遥感导论第四章张明华概念.ppt

第四章 遥感图像处理; 4.1 数字图像基础知识 一、光学图像与数字图像 （一）基本概念 早期的遥感技术通过摄影成像方法得到的像片称之为光学图像。能在计算机里存储、运算、显示和输出的图像称为数字图像。 遥感图像可以看成是由无数个很小的单元（像元）组成的，每个像元的明暗程度记录了成像瞬间的物体的电磁辐射强度。;图像的表示：;O;一幅图像表示为数字图像其实质是一个数字矩阵。;像元：坐标 数值;（二）图像数字化 一幅光学图像经过离散取样，转化为数字图像的过程即图像数字化。 图像数字化内容： （1）图像空间位置的数字化，即图像的空间取样。 （2）图像灰度的数字化，即指从图像灰度的连续变化中进行离散的采样，目前经常使用的灰度量度有2级，64级，128级，256级。 除光学图像可以数字化为数字图像外，更多的遥感图像源于传感器获得后直接的数字产品，如：SPOT,MSS,TM,ETM等航天遥感数字。;（三）灰度直方图 　　表示一幅数字图像像元灰度分布状态。;通过灰度直方图可以直观地了解图像增强的效果。;二、遥感图像处理的主要内容 1.图像校正：辐射校正、几何校正等； 2.增强处理：彩色增强、直方图增强、图像运算、多源信息融合等； 3.图像变换：消除干扰、滤掉噪声、提高图像的质量，如Ｋ－Ｌ变换等； 4.图像分类：非监督分类、监督分类等。; 4.2 图像辐射校正 一、图像辐射校正 （一）光学摄影机内部辐射误差校正 光学摄影机内部辐射误差主要是由镜头中心和边缘的透射光的强度不一致造成的，它使得在图像上不同位置的同一类地物有不同的灰度值。设原始图像灰度值g，校正的图像灰度g’,则有 g’=g/cosα α为像点成像时光线与主光轴夹角。;（二）光电扫描仪内部辐射误差的校正 两类误差： （1）光电转换误差； （2）探测器增益变化引起的误差。 消除方法： 楔校准处理方法 ;二、大气校正 消除由大气散射引起的辐射误差的处理过程。 （一）公式法 与卫星扫描同步进行野外波谱测试，将地面测量结果与卫星影像对应像元亮度值进行回归分析，回归方程为：;系数a为大气散射引起对辐射的干扰部分 a=SiLBi Si为系统增益因素；Lbi为大气路径辐射率； ;计算Lai时需要获得当时具体气象参数。 由前面的公式可得： ;（二）回归分析法 用长波数据来校正短波数。 在不受大气影响的波段（如TM5）和待校正的某一波段图像中，选择由最亮至最暗的一系列目标，将每一目标的两个待比较的波段灰度值提取出来进行回归分析。;a1,b1计算如下：;辐射回归分析图：;（三）直方图校正法 通过灰度直方图对比找出校正量。; 4.3 图像几何校正 一、遥感图像几何畸变来源 （1）遥感平台位置 和运动 状态变化 ;（2）地形起伏影响;（3）地球表面曲率的影响 ;（4）大气折射的影响 ;（5）地球自转的影响 ;二、遥感图像几何校正原理 包括光学校正和数字纠正两种方法。 数字纠正是对图像每个像元逐个地解析纠正处理，其包括两方面：一是像元坐标变换；二是像元灰度值重新计算（重采样）。 （一）坐标变换 首先要确定原始图像和纠正后图像之间的坐标变换关系。包括： 从原始图像阵列出发，依次对其中每一个像元分别计算其在输出（纠正后）图像的坐标，即： ;(二）输出图像的边界大小 1 、先求出原始图像四个角点（1, 2, 3, 4）在纠正后图像中的对应点（1’, 2’, 3’, 4’）的坐标（X1’,Y1’）(X2’,Y2’) (X3’,Y3’) (X4’,Y4’) 。;2、求出最大值和最小值（Xb、Yb和Xa、Ya）；;3、令地面上坐标（Yb、Xa）和(Ya、Yb)的点（图像左上角点）为输出图像的第一行第一列像元，以dx和dy划分网格，每个网格代表输出图像的一个像元，在它输出图像阵列中的位置为： X，Y为地面某网格中心的坐标值；I，J为该网格位于输出图像阵列中的行列序号；dx,dy为输出图像阵列像元的地面尺寸。 ;（三）数字图像灰度值的重采样 校正前后图像的分辨率变化、像元点位置相对变化引起输出图像阵列中的同名点灰度值变化。;1、最近邻法;2、双线性内插法;3、双三次卷积法;三、数字图像几何校正方法 有多项式纠正法和共线方程纠正法。前者较常用。 多项式纠正法的基本思想：回避成像的空间几何过程，而真接对图像变形的本身进行数学模拟。常用的二元齐次多项式纠正变换方程为：;多项式系数求出后，根据上述公式可以求解原始图像任一像元的坐标，并对图像灰度进行内插，获取某种投影的纠正图像。 一般选择最小控制点的数量为:(n+1)(n+2)/2, 为多项