第3章遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述

1、第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感圖像的特征遙感圖像的特征目標(biāo)地物傳感器遙感圖像遙感圖像處理目標(biāo)地物的大小、形狀及空間分布目標(biāo)地物的屬性特點(diǎn)目標(biāo)地物的變化動態(tài)特點(diǎn)幾何特征物理特征時間特征空間分辨率光譜分辨率輻射分辨率時間分辨率第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述空間分辨率空間分辨率 圖像的空間分辨率指像素所代表的地面范圍的大小，即掃描儀的瞬時視場，或地面物體能分辨的最小單元。 第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 是指傳感器在接收目標(biāo)輻射的波譜時能分辨的最小波長間隔。間隔愈小，分辨率愈高。不同

2、間隔愈小，分辨率愈高。不同波譜分辨率的傳感器對同一地物探測效果有很波譜分辨率的傳感器對同一地物探測效果有很大區(qū)別。成像光譜儀在可見光至紅外波段范圍大區(qū)別。成像光譜儀在可見光至紅外波段范圍內(nèi)，被分割成幾百個窄波段，具有很高的光譜內(nèi)，被分割成幾百個窄波段，具有很高的光譜分辨率，從其近乎連續(xù)的光譜曲線上，可以分分辨率，從其近乎連續(xù)的光譜曲線上，可以分辨出不同物體光譜特征的微小差異，有利于識辨出不同物體光譜特征的微小差異，有利于識別更多的目標(biāo)，甚至有些礦物成分也可被分辨。別更多的目標(biāo)，甚至有些礦物成分也可被分辨。 傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值，傳感器的波段選擇必須考慮目標(biāo)的光譜特征值，才能

3、取得好效果。才能取得好效果。 光譜分辨率光譜分辨率第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述不同波譜分辨率對水鋁礦反射光譜的獲取第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 是指傳感器接收波譜信號時，能分辨的最小輻射度差。在遙感圖像上表現(xiàn)為每一像元的輻射量化級。 某個波段遙感圖像的總信息量Im由空間分辨率（以像元數(shù)n表示）與輻射分辨率（以灰度量化級D表示）有關(guān)，以bit為單位，可表達(dá)為 Im nlog2D在多波段遙感中，遙感圖像總信息量還取決于波段數(shù)k。k個波段的遙感圖像的總信息量為A:圖像對應(yīng)的地面面積；P：圖像的空間分辨率DPAkDnkIk

4、Ims222log/log輻射分辨率輻射分辨率第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 時間分辨率指對同一地點(diǎn)進(jìn)行遙感來樣的時間時間分辨率指對同一地點(diǎn)進(jìn)行遙感來樣的時間間隔，即采樣的時間頻率，也稱重訪周期間隔，即采樣的時間頻率，也稱重訪周期。 遙感的時間分辨率范圍較大。以衛(wèi)星遙感來說，靜止氣象衛(wèi)星（地球同步氣象衛(wèi)星）的時間分辨率為 1次/0.5小時；太陽同步氣象衛(wèi)星的時間分辨率 2次天；Landsat為1次16天；中巴（西）合作的CBERS為1次26天等。還有更長周期甚至不定周期的。 時間分辨率對動態(tài)監(jiān)測尤為重要，天氣預(yù)報、災(zāi)害監(jiān)測等需要短周期的時間分辨率，故常以“

5、小時”為單位。植物、作物的長勢監(jiān)測、估產(chǎn)等需要用“旬”或“日”為單位。而城市擴(kuò)展、河道變遷、土地利用變化等多以“年”為單位。總之可根據(jù)不同的遙感目的，采用不同時間分辨率。 時間分辨率時間分辨率第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 由于傳感器上探測元件的靈敏度直接影響有效由于傳感器上探測元件的靈敏度直接影響有效量化的級數(shù)，因此，不同傳感器提供的有效量量化的級數(shù)，因此，不同傳感器提供的有效量化的級數(shù)是不同的。化的級數(shù)是不同的。傳感器類型衛(wèi)星名稱有效量化級數(shù)信息量/bitMSSLandsat646TMLandsat2568HRV(S)Spot2568HRV(PA)Sp

6、ot646AVHRRNOAA102410常用的遙感數(shù)字圖像有效量化級數(shù)傳感器的特征參數(shù)：傳感器的特征參數(shù)：第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 數(shù)據(jù)級別 0級產(chǎn)品 1級產(chǎn)品 2級產(chǎn)品 3級產(chǎn)品第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述元數(shù)據(jù)：關(guān)于圖像數(shù)據(jù)特征的表述，關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，如圖像獲取的日期、時間、投影參數(shù)、幾何校正精度、圖像分辨率、輻射校正參數(shù)等 多波段數(shù)字圖像存儲與分發(fā)的常用數(shù)據(jù)格式：（1）BSQ數(shù)據(jù)格式（Band sequential）；（2）BIP數(shù)據(jù)格式（Band interleaved by pixel）；（3）BIL

7、數(shù)據(jù)格式（Band interleaved by line）； 輔助數(shù)據(jù)：數(shù)字圖像尺寸等各種參數(shù)遙感數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)格式第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述l BSQ(Band sequential)數(shù)據(jù)格式：按波段順序依次數(shù)據(jù)格式：按波段順序依次排列，排列，1個文件，文件內(nèi)劃分個文件，文件內(nèi)劃分1-K段，第段，第n段數(shù)據(jù)為第段數(shù)據(jù)為第n波段的圖像數(shù)據(jù)波段的圖像數(shù)據(jù)M行行N列列。第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 BIP數(shù)據(jù)格式（Band interleaved by pixel），1個文件，M行N列格式，每個單元順序記錄K個波段

8、的相應(yīng)數(shù)據(jù)。第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 BIL數(shù)據(jù)格式（數(shù)據(jù)格式（Band interleaved by line），）， 1個個文件，逐行按波段次序排列。第文件，逐行按波段次序排列。第1波段的第波段的第1行、行、第第2波段的第波段的第1行、行、第、第K波段的第波段的第1行；第行；第1波波段的第段的第2行、第行、第2波段的第波段的第2行、行、第、第K波段的第波段的第2行；行；第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述3.1 3.1 遙感圖像模型遙感圖像模型3.2 3.2 遙感數(shù)字圖像的數(shù)字表示遙感數(shù)字圖像的數(shù)字表示3.3 3.

9、3 單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征3.4 3.4 多波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征多波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征 3.5 3.5 窗口、鄰域和卷積窗口、鄰域和卷積3.6 3.6 紋理紋理 第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述3.1 遙感圖像模型遙感圖像模型 , , , ,1, , , , , , , , ,L x y tpx y tpEx y tp I x y t第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 3.2 遙感圖像的數(shù)字表示遙感圖像的數(shù)字表示3.2.1 圖像的確定性表示圖像的確定性表示1、圖像的矩陣表示、圖像的矩陣表示2、圖像的向量表示、圖

10、像的向量表示 3.2.2 圖像的統(tǒng)計(jì)性表示圖像的統(tǒng)計(jì)性表示均值、中值、眾數(shù)均值、中值、眾數(shù)、方差、變差、反差、方差、變差、反差第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述3.3 單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征單波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征3.3.1、基本統(tǒng)計(jì)特征、基本統(tǒng)計(jì)特征3.3.2、直方圖、直方圖定義定義第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述stem(0:15,yb,-) 0 5 8 10 13 14 14 13 5 0 4 9 14 15 12 11 6 2 10 10 13 15 15 12 6 8 9 9 10 12 11 8 5 8 8 9 9 9

11、 11 9 5 7 7 8 8 7 7 8 3 4 7 6 6 3 4 5 1 1 4 6 7 3 2 2第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 性質(zhì)性質(zhì)1：分布規(guī)律：分布規(guī)律 性質(zhì)性質(zhì)2：對應(yīng)性：對應(yīng)性 性質(zhì)性質(zhì)3：相加性：相加性 性質(zhì)性質(zhì)4：隨機(jī)性：隨機(jī)性第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述0501001502002500500100015002000250030003500第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述第第3章章 遙感數(shù)字

12、圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 直方圖的統(tǒng)計(jì)參數(shù)直方圖的統(tǒng)計(jì)參數(shù) 令令z為代表灰度級的隨機(jī)變量，為代表灰度級的隨機(jī)變量，H（zi）為對應(yīng)的直方圖，取值區(qū)間為）為對應(yīng)的直方圖，取值區(qū)間為0，1，可定義關(guān)于，可定義關(guān)于z的均值的第的均值的第n階矩為：階矩為： 10LnniiizzmH z 10Liiimz H z第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述3.4多波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征多波段圖像的統(tǒng)計(jì)特征第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 1、協(xié)方差gjigf

13、jifMNSSMjNifggf, ,1101022第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 協(xié)方差矩陣222111212222122222212KKKKKKSSSSSSSSS第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 2、相關(guān)系數(shù)2fgfgffggSrS S第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述 相關(guān)矩陣R12121212111KKKKrrrrRrr第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述3.5窗口、鄰域和卷積窗口、鄰域和卷積 窗口大小一般是奇數(shù) 4鄰域或者8鄰域第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述mynxyxhyxfjig11, 卷積要注意邊界處理要注意邊界處理第第3章章 遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述遙感數(shù)字圖像的表示和統(tǒng)計(jì)描述3.6 紋理 定義： 圖像的某種圖像的某種局部性質(zhì)局部性質(zhì)，或是，或是對局部區(qū)域?qū)植繀^(qū)域中像素之間關(guān)系的一種度量中像素之間關(guān)系的一種度量。 三要素三要素： （1）局部的序列性，該序列在更大區(qū)域內(nèi)不斷重復(fù)）局部的序列性，該序列在更大區(qū)域內(nèi)不斷重復(fù) （2）序列由基本成分非隨機(jī)排列組成）序列由基本成分非隨機(jī)排列組成 （3）各部分大致都是均勻的統(tǒng)一體，紋理區(qū)域內(nèi)任）各部分大致都是