“

大”的調(diào)色板TIFF?

標(biāo)簽化圖象文件格式，Taggen-Image

File

Format

(TIFF)?由Aldus公司與Microsoft公司共同開發(fā)設(shè)計(jì)的圖像文件格式。TIFF格式可以存儲多幅圖像，TIFF圖像數(shù)據(jù)可分割成幾個(gè)部分分別存檔，還能夠提供多種不同的壓縮數(shù)據(jù)的方法。FileHeaderImageFileDirectory(IFD)Number

ofentriesDirectoryentry

0(12bytes)···Directoryentry

n(12bytes)Pointto

nextIFDor

0(4bytes)Tag

codeType

ofdataLengthoffield

inbytesPointerto

data

or

the

dataitselfVersionnumber

(42)Offsetto

firstIFDTIFFfileByte

order?TIFF文件頭占用8byte，其中

“MM”和“

II”分別表示Motorola和Intel字節(jié)順序。

Intel字節(jié)順序按照從低位到高位的順序排序，而Motorola順序按照相反的順序排序。?

IFD的頭兩個(gè)字節(jié)給出目錄的索引項(xiàng)的數(shù)目。緊接著就是目錄。每個(gè)目錄索引項(xiàng)都是一個(gè)保存有與相應(yīng)標(biāo)簽化字段有關(guān)的信息的12byte結(jié)構(gòu)。

IFD以一個(gè)4byte的值結(jié)束。該值為0，表示最后一個(gè)IFD的結(jié)束，否則它就是指向另一個(gè)IFD的指針。?

TagName

Decima

l

Hex?ImageWidth

256

100?ImageLength

257

101?

BitsPerSamp

le

258

102?

Compression

259

103?Photometric

Interpretation

262?

StripOffsets

273?

RowsPerStrip

278?StripByteCounts

279

117?

XResolut

ion

282

11A?

YResolut

ion

283

11B?

ResolutionUnit

296

128TypeSHORTSHORTSHORTSHORTVa

lueor

LONGor

LONG4

or

81

or

32773106

SHORT111

SHORT116

SHORT

LONG

or

SHORT

RATIONALRATIONAL

SHORTor

LONGor

LONG1

or

2Tag標(biāo)簽or

130orJPG?JPEG是Joint

Photographic

ExpertsGroup

(聯(lián)合圖像專家組)的縮寫，文件后輟名為“

jpg”或“jpeg”?支持多種壓縮級別，壓縮比率通常在10：

1到40：

1之間GIF?GIF（

Graphics

Interchange

Format

）的原義是“

圖像互換格式“?

基于LZW算法的連續(xù)色調(diào)的無損壓縮格式。其壓縮率一般在50％左右