第四章遙感數(shù)字圖像處理課件

4.1.1顏色視覺——光和顏色

電磁波譜中0.38-0.76m的波段能引起人的視覺，稱為可見光,簡(jiǎn)稱光可見光加上紫外和紅外部分來(lái)自原子和分子的發(fā)光輻射，稱為光學(xué)輻射-----光學(xué)遙感光與色有什么不同？光是色的源泉，色是光的表現(xiàn)?！拔骞馐?4.1.1顏色視覺(一)——亮度對(duì)比亮度對(duì)比：視場(chǎng)中對(duì)象與背景的亮度差與背景亮度之比C=（L對(duì)象-L背景）/L背景選擇適宜的對(duì)象及背景的亮度，可以提高對(duì)比，從而提高視覺效果。兩個(gè)或多個(gè)對(duì)象間的對(duì)比，即C=L對(duì)象/L對(duì)象2亮度對(duì)比例子

高度對(duì)比度合適亮度對(duì)比度過(guò)量34.1.1顏色視覺（一）——顏色對(duì)比顏色對(duì)比：在視場(chǎng)中，相鄰區(qū)域的不同顏色相互影響。受視覺影響很大(所有顏色都是對(duì)某段波長(zhǎng)有選擇地反射而對(duì)其它波長(zhǎng)吸收的結(jié)果)兩種顏色互相影響的結(jié)果，使每種顏色向其影響色的補(bǔ)色變化。兩種顏色的邊界，對(duì)比現(xiàn)象更加明顯在色度學(xué)中，當(dāng)兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色時(shí)，這兩種顏色稱為互補(bǔ)色。綠是品紅的補(bǔ)色，藍(lán)是黃的補(bǔ)色人眼能分辨一百多種不同顏色，彩色圖象能表現(xiàn)更豐富的信息量4黑白圖像彩色圖像54.1.1顏色視覺(二)——顏色的性質(zhì)

顏色描述對(duì)遙感圖象很重要，顏色變換是遙感圖象處理的重要方法。所有顏色都是對(duì)某段波長(zhǎng)有選擇地反射而對(duì)其它波長(zhǎng)吸收的結(jié)果顏色的性質(zhì)由明度、色調(diào)、飽和度來(lái)描述明度（Lightness,強(qiáng)度,Intensity）色調(diào)（Hue）飽和度(Saturation)64.1.1顏色視覺(二)——顏色的性質(zhì)：明度(Lightness)明度：是人眼對(duì)光源或物體明亮程度的感覺。與電磁波輻射亮度的概念不同，明度受人的視覺感受性和經(jīng)驗(yàn)影響。物體反射率越高，明度就越高。白比灰，黃比紅光源：亮度越大，明度越高黑白圖象：灰度、灰階7灰度（明度）、灰階84.1.1顏色視覺(二)——顏色的性質(zhì)：色調(diào)(Hue)色彩彼此間相互區(qū)分的特性?？梢姽獠ǘ蔚牟煌ㄩL(zhǎng)刺激人眼產(chǎn)生了不同色彩（紅—紫）的感覺。從紅到紫是可見光譜上存在的顏色，每種顏色對(duì)應(yīng)一個(gè)波長(zhǎng)值，是光譜色。有時(shí)刺激人眼的光波不是單一波長(zhǎng)，而是一些波長(zhǎng)的組合，也可構(gòu)成一些顏色，但它們找不到對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)值，不叫光譜色。94.1.1顏色視覺(三)——顏色的性質(zhì)：飽和度(Saturation)彩色純潔的程度，即光譜中波長(zhǎng)段是否窄，頻率是否單一的表示。對(duì)于光源，發(fā)出的若是單色光就是最飽和的彩色，如激光。對(duì)于物體顏色，如果物體對(duì)光譜反射性有很高的選擇性，只反射很窄的波段則飽和度高。如果光源或物體反射光在某種波長(zhǎng)中混有許多其它波長(zhǎng)的光或混有白光則飽和度變低。黑白色只用明度描述，不用色調(diào)、飽和度描述。10彩色I(xiàn)HS114.1.1顏色視覺（三）——顏色立體（球形）球形明度-色度-飽和度色彩坐標(biāo)系垂直坐標(biāo)軸代表亮度圓周代表色度，色度值從紅色中點(diǎn)處的0開始，沿著球體圓周的逆時(shí)針方向增加飽和度描述了色彩的純度124.1.1顏色視覺（三）——顏色立體（錐形）中間垂直軸代表明度，中間水平面的圓周代表色調(diào)、圓周上的半徑大小代表飽和度134.1.1顏色視覺（三）——顏色立體(孟賽爾顏色立體)144.1.2加色法與減色法(一)：顏色相加原理三原色：若三種顏色，其中的任一種都不能由其余二種顏色混合相加產(chǎn)生，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。實(shí)驗(yàn)證明，紅、綠、藍(lán)三種顏色是最優(yōu)的三原色。由三原色混合，可以產(chǎn)生其他顏色，稱為加色法。互補(bǔ)色：若兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色,這兩種顏色就稱為互補(bǔ)色。15164.1.2加色法與減色法(二)：色度圖顏色相加的原理可以用色度圖來(lái)表現(xiàn)，比加色法示意圖更接近實(shí)際情況。因?yàn)槊糠N波長(zhǎng)的光都可以用紅綠藍(lán)三原色相加產(chǎn)生。對(duì)任何一種顏色的光，當(dāng)匹配的各波長(zhǎng)光譜能量相同（等能光譜）時(shí)，都可以推算出其所需要的紅綠藍(lán)三原色的數(shù)量值。所有光譜色混合時(shí)，即形成等能光譜中的白光，且白光時(shí)由相同數(shù)量的紅綠藍(lán)三原色組成。設(shè)光的總能量為1，則白光由三原色各1/3構(gòu)成，即紅=綠=藍(lán)=1/3白，紅+綠+藍(lán)=白根據(jù)上述原理，設(shè)計(jì)了色度圖17左圖代表色度圖上的色彩分布其中，x:紅色的比例；y:綠色的比例；藍(lán)色比例可由x+y+z=1導(dǎo)出弧形曲線代表光譜，線上每一點(diǎn)代表一種波長(zhǎng)（nm）和光譜顏色，曲線包圍的部分及直線部分代表非光譜色。18色度圖可以粗略推算兩種顏色相混合得到的中間色，M和N兩種顏色按照一定比例合成，一定能得到MN連線上的中間色K（只要比例合適，MN上其他的點(diǎn)也可得到）連接C點(diǎn)與色度圖曲線內(nèi)的一點(diǎn)，可得該點(diǎn)的光譜，例如連接C與K，可得K點(diǎn)的光譜色(0.573um)該點(diǎn)距離C點(diǎn)的遠(yuǎn)近反映了C點(diǎn)的飽和度過(guò)C點(diǎn)的直線與邊緣交于兩個(gè)點(diǎn)，則兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的顏色一定是互補(bǔ)色，兩者混合可產(chǎn)生白光。194.1.2加色法與減色法(三)：減色法

減色法是從自然光（白光）中，減去一種或二種基色光而生成色彩的方法。顏料本身的色彩是由于本身選擇性地吸收了入射自然光中一定波長(zhǎng)的光，反射出未被吸收的色光而呈現(xiàn)出本身的色彩。例如，黃色顏料是由于本身吸收了自然光中的藍(lán)色光，反射出未被吸收的紅光和綠光疊加混合的結(jié)果；品紅顏料是由于吸收了自然光中的綠光，反射出紅光和藍(lán)光相加的結(jié)果；同樣，青顏料是由于吸收了自然光中的紅光成分，反射藍(lán)光與綠光的結(jié)果。204.1.2加色法與減色法(三)：減法三原色減法三原色：指加法三原色的補(bǔ)色，即黃、品紅和青色。用白光由紅、綠、藍(lán)三色組成這種理想模型來(lái)理解，可以認(rèn)為黃色，是減去藍(lán)色的的紅綠組合；同樣地，品紅色是減去綠色的紅藍(lán)組合，青色是減去紅色的藍(lán)綠組合。這樣，黃、品紅、青便是減色法的三原色。將彩色涂料的三色疊加時(shí)，由于光線依次通過(guò)減紅、減綠、減藍(lán)層就成黑色。只有當(dāng)涂料濃度不夠，減色不徹底時(shí)才會(huì)出現(xiàn)灰白色，但這仍是減色法而不是加色法。21補(bǔ)充：遙感數(shù)字圖像的表現(xiàn)形式——黑白、彩色遙感影像常以照片（或數(shù)字影像）來(lái)表現(xiàn):單波段或全色波段表現(xiàn)為黑白圖像，三波段組合表現(xiàn)為彩色影像彩色：真彩色(truecolor)：（三波段組合）假彩色(falsecolor)：（三波段組合）偽彩色(pseudocolor)偽彩色(pseudocolor):灰度圖像的彩色表示或顯示22單波段三波段23數(shù)字圖像基礎(chǔ)圖像輻射校正幾何校正原理與方法圖像增強(qiáng)處理24數(shù)字圖像概念：指能夠被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理和使用的圖像?！半x散化”、二維矩陣是數(shù)字圖像的特點(diǎn)，每個(gè)像元的取值是圖像連續(xù)變化的灰度的離散整數(shù)值。25數(shù)字圖像數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn)什么是數(shù)字圖像？模擬圖像：普通像片那樣的灰度級(jí)及顏色連續(xù)變化的圖像數(shù)字圖像：而是以數(shù)字形式表示的遙感影像。包括把模擬圖像分割成同樣形狀的小單元，以各個(gè)小單元的平均亮度值或中心部分的亮度值作為該單元的亮度值進(jìn)行數(shù)字化的圖像。把前一部分的空間離散化處理叫采樣（sampling），而后一部分的亮度值的離散化處理叫量化（quantization），以上兩種過(guò)程結(jié)合起來(lái)叫圖像的數(shù)字化（digitization）。

26數(shù)字圖像又稱數(shù)字化圖像，是一種以二維數(shù)組（矩陣）形式表示的圖像。或者稱為相應(yīng)區(qū)域內(nèi)地物電磁輻射強(qiáng)度的二維分布。該數(shù)組由對(duì)連續(xù)變化的空間圖像作等間距抽樣所產(chǎn)生的抽樣點(diǎn)——像元（像素）組成。

27采樣采樣的原理28量化量化的概念29像元的量值，通常為抽樣區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的景物的均值化量值，一般為亮度值或灰度值，它們的最大、最小值區(qū)間代表該數(shù)字圖像的動(dòng)態(tài)范圍。

300<=f(x,y)<=Gxbelongto[0,xmax],ybelongto[0,ymax]式中,G為灰度值的上界.因此,一幅圖像可用M(行)N(列)的矩陣函數(shù)表示:12712345634561234232356894586512645345343423992334345645675631在遙感圖像處理中,既需要將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理,也需要將處理后的數(shù)字圖像變成光學(xué)圖像輸出。光學(xué)圖像為模擬量，數(shù)字圖像又稱數(shù)字量，它們之間的轉(zhuǎn)換稱模/數(shù)轉(zhuǎn)換，記作A/D,反之稱數(shù)/模轉(zhuǎn)換，記D/A32以一景Landsat4或5的TM數(shù)字圖像為例，共7個(gè)波段，其中6個(gè)波段有6166行，6166列，代表地面約185kmx185km的范圍。每一個(gè)波段約有6166x6166=38M個(gè)像元，則7個(gè)波段共(6x38M)+24M=252M個(gè)像元，即需要252M字節(jié)存儲(chǔ)空間才能存下一景全部的TM數(shù)據(jù)。33遙感衛(wèi)星地面站（氣象衛(wèi)星接受站）提供計(jì)算兼容的數(shù)字磁帶，輸入計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)，形成數(shù)字圖像。記錄在膠片上的影像可在專用設(shè)備上進(jìn)行數(shù)字化。也可以使用膠片，即透明正片，用一束強(qiáng)度固定的光束掃描，透射光用光電增強(qiáng)管進(jìn)行量度，通過(guò)抽樣和量化而成為一連串的數(shù)字，可以存儲(chǔ)在磁盤上或記錄磁帶上，成為數(shù)字圖像文件。

34數(shù)字圖像的性質(zhì)與特點(diǎn)

由于傳感器上探測(cè)元件的靈敏度直接影響有效量化的級(jí)數(shù)，因此，不同傳感器提供的有效量化的級(jí)數(shù)是不同的。傳感器類型衛(wèi)星名稱有效量化級(jí)數(shù)信息量/bitMSSLandsat646TMLandsat2568HRV(S)Spot2568HRV(PA)Spot646AVHRRNOAA102410常用的遙感數(shù)字圖像有效量化級(jí)數(shù)。35數(shù)字圖像3637遙感數(shù)字圖像以數(shù)字形式表示的遙感影像；基本單位：像素

正（純）像素：一個(gè)像素內(nèi)只包含一種地物（水體…）

混合像素：一個(gè)像素內(nèi)包含多種地物（草地=草+地）像素的空間特征：幾何位置及范圍——空間位置離散化像素的屬性特征：亮度值——灰度值離散化38特點(diǎn)：(與光學(xué)圖像相比)

便于計(jì)算機(jī)處理數(shù)字存儲(chǔ)方式

獲取、傳輸、分發(fā)等過(guò)程中沒有信息損失抽象性強(qiáng)（表示在計(jì)算機(jī)里是很抽象的“數(shù)據(jù)流”）數(shù)字形式表示，便于建立分析模型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)解譯和采用遙感圖像專家系統(tǒng)。遙感數(shù)字圖像39遙感數(shù)字圖像的表示方法二維數(shù)組表示：位置隱含（象素坐標(biāo)），屬性用亮度表示；遙感數(shù)字圖像根據(jù)波段分：二值數(shù)字圖像：[0-1]一個(gè)bit存儲(chǔ)單波段數(shù)字圖像：[0-255]一個(gè)字節(jié)（8位）彩色數(shù)字圖像：[0-255][0-255][0-255]三個(gè)數(shù)字層多波段數(shù)字圖像：[0-255]……[0-255]多個(gè)數(shù)字層40航空像片的數(shù)字化非數(shù)字式遙感圖像（通常為航空攝影像片），進(jìn)行數(shù)字圖像處理、解譯前，需轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像方法：黑白掃描/彩色掃描掃描時(shí)需注意：（1）掃描的空間分辨率一般300dpi（像片）/600dpi（負(fù)片）可滿足要求（2）灰度級(jí)：0-255（黑白）/RGB（彩色）41分辨率設(shè)置過(guò)程:（1）空間采樣（2）屬性量化如何設(shè)置分辨率42例：將一張1:50000的航空?qǐng)D像掃描成分辨率是2米的數(shù)字化圖(1pix=2m)。

1:50000lcm=500m1cm內(nèi)要有250個(gè)pixpix邊長(zhǎng)=1cm/250pix=0.004cm=0.001575inch(1cm=0.3937inch)635pix/inch43圖像直方圖用平面直角坐標(biāo)系表示一幅灰度范圍為0-n（0-255）的數(shù)字圖像像元灰度分布狀態(tài)，橫軸表示灰度級(jí)，縱軸表示某一灰度級(jí)（或范圍）的像元個(gè)數(shù)占像元總數(shù)的百分比。通過(guò)灰度直方圖可以直觀地了解圖像特征，以確定圖像增強(qiáng)方案并了解圖像增強(qiáng)后的效果44數(shù)字圖像直方圖：以每個(gè)像元為單位，表示圖像中各亮度值或亮度值區(qū)間像元出現(xiàn)的頻率的分布圖。直方圖的作用：直觀地了解圖像的亮度值分布范圍、峰值的位置、均值以及亮度值分布的離散程度。直方圖的曲線可以反映圖像的質(zhì)量差異。正態(tài)分布：反差適中，亮度分布均勻，層次豐富，圖像質(zhì)量高。偏態(tài)分布：圖像偏亮或偏暗，層次少，質(zhì)量較差。小結(jié)

圖像直方圖是描述圖像質(zhì)量的可視化圖表。在圖像處理中，可以通過(guò)調(diào)整圖像直方圖的形態(tài)，改善圖像顯示的質(zhì)量，以達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。45直方圖46圖像校正：包括輻射校正、幾何校正。增強(qiáng)處理：增強(qiáng)圖像中的有用信息，利于識(shí)別分析。包括彩色增強(qiáng)、直方圖增強(qiáng)、圖像運(yùn)算、鄰域增強(qiáng)、頻率域增強(qiáng)、信息融合等。圖像變換：消除干擾和濾掉噪聲，提高圖像質(zhì)量。信息提?。簣D像分類（監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類、模糊分類）、空間信息提取、光譜信息提取。數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容47輻射校正由于傳感器響應(yīng)特性和大氣的吸收、散射及其它隨機(jī)因素影響，導(dǎo)致圖像模糊失真，造成圖像分辨率和對(duì)比度相對(duì)下降。這些都需要通過(guò)輻射校正復(fù)原。包括：系統(tǒng)輻射校正、大氣校正4849系統(tǒng)輻射校正光學(xué)攝影機(jī)內(nèi)部輻射誤差校正鏡頭中心和邊緣透射光的強(qiáng)度不一致，造成圖像上不同位置的同一類地物有不同的灰度值。光電掃描儀內(nèi)部輻射誤差校正A）光電轉(zhuǎn)換誤差；B）探測(cè)器增益變化引起的誤差50大氣校正概念：消除主要由大氣散射、吸收引起的輻射誤差的處理過(guò)程。何時(shí)需要進(jìn)行大氣校正？定量信息提??；不同時(shí)相間的定量比較；不同波段間的運(yùn)算；51大氣校正方法公式法（較準(zhǔn)確）；簡(jiǎn)單的相對(duì)大氣校正方法：2回歸分析法；3直方圖校正法；52大氣影響的粗略校正（1）直方圖最小值去除法從圖像像元亮度值中減去一個(gè)輻射偏置量（LP），輻射偏置量等于圖像直方圖中最小的輻射亮度值。前提（假設(shè)）：水體（或陰影）等物體的灰度值為0，大氣散射導(dǎo)致圖像上這些物體的灰度值不為0（輻射偏置量）暗物體法（Dark-objectmethod）53（1）直方圖最小值去除法54（2）回歸分析法

原理：在遙感圖像上大山的陰影區(qū)或深大水體區(qū)域，各個(gè)波段的反射為零。同時(shí)，大氣散射主要影響短波部分，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波段幾乎不受影響，因此可用其校正其它波段數(shù)據(jù)。方法：在不受大氣影響的波段（如TM5或7）和待校正的某一波段圖像中，選擇一系列目標(biāo)，將每個(gè)目標(biāo)的兩個(gè)待比較的波段灰度值提取出來(lái)進(jìn)行回歸分析，建立線性回歸方程。Y：待校正波段的圖像亮度值X：不受大氣影響波段的圖像亮度值55(2)回歸分析法56公式法與衛(wèi)星掃描同步進(jìn)行野外光譜測(cè)量，將地面測(cè)量結(jié)果與衛(wèi)星影象對(duì)應(yīng)像元亮度值進(jìn)行回歸分析.回歸方程為：Ri=a+bCiLAi

=CiK+Lmin

，LAi

=a1Ri+b1K=（Lmax-Lmin）/CmaxLAi

為衛(wèi)星觀測(cè)值（輻射亮度，輻射度）Ri

為地面反射率Ci灰度值57回歸分析法原理：大氣散射主要影響短波部分，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波段幾乎不受影響，因此可用其校正其它波段數(shù)據(jù)。方法：在不受大氣影響的波段（如TM5或7）和待校正的某一波段圖像中，選擇一系列目標(biāo)，將每個(gè)目標(biāo)的兩個(gè)待比較的波段灰度值提取出來(lái)進(jìn)行回歸分析，建立線性回歸方程。Y：待校正波段的圖像亮度值X：不受大氣影響波段的圖像亮度值58回歸法分析法59直方圖校正方法直方圖校正方法：從圖像象元亮度值中減去一個(gè)輻射偏置量，輻射偏置量等于圖像直方圖中最小的亮度值；前提（假設(shè)）：水體（或陰影）等物體的灰度值為0，大氣散射導(dǎo)致圖像上這些物體的灰度值不為0（輻射偏置量）；暗物體法（Dark-objectmethod）；605.2.0基本術(shù)語(yǔ)圖像配準(zhǔn)—Registration圖像糾正（校正）--Rectification或者叫做Geo-referencing

地理參照.圖像地理編碼–Geo-coding圖像正射投影校正–Ortho-rectification地面控制點(diǎn)—GCPs(GroundControlPoints)最鄰近重采樣–Nearestneighborresampling雙線性重采樣–Bilinearresampling立方卷積重采樣—Cubicconvolutionresampling均方根誤差–RootMeanSquareError，RMSE615.2.1為何要進(jìn)行幾何校正？幾何畸變：遙感圖像的幾何位置上發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對(duì)應(yīng)不準(zhǔn)確，地物形狀不規(guī)則變化等變形。62遙感影像變形（幾何畸變）的原因：遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的影響：航高、航速、俯仰、翻滾、偏航。地形起伏的影響：產(chǎn)生像點(diǎn)位移。地球表面曲率的影響：一是像點(diǎn)位置的移動(dòng)；二是像元對(duì)應(yīng)于地面寬度不等，距星下點(diǎn)愈遠(yuǎn)畸變愈大，對(duì)應(yīng)地面長(zhǎng)度越長(zhǎng)。大氣折射的影響：產(chǎn)生像點(diǎn)位移。地球自轉(zhuǎn)的影響：產(chǎn)生影像偏離?？傊?，幾何畸變是：平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲等共同作用的結(jié)果。635.2.2幾何畸變校正基本思路：把存在幾何畸變的圖像，校正成符合某種地圖投影的圖像，且要找到新圖像中每一像元的亮度值。具體步驟

1）定位。計(jì)算校正后每一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)原圖中的位置

2）定量。計(jì)算每一點(diǎn)的亮度值計(jì)算方法1）建立兩圖像像元點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

2）求出原圖所對(duì)應(yīng)點(diǎn)的亮度：最近鄰法、雙線性內(nèi)插法、三次卷積內(nèi)插法。6465圖像灰度重采樣方法1)

最近鄰法：距離實(shí)際位置最近的像元的灰度值作為輸出圖像像元的灰度值；662）雙線性內(nèi)插法：以實(shí)際位置臨近的4個(gè)像元值，確定輸出像元的灰度值。公式為：圖像灰度重采樣方法673）三次卷積內(nèi)插法：以實(shí)際位置臨近的16個(gè)像元值，確定輸出像元的灰度值。公式為：PSF三次樣條函數(shù)sinc函數(shù)圖像灰度重采樣方法68控制點(diǎn)的選取數(shù)目的確定:數(shù)量應(yīng)當(dāng)超過(guò)多項(xiàng)式系數(shù)的個(gè)數(shù)（(n+1)*(n+2)/2）選擇的原則：易分辨、易定位的特征點(diǎn)：道路的交叉口、水庫(kù)壩址、河流彎曲點(diǎn)等特征變化大的地區(qū)應(yīng)多選些盡可能滿幅均勻選取5.2.2幾何畸變校正69數(shù)字圖像幾何校正過(guò)程糾正函數(shù)可有多種選擇：多項(xiàng)式方法、共線方程方法、隨機(jī)場(chǎng)內(nèi)插方法等。其中多項(xiàng)式方法的應(yīng)用最為普遍。70問題：幾何校正過(guò)程主要由哪兩個(gè)步驟組成？分別可采取哪些方法予以實(shí)現(xiàn)？Step1：變換后像元坐標(biāo)位置的計(jì)算Step2：變換后像元灰度值（亮度值、DN）的計(jì)算715.3數(shù)字圖像增強(qiáng)技術(shù)簡(jiǎn)介必要性：圖像目視效果不好、信息不突出、要進(jìn)行有用信息的自動(dòng)或半自動(dòng)識(shí)別提取時(shí)。

目的：提高圖像質(zhì)量、突出有用信息、為圖像判讀和進(jìn)一步分析處理服務(wù)。72常見數(shù)字圖像增強(qiáng)處理技術(shù)直方圖變換基于頻率域和空間域的濾波彩色變換（單波段假彩色密度分割，多波段。。。）圖像運(yùn)算多光譜變換數(shù)據(jù)融合73幾何校正幾何畸變：遙感圖像的幾何位置上發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對(duì)應(yīng)不準(zhǔn)確，地物形狀不規(guī)則變化等變形。幾何畸變是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲等作用的結(jié)果。74幾何校正從具有幾何變形的圖像中消除變形的過(guò)程。一般步驟：1確定校正方法2確定校正公式3驗(yàn)證校正方法4對(duì)原始輸入圖像進(jìn)行重采樣75遙感圖像幾何畸變來(lái)源誤差來(lái)源：內(nèi)部誤差：由于傳感器自身的性能、結(jié)構(gòu)等因素造成；外部誤差：傳感器以外的個(gè)因素造成，如地球曲率、地形起伏、地球旋轉(zhuǎn)等傳感器成像幾何形態(tài)影響傳感器外方位元素變化畸變地球自轉(zhuǎn)的影響地球曲率的影響其它……76傳感器成像幾何形態(tài)影響成像幾何特點(diǎn)：中心投影、全景投影、斜距投影、平行投影；全景投影：每條掃描線相當(dāng)于中心投影，掃描視場(chǎng)角越大，邊緣變形越大——全景畸變；斜距投影變形：側(cè)視雷達(dá)；77傳感器外方位元素變化畸變傳感器外方位元素變化：指決定遙感平臺(tái)姿態(tài)的6個(gè)自由度：三軸方向（X，Y，Z）和姿態(tài)角（，，），其中任何一個(gè)發(fā)生變化，都會(huì)給遙感圖像帶來(lái)不同變形，這種畸變是成像瞬間的綜合影響。對(duì)不同的傳感器，畸變可能不盡相同。航高、航速、俯仰、翻滾、偏航78中心投影傳感器外方位元素變化畸變79多中心投影例如MSS,TM等傳感器外方位元素變化畸變80地球自轉(zhuǎn)引起的誤差81地球曲率引起的誤差82遙感圖像幾何校正的原理包括光學(xué)校正和數(shù)字糾正數(shù)字糾正：通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像每個(gè)象元逐個(gè)地解析糾正處理，可以較精確改正線性和非線性變形誤差。包括兩個(gè)方面（基本環(huán)節(jié)）：（1）象元坐標(biāo)變換；（2）象元灰度值重新計(jì)算（重采樣）。83遙感圖像幾何校正的原理84數(shù)字圖像幾何糾正的主要處理過(guò)程準(zhǔn)備工作輸入原始數(shù)字影象建立糾正變換函數(shù)確定輸出影象范圍像元坐標(biāo)變換像元亮度值重采樣輸出糾正后的圖像準(zhǔn)備工作：圖像、地圖、大地測(cè)量資料、平臺(tái)軌道參數(shù)、傳感器參數(shù)、控制點(diǎn)的選擇；（具體內(nèi)容可選）糾正變換函數(shù)建立：輸入和輸出圖像間的坐標(biāo)變換關(guān)系；如多項(xiàng)式法、共線方程法等85坐標(biāo)變換確定原始圖像和糾正后圖像間的坐標(biāo)變換關(guān)系（x，y）——（u，v）（u行數(shù)，v列數(shù)，均為整數(shù)）有兩種方案：直接糾正方案：從原始圖像陣列出發(fā)，依次對(duì)其中每一個(gè)象元P（x，y）分別計(jì)算其在輸出（糾正后）圖像的坐標(biāo)P（X，Y），并計(jì)算P（X，Y）的灰度值;間接糾正方案：從空白圖像陣列出發(fā)，依次計(jì)算每個(gè)象元P（X，Y）在原始圖像中的位置P（x，y），然后把該點(diǎn)的灰度只依次計(jì)算后返送給P（X，Y）.

二者間并無(wú)本質(zhì)差別，互為逆變換86坐標(biāo)關(guān)系（xp，yp）（XP，YP）分別是任意一個(gè)像元在原始圖像和糾正后圖像中的坐標(biāo)。直接間接87坐標(biāo)變換88圖像灰度值的重采樣幾何校正過(guò)程中，由于校正前后圖像的像元大小可能變化、象元點(diǎn)位置的相對(duì)變化等，不能簡(jiǎn)單用原圖像象元灰度值代替輸出象元灰度值。對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)值可能不是整數(shù)因此，需要插值（重采樣）三種插值方法：最鄰近法、雙線性法、三次卷積法89最鄰近法（nearestneighbor）用距離投影點(diǎn)（采樣點(diǎn)）最近象元灰度值代替輸出象元灰度值簡(jiǎn)單、省時(shí)，保留原始圖像的值邊緣出現(xiàn)鋸齒狀90最鄰近法原理91最鄰近法優(yōu)點(diǎn)：1保留大量原始灰度值，沒有經(jīng)過(guò)平滑處理，對(duì)于區(qū)分植被類型、識(shí)別線性特征等有重要意義2簡(jiǎn)易、省時(shí)3分類前使用4適合于專題文件缺點(diǎn)：1鋸齒狀、不平滑2某些值重復(fù)、某些值丟失3對(duì)線性地物，可能出現(xiàn)不連續(xù)92原始圖像糾正后圖像（最鄰近插值）最鄰近法糾正效果93雙線性內(nèi)插法取(z，y)點(diǎn)周圍的4鄰點(diǎn)，在y方向(或x方向)內(nèi)插二次，再在x方向(或y方向)內(nèi)插一次，得到(x，y)點(diǎn)的亮度值f(x，y)，該方法稱雙線性內(nèi)插法.94雙線性（bilinear）優(yōu)點(diǎn)1較平滑，沒有鋸齒狀2與最鄰近法相比，空間信息更準(zhǔn)確些3常用于改變象元大小時(shí)，如數(shù)據(jù)融合缺點(diǎn)：象元值被平均化，某些地物邊緣更平滑，某些極值可能丟失95雙線性插值效果原始圖像糾正（雙線性插值）96三次卷積法（cubicconvolution）取與投影點(diǎn)鄰近的16個(gè)象元灰度值（4×4），計(jì)算輸出象元的灰度值取與計(jì)算點(diǎn)(x，y)則圍相鄰的16個(gè)點(diǎn)，與雙向線性內(nèi)插類似，可先在在某一入向上內(nèi)插，如先在x方向上，每4個(gè)值依次內(nèi)插4次，再根據(jù)這四個(gè)計(jì)算結(jié)果在y方向上內(nèi)插，得到f(x，y)。每一組4個(gè)樣點(diǎn)組成一個(gè)連續(xù)內(nèi)插函數(shù)。實(shí)際上是一種卷積運(yùn)算，也叫三次卷積內(nèi)插。97三次卷積法優(yōu)點(diǎn)：1與其它重采樣方法相比，均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差與原始象元的相一致2改變象元大小時(shí)使用（改變幅度更大時(shí)）3可以銳化圖像、平滑噪聲，實(shí)際的效應(yīng)與數(shù)據(jù)有關(guān)缺點(diǎn)：1數(shù)據(jù)的值可能被改變2計(jì)算費(fèi)時(shí)98原始圖像幾何糾正（三次卷積