1、14.1.1 4.1.1 顏色視覺顏色視覺光和顏色光和顏色 電磁波譜中電磁波譜中0.38-0.760.38-0.76 m m的波段能引起人的視覺，的波段能引起人的視覺，稱為稱為可見光可見光, , 簡稱光簡稱光 可見光加上紫外和紅外部分來自原子和分子的發可見光加上紫外和紅外部分來自原子和分子的發光輻射，稱為光學輻射光輻射，稱為光學輻射 -光學遙感光學遙感 光與色有什么不同？光與色有什么不同？ 光是色的源泉，色是光的表現。光是色的源泉，色是光的表現?！拔骞馐骞馐?4.1.1 顏色視覺顏色視覺(一一)亮度對比亮度對比 亮度對比：視場中對象與背景的亮度差與背景亮亮度對比：視場中對象與背景的亮度

2、差與背景亮度之比度之比 C=（L對象對象-L背景）背景）/L背景背景 選擇適宜的對象及背景的亮度，可以提高對比，選擇適宜的對象及背景的亮度，可以提高對比，從而提高視覺效果。從而提高視覺效果。 兩個或多個對象間的對比，即兩個或多個對象間的對比，即C= L對象對象/L對象對象3亮度對比例子亮度對比例子高度對比度合適亮度對比度過量44.1.1 顏色視覺（一）顏色視覺（一）顏色對比顏色對比 顏色對比：在視場中，相鄰區域的不同顏色相互影響。 受視覺影響很大 (所有顏色都是對某段波長有選擇地反射而對其它波長吸收的結果) 兩種顏色互相影響的結果，使每種顏色向其影響色的補色變化。兩種顏色的邊界，對比現象更加明

3、顯 在色度學中，當兩種顏色混合產生白色或灰色時，這兩種顏色稱為互補色。 綠是品紅的補色，藍是黃的補色 人眼能分辨一百多種不同顏色，彩色圖象能表現更豐富的信息量564.1.1 顏色視覺顏色視覺(二二)顏色的性質顏色的性質 顏色描述對遙感圖象很重要，顏色變換是遙感圖顏色描述對遙感圖象很重要，顏色變換是遙感圖象處理的重要方法。象處理的重要方法。 所有顏色都是對某段波長有選擇地反射而對其它所有顏色都是對某段波長有選擇地反射而對其它波長吸收的結果波長吸收的結果 顏色的性質由明度、色調、飽和度來描述顏色的性質由明度、色調、飽和度來描述 明度（Lightness, 強度, Intensity） 色調（Hue

4、） 飽和度(Saturation)74.1.1顏色視覺顏色視覺(二二)顏色的性質：顏色的性質：明明度度(Lightness) 明度：是人眼對光源或物體明亮程度的感覺。與明度：是人眼對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，明度受人的視覺感電磁波輻射亮度的概念不同，明度受人的視覺感受性和經驗影響。受性和經驗影響。 物體反射率越高，明度就越高。白比灰，黃比紅物體反射率越高，明度就越高。白比灰，黃比紅 光源：亮度越大，明度越高光源：亮度越大，明度越高 黑白圖象：灰度、灰階黑白圖象：灰度、灰階8灰度（明度）、灰階灰度（明度）、灰階94.1.1 顏色視覺顏色視覺(二二)顏色的性質：色顏色的

5、性質：色調調(Hue)色彩彼此間相互區分的特性。可見光波段的不同波色彩彼此間相互區分的特性?？梢姽獠ǘ蔚牟煌ㄩL刺激人眼產生了不同色彩（紅長刺激人眼產生了不同色彩（紅紫）的感覺。紫）的感覺。 從紅到紫是可見光譜上存在的顏色，每種顏色對從紅到紫是可見光譜上存在的顏色，每種顏色對應一個波長值，是應一個波長值，是光譜色光譜色。 有時刺激人眼的光波不是單一波長，而是有時刺激人眼的光波不是單一波長，而是一些波一些波長的組合長的組合，也可構成一些顏色，但它們找不到對，也可構成一些顏色，但它們找不到對應的波長值，不叫光譜色。應的波長值，不叫光譜色。104.1.1 顏色視覺顏色視覺(三三)顏色的性質：飽顏色的

6、性質：飽和度和度(Saturation) 彩色純潔的程度，即光譜中波長段是否窄，頻率是否單一彩色純潔的程度，即光譜中波長段是否窄，頻率是否單一的表示。對于光源，發出的若是單色光就是最飽和的彩的表示。對于光源，發出的若是單色光就是最飽和的彩色，如激光。對于物體顏色，如果物體對光譜反射性有很色，如激光。對于物體顏色，如果物體對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。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中混有許多其它波長的如果光源或物體反射光在某種波長中混有許多其它波長的光或混有白光則飽和度變低。光或混有白光則飽和度變低。 黑白色只用明度描述，不用色

7、調、飽和度描述。黑白色只用明度描述，不用色調、飽和度描述。11彩色彩色 IH S124.1.1 顏色視覺（三）顏色視覺（三）顏色立體（球顏色立體（球形）形） 球形明度球形明度-色度色度-飽和度色彩坐標系飽和度色彩坐標系 垂直坐標軸代表亮度垂直坐標軸代表亮度 圓周代表色度，色度值從紅色中點處的圓周代表色度，色度值從紅色中點處的0開始，開始，沿著球體圓周的逆時針方向增加沿著球體圓周的逆時針方向增加 飽和度描述了色彩的純度飽和度描述了色彩的純度134.1.1 顏色視覺（三）顏色視覺（三）顏色立體（錐顏色立體（錐形）形）中間垂直軸代表明度，中間水平面的圓周代表色調、圓周上的半徑大中間垂直軸代表明度，中

8、間水平面的圓周代表色調、圓周上的半徑大小代表飽和度小代表飽和度144.1.1 顏色視覺（三）顏色視覺（三）顏色立體顏色立體(孟孟賽爾顏色立體賽爾顏色立體)154.1.2 加色法與減色法加色法與減色法(一一)：顏色相加原：顏色相加原理理 三原色：若三種顏色，其中的任一種都不能由其三原色：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生，三種顏色按一定比例余二種顏色混合相加產生，三種顏色按一定比例混合，可以形成各種色調的顏色，則稱之為三原混合，可以形成各種色調的顏色，則稱之為三原色。實驗證明，紅、綠、藍三種顏色是最優的三色。實驗證明，紅、綠、藍三種顏色是最優的三原色。原色。 由三原色混合，

9、可以產生其他顏色，稱為加色由三原色混合，可以產生其他顏色，稱為加色法?；パa色：若兩種顏色混合產生白色或灰色法?；パa色：若兩種顏色混合產生白色或灰色 , 這兩種顏色就稱為互補色。這兩種顏色就稱為互補色。16174.1.2 加色法與減色法加色法與減色法(二二)：色度圖：色度圖顏色相加的原理可以用色度圖來表現，比加色法示意圖更接近實際情顏色相加的原理可以用色度圖來表現，比加色法示意圖更接近實際情況。因為每種波長的光都可以用紅綠藍三原色相加產生。況。因為每種波長的光都可以用紅綠藍三原色相加產生。對任何一種顏色的光，當匹配的各波長光譜能量相同（等能光譜）對任何一種顏色的光，當匹配的各波長光譜能量相同（等

10、能光譜）時，都可以推算出其所需要的紅綠藍三原色的數量值。時，都可以推算出其所需要的紅綠藍三原色的數量值。所有光譜色混合時，即形成等能光譜中的白光，且白光時由相同數量所有光譜色混合時，即形成等能光譜中的白光，且白光時由相同數量的紅綠藍三原色組成。的紅綠藍三原色組成。設光的總能量為設光的總能量為1，則白光由三原色各，則白光由三原色各1/3構成，即紅構成，即紅=綠綠=藍藍=1/3白，白，紅紅+綠綠+藍藍=白白根據上述原理，設計了色度圖根據上述原理，設計了色度圖18 左圖代表色度圖上的色左圖代表色度圖上的色彩分布彩分布 其中，其中，x: 紅色的比例；紅色的比例； y: 綠色的比例；藍色比綠色的比例；藍

11、色比例可由例可由x+y+z=1導出導出 弧形曲線代表光譜，線弧形曲線代表光譜，線上每一點代表一種波長上每一點代表一種波長（nm）和光譜顏色，）和光譜顏色，曲線曲線包圍的部分及直包圍的部分及直線部分代表非光譜線部分代表非光譜色。色。19色度圖可以粗略推算兩種色度圖可以粗略推算兩種顏色相混合得到的中間顏色相混合得到的中間色，色，M和和N兩種顏色按照兩種顏色按照一定比例合成，一定能得一定比例合成，一定能得到到MN連線上的中間色連線上的中間色K（只要比例合適，（只要比例合適，MN上上其他的點也可得到）其他的點也可得到）連接連接C點與色度圖曲線內點與色度圖曲線內的一點，可得該點的光的一點，可得該點的光譜

12、，例如連接譜，例如連接C與與K，可，可得得K點的光譜色點的光譜色(0.573um)該點距離該點距離C點的遠近反映點的遠近反映了了C點的飽和度點的飽和度過過C點的直線與邊緣交于點的直線與邊緣交于兩個點，則兩個點對應的兩個點，則兩個點對應的顏色一定是互補色，兩者顏色一定是互補色，兩者混合可產生白光?；旌峡僧a生白光。204.1.2加色法與減色法加色法與減色法(三三)：減色法：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。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顏料本身的色彩是由于本身選擇性地吸收

13、了入射自然光中一定波長的光，反射出未被吸收的色光而呈現出本身的色一定波長的光，反射出未被吸收的色光而呈現出本身的色彩。彩。 例如，黃色顏料是由于本身吸收了自然光中的藍色光，反例如，黃色顏料是由于本身吸收了自然光中的藍色光，反射出未被吸收的紅光和綠光疊加混合的結果；品紅顏料是射出未被吸收的紅光和綠光疊加混合的結果；品紅顏料是由于吸收了自然光中的綠光，反射出紅光和藍光相加的結由于吸收了自然光中的綠光，反射出紅光和藍光相加的結果；同樣，青顏料是由于吸收了自然光中的紅光成分，反果；同樣，青顏料是由于吸收了自然光中的紅光成分，反射藍光與綠光的結果。射藍光與綠光的結果。214.1.2加色法與減色法加色法與

14、減色法(三三)：減法三原色 減法三原色：指加法三原色的補色，即黃、品紅和青色。減法三原色：指加法三原色的補色，即黃、品紅和青色。用白光由紅、綠、藍三色組成這種理想模型來理解，可以用白光由紅、綠、藍三色組成這種理想模型來理解，可以認為黃色，是減去藍色的的紅綠組合；同樣地，品紅色是認為黃色，是減去藍色的的紅綠組合；同樣地，品紅色是減去綠色的紅藍組合，青色是減去紅色的藍綠組合。這減去綠色的紅藍組合，青色是減去紅色的藍綠組合。這樣，黃、品紅、青便是減色法的三原色。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，由于光線依次通過減紅、減將彩色涂料的三色疊加時，由于光線依次通過減紅、減綠、減

15、藍層就成黑色。只有當涂料濃度不夠，減色不徹底綠、減藍層就成黑色。只有當涂料濃度不夠，減色不徹底時才會出現灰白色，但這仍是減色法而不是加色法。時才會出現灰白色，但這仍是減色法而不是加色法。22補充：遙感數字圖像的表現形式補充：遙感數字圖像的表現形式黑黑白、彩色白、彩色 遙感影像常以照片（或數字影像）來表現遙感影像常以照片（或數字影像）來表現: 單波段或全色波段表現為單波段或全色波段表現為黑白圖像黑白圖像， 三波段組合表現為三波段組合表現為彩色影像彩色影像 彩色：彩色： 真彩色真彩色(true color)：（三波段組合）：（三波段組合） 假彩色假彩色(false color)：（三波段組合）：（

16、三波段組合） 偽彩色偽彩色(pseudo color) 偽彩色 (pseudocolor): 灰度圖像的彩色表示或顯示23單波段單波段三波段三波段241. 數字圖像基礎2. 圖像輻射校正3. 幾何校正原理與方法4. 圖像增強處理25數字圖像概念：指能夠被計算機存儲、處理和使用的圖像 ?！半x散化”、二維矩陣是數字圖像的特點，每個像元的取值是圖像連續變化的灰度的離散整數值。26數字圖像數字圖像 數字圖像的性質與特點數字圖像的性質與特點 什么是數字圖像？什么是數字圖像？ 模擬圖像：普通像片那樣的灰度級及顏色連續變化的圖像 數字圖像：而是以數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，

17、以各個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行數字化的圖像。 把前一部分的空間離散化處理叫把前一部分的空間離散化處理叫采樣采樣（sampling），）， 而 后 一 部 分 的 亮 度 值 的 離 散 化 處 理 叫而 后 一 部 分 的 亮 度 值 的 離 散 化 處 理 叫 量 化量 化（quantization），）， 以 上 兩 種 過 程 結 合 起 來 叫 圖 像 的以 上 兩 種 過 程 結 合 起 來 叫 圖 像 的 數 字 化數 字 化（digitization）。）。 27 數字圖像又稱數字化圖像，是一種以二維數組數字圖像又稱數字化圖像，是一種以二維數組（

18、矩陣）形式表示的圖像?；蛘叻Q為相應區域（矩陣）形式表示的圖像?；蛘叻Q為相應區域內地物電磁輻射強度的二維分布。內地物電磁輻射強度的二維分布。 該數組由對連續變化的空間圖像作等間距抽樣該數組由對連續變化的空間圖像作等間距抽樣所產生的抽樣點所產生的抽樣點像元（像素）組成。像元（像素）組成。 28采樣采樣采樣的原理29量化量化量化的概念30 像元的量值，通常為抽樣區間內連續變化的景像元的量值，通常為抽樣區間內連續變化的景物的均值化量值，一般為亮度值或灰度值，它物的均值化量值，一般為亮度值或灰度值，它們的最大、最小值區間代表該數字圖像的動態們的最大、最小值區間代表該數字圖像的動態范圍。范圍。 31 0=

19、f(x, y)=G x belong to 0, xmax, y belong to 0, ymax 式中式中, G為灰度值的上界為灰度值的上界. 因此因此, 一幅圖像可用一幅圖像可用M(行行)N(列列)的矩陣函數表示的矩陣函數表示: 1 2 7 12 34 56 3 4 56 12 3 4 23 23 5 6 8 9 45 8 6 5 12 6 45 34 5 34 34 23 9 9 23 34 34 5 6 45 67 5632 在遙感圖像處理中在遙感圖像處理中, 既需要將光學圖像轉換為數既需要將光學圖像轉換為數字圖像進行計算機處理字圖像進行計算機處理,也需要將處理后的數字圖也需要將處理

20、后的數字圖像變成光學圖像輸出。光學圖像為模擬量，數字像變成光學圖像輸出。光學圖像為模擬量，數字圖像又稱數字量，它們之間的轉換稱模圖像又稱數字量，它們之間的轉換稱模/數轉換，數轉換，記作記作A/D, 反之稱數反之稱數/模轉換，記模轉換，記D/A 33 以一景以一景Landsat 4 或或5的的TM數字圖像為例，共數字圖像為例，共7個波段，其中個波段，其中6個波段有個波段有6166行，行，6166列，列，代表地面約代表地面約185 km x 185 km 的范圍。每一個的范圍。每一個波段約有波段約有6166x6166=38M個像元，則個像元，則7個波段個波段共共(6x38M)+24M = 252M

21、個像元，即需要個像元，即需要252M字節存儲空間才能存下一景全部的字節存儲空間才能存下一景全部的TM數數據。據。34 遙感衛星地面站（氣象衛星接受站）提供計算兼容遙感衛星地面站（氣象衛星接受站）提供計算兼容的數字磁帶，輸入計算機圖像處理系統，形成數字的數字磁帶，輸入計算機圖像處理系統，形成數字圖像。圖像。 記錄在膠片上的影像可在專用設備上進行數字記錄在膠片上的影像可在專用設備上進行數字化。也可以使用膠片，即透明正片，用一束強度固化。也可以使用膠片，即透明正片，用一束強度固定的光束掃描，透射光用光電增強管進行量度，通定的光束掃描，透射光用光電增強管進行量度，通過抽樣和量化而成為一連串的數字，可以

22、存儲在磁過抽樣和量化而成為一連串的數字，可以存儲在磁盤上或記錄磁帶上，成為數字圖像文件。盤上或記錄磁帶上，成為數字圖像文件。 35數字圖像的性質與特點數字圖像的性質與特點 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，因此，不同傳感器提供的有效量量化的級數，因此，不同傳感器提供的有效量化的級數是不同的。化的級數是不同的。傳感器類型傳感器類型衛星名稱衛星名稱有效量化級數有效量化級數信息量信息量/bitMSSLandsat646TMLandsat2568HRV(S)Spot2568HRV(PA)Spot646AVHRRNOAA102410常用的遙感數字

23、圖像有效量化級數。36數字圖像數字圖像373839特點：(與光學圖像相比) 便于計算機處理 數字存儲方式 獲取、傳輸、分發等過程中沒有信息損失 抽象性強（表示在計算機里是很抽象 的“數據流”） 數字形式表示，便于建立分析模型，進行計算機解譯和采用遙感圖像專家系統。40二維數組表示：位置隱含（象素坐標），屬性用亮度表示；遙感數字圖像根據波段分： 二值數字圖像：0-1 一個bit存儲 單波段數字圖像：0-255 一個字節（8位） 彩色數字圖像： 0-255 0-2550-255 三個數字層 多波段數字圖像：0-255 0-255 多個數字層41非數字式遙感圖像（通常為航空攝影像片），進行數字圖像處

24、理、解譯前，需轉換為數字圖像方法：黑白掃描/彩色掃描掃描時需注意：（1）掃描的空間分辨率 一般300dpi（像片）/ 600dpi（負片）可滿足要求（2）灰度級：0-255（黑白）/ RGB（彩色）42分辨率設置過程: （1）空間采樣 （2）屬性量化如何設置分辨率43例：將一張1:50000的航空圖像掃描成分辨率是2米的數字化圖(1pix=2m) 。l 1:50000 lcm=500m 1cm內要有250個pix l pix邊長=1cm/250pix=0.004cm=0.001575inch (1cm=0.3937inch) 635pix/inch44圖像直方圖圖像直方圖 用平面直角坐標系表示

25、一幅灰度范圍為0-n（0-255）的數字圖像像元灰度分布狀態，橫軸橫軸表示灰度級，縱軸縱軸表示某一灰度級（或范圍）的像元個數占像元總數的百分比。 通過灰度直方圖可以直觀地了解圖像特征，以確定圖像增強方案并了解圖像增強后的效果45數字圖像直方圖：以每個像元為單位，表示圖像中各亮度值或以每個像元為單位，表示圖像中各亮度值或亮度值區間像元出現的頻率的分布圖。亮度值區間像元出現的頻率的分布圖。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量差異?？?/p>

26、以反映圖像的質量差異。正態分布：反差適中，亮度分布均勻，層次豐富，圖像正態分布：反差適中，亮度分布均勻，層次豐富，圖像質量高。質量高。偏態分布：圖像偏亮或偏暗，層次少，質量較差。偏態分布：圖像偏亮或偏暗，層次少，質量較差。小結 46直方圖直方圖47l圖像校正：包括輻射校正、幾何校正。l增強處理：增強圖像中的有用信息，利于識別分析。 包括彩色增強、直方圖增強、圖像運算、鄰域增強、頻率彩色增強、直方圖增強、圖像運算、鄰域增強、頻率域增強、信息融合域增強、信息融合等。l圖像變換：消除干擾和濾掉噪聲，提高圖像質量。l信息提取：圖像分類（監督分類、非監督分類、神經網絡分類、模糊分類）、空間信息提取、光譜

27、信息提取。數字圖像處理的主要內容48輻射校正輻射校正l 由于由于傳感器傳感器響應特性和響應特性和大氣大氣的吸收、散射及其它的吸收、散射及其它隨機因素影響，導致圖像模糊失真，造成圖像分隨機因素影響，導致圖像模糊失真，造成圖像分辨率和對比度相對下降。這些都需要通過輻射校辨率和對比度相對下降。這些都需要通過輻射校正復原。正復原。l 包括：包括：系統輻射校正、大氣校正系統輻射校正、大氣校正4950系統輻射校正系統輻射校正l光學攝影機內部輻射誤差校正鏡頭中心和邊緣透射光的強度不一致，造成圖像上不同位置的同一類地物有不同的灰度值。l光電掃描儀內部輻射誤差校正A）光電轉換誤差；B）探測器增益變化引起的誤差5

28、1大氣校正大氣校正概念：消除主要由大氣散射、吸收引起的輻射誤差的處理過程。l何時需要進行大氣校正？定量信息提?。徊煌瑫r相間的定量比較；不同波段間的運算；52大氣校正方法大氣校正方法1 公式法（較準確）；簡單的相對大氣校正方法：2 回歸分析法；3 直方圖校正法；53大氣影響的粗略校正大氣影響的粗略校正 （1）直方圖最小值去除法）直方圖最小值去除法 從圖像像元亮度值中減去一個輻射偏置量（從圖像像元亮度值中減去一個輻射偏置量（LP），輻射偏），輻射偏置量等于圖像直方圖中最小的輻射亮度值。置量等于圖像直方圖中最小的輻射亮度值。前提（假設）：水體（或陰影）等物體的灰度值為前提（假設）：水體（或陰影）等物

29、體的灰度值為0，大氣，大氣散射導致圖像上這些物體的灰度值不為散射導致圖像上這些物體的灰度值不為0（輻射偏置量）（輻射偏置量） 暗物體法（暗物體法（Dark-object method）54（1）直方圖最小值去除）直方圖最小值去除法法55（2）回歸分析法）回歸分析法 原理：在遙感圖像上大山的陰影區或深大水體原理：在遙感圖像上大山的陰影區或深大水體區域，各個波段的反射為零。同時，大氣散射區域，各個波段的反射為零。同時，大氣散射主要影響短波部分，波長較長的波段幾乎不受主要影響短波部分，波長較長的波段幾乎不受影響，因此可用其校正其它波段數據。影響，因此可用其校正其它波段數據。 方法：在不受大氣影響的波

30、段（如方法：在不受大氣影響的波段（如TM5或或7）和待校正的某一波段圖像中，選擇一系列目和待校正的某一波段圖像中，選擇一系列目標，將每個目標的兩個待比較的波段灰度值提標，將每個目標的兩個待比較的波段灰度值提取出來進行回歸分析，建立線性回歸方程。取出來進行回歸分析，建立線性回歸方程。XbaYY Y：待校正波段的圖像亮度值：待校正波段的圖像亮度值X X：不受大氣影響波段的圖像亮度值：不受大氣影響波段的圖像亮度值56(2)回歸分析法回歸分析法57公式法與衛星掃描同步進行野外光譜測量，將地面測量結果與衛星影象對應像元亮度值進行回歸分析.回歸方程為：Ri = a+bCiLAi =CiK+Lmin ， L

31、Ai = a1Ri +b1K=（Lmax-Lmin）/CmaxLAi 為衛星觀測值（輻射亮度，輻射度）Ri 為地面反射率Ci灰度值58回歸分析法回歸分析法l 原理：大氣散射主要影響短波部分，波長較長的波段幾乎不受影響，因此可用其校正其它波段數據。l 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，將每個目標的兩個待比較的波段灰度值提取出來進行回歸分析，建立線性回歸方程。XbaYY：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59回歸法分析法回歸法分析法7TMbiaiTMi60直方圖校正方法直方圖校正方法l 直方圖校正方法： 從圖像象元亮度值中減去一

32、個輻射偏置量，輻射偏置量等于圖像直方從圖像象元亮度值中減去一個輻射偏置量，輻射偏置量等于圖像直方圖中最小的亮度值；圖中最小的亮度值； 前提（假設）：水體（或陰影）等物體的灰度值為前提（假設）：水體（或陰影）等物體的灰度值為0，大氣散射導致，大氣散射導致圖像上這些物體的灰度值不為圖像上這些物體的灰度值不為0（輻射偏置量）；（輻射偏置量）； 暗物體法暗物體法（Dark-object method）；）；615.2.0 基本術語基本術語 圖像配準圖像配準Registration 圖像糾正（校正）圖像糾正（校正）-Rectification 或者叫做或者叫做 Geo-referencing 地理參照地

33、理參照. 圖像地理編碼圖像地理編碼 Geo-coding 圖像正射投影校正圖像正射投影校正 Ortho-rectification 地面控制點地面控制點GCPs (Ground Control Points) 最鄰近重采樣最鄰近重采樣 Nearest neighbor resampling 雙線性重采樣雙線性重采樣 Bilinear resampling 立方卷積重采樣立方卷積重采樣Cubic convolution resampling 均方根誤差均方根誤差 Root Mean Square Error，RMSE625.2.1 為何要進行幾何校正？ 幾何畸變：遙感圖像的幾何位置上發生變化，產

34、生幾何畸變：遙感圖像的幾何位置上發生變化，產生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應不準諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應不準確，地物形狀不規則變化等變形。確，地物形狀不規則變化等變形。63遙感影像變形（幾何畸變）的原因：遙感影像變形（幾何畸變）的原因：遙感平臺位置和運動狀態變化的影響：遙感平臺位置和運動狀態變化的影響： 航高、航速、航高、航速、俯仰、翻滾、偏航。俯仰、翻滾、偏航。地形起伏的影響：產生像點位移。地形起伏的影響：產生像點位移。地球表面曲率的影響：一是像點位置的移動；二是像地球表面曲率的影響：一是像點位置的移動；二是像元對應于地面寬度不等，距星下點愈遠畸變愈大，對元對應于地面寬

35、度不等，距星下點愈遠畸變愈大，對應地面長度越長。應地面長度越長。大氣折射的影響：產生像點位移。大氣折射的影響：產生像點位移。地球自轉的影響：產生影像偏離。地球自轉的影響：產生影像偏離。p總之，幾何畸變是：平移、縮放、旋轉、偏扭、彎曲總之，幾何畸變是：平移、縮放、旋轉、偏扭、彎曲等共同作用的結果。等共同作用的結果。645.2.2 幾何畸變校正p基本思路：把存在幾何畸變的圖像，校正成符合某種地圖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。投影的圖像，且要找到新圖像中每一像元的亮度值。p具體步驟 1 1）定位。計算校正后每一點所對應原圖中的位置）定位。計算校

36、正后每一點所對應原圖中的位置 2 2）定）定量。計算每一點的亮度值量。計算每一點的亮度值p計算方法 1 1）建立兩圖像像元點之間的對應關系；）建立兩圖像像元點之間的對應關系； 2 2）求出原圖所對應點的亮度：最近鄰法、雙）求出原圖所對應點的亮度：最近鄰法、雙 線性內插法、三次卷積內插法。線性內插法、三次卷積內插法。6566圖像灰度重采樣方法1) 最近鄰法：最近鄰法：距離實際位置最近的像元的灰度值作為輸出圖像像元的灰度值；672）雙線性內插法雙線性內插法：以實際位置臨近的4個像元值，確定輸出像元的灰度值。公式為： 4141432144332211,iiiiinmpgpppppgpgpgpgpg）

37、（ G2 G3 G4 G1 圖像灰度重采樣方法683）三次卷積內插法：三次卷積內插法：以實際位置臨近的16個像元值，確定輸出像元的灰度值。公式為： 161161,iiiiinmpgpg）（ PSF 三次樣條函數 sinc函數圖像灰度重采樣方法69p控制點的選取1. 數目的確定:數量應當超過多項式系數的個數（(n+1)*(n+2)/2）2. 選擇的原則：易分辨、易定位的特征點：道路的交叉口、水庫壩址、河流彎曲點等特征變化大的地區應多選些盡可能滿幅均勻選取5.2.2 幾何畸變校正70數字圖像幾何校正過程糾正函數可有多種選擇：多項式方法、共線方程方法、隨機場內插方法等。其中多項式方法的應用最為普遍。

38、 準準備備 工工作作 輸輸入入原原始始圖圖像像 建建立立校校正正函函數數 確確定定輸輸出出圖圖像像的的范范圍圍 逐逐個個像像元元進進行行幾幾何何變變化化 灰灰度度的的重重采采樣樣 輸輸出出校校正正后后的的圖圖像像 效效果果 評評價價 71 問題：幾何校正過程主要由哪兩個步驟組成？分問題：幾何校正過程主要由哪兩個步驟組成？分別可采取哪些方法予以實現？別可采取哪些方法予以實現？Step1：變換后像元坐標位置的計算：變換后像元坐標位置的計算Step2：變換后像元灰度值（亮度值、：變換后像元灰度值（亮度值、DN）的計算）的計算725.3 數字圖像增強技術簡介 必要性：圖像目視效果不好、信息不突出、要進

39、必要性：圖像目視效果不好、信息不突出、要進行有用信息的自動或半自動識別提取時。行有用信息的自動或半自動識別提取時。 目的：提高圖像質量、突出有用信息、為圖像判目的：提高圖像質量、突出有用信息、為圖像判讀和進一步分析處理服務。讀和進一步分析處理服務。73常見數字圖像增強處理技術 直方圖變換直方圖變換 基于頻率域和空間域的濾波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。）彩色變換（單波段假彩色密度分割，多波段。） 圖像運算圖像運算 多光譜變換多光譜變換 數據融合數據融合74幾何校正 幾何畸變：遙感圖像的幾何位置上發生變化，產幾何畸變：遙感圖像的幾何位置上發生變化，產生諸如行列

40、不均勻，像元大小與地面大小對應不生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應不準確，地物形狀不規則變化等變形。準確，地物形狀不規則變化等變形。 幾何畸變是平移、縮放、旋轉、偏扭、彎曲等作幾何畸變是平移、縮放、旋轉、偏扭、彎曲等作用的結果。用的結果。75幾何校正幾何校正從具有幾何變形的圖像中消除變形的過程。一般步驟：1 確定校正方法2 確定校正公式3 驗證校正方法4 對原始輸入圖像進行重采樣76遙感圖像幾何畸變來源遙感圖像幾何畸變來源誤差來源：l 內部誤差：由于傳感器自身的性能、結構等因素造成；l 外部誤差：傳感器以外的個因素造成，如地球曲率、地形起伏、地球旋轉等 傳感器成像幾何形態影響 傳感器外方

41、位元素變化畸變 地球自轉的影響 地球曲率的影響 其它77傳感器成像幾何形態影響傳感器成像幾何形態影響l 成像幾何特點：成像幾何特點：中心投影、全景投影、斜距投影、平行投影；中心投影、全景投影、斜距投影、平行投影；l 全景投影：每條掃描線相當于中心投影，掃描視場角越全景投影：每條掃描線相當于中心投影，掃描視場角越大，邊緣變形越大大，邊緣變形越大全景畸變；全景畸變；l 斜距投影變形：側視雷達；斜距投影變形：側視雷達；78傳感器外方位元素變化畸變傳感器外方位元素變化畸變l 傳感器外方位元素變化：指決定遙感平臺姿態的6個自由度：三軸方向（X，Y，Z）和姿態角（，），其中任何一個發生變化，都會給遙感圖像

42、帶來不同變形，這種畸變是成像瞬間的綜合影響。對不同的傳感器，畸變可能不盡相同。l 航高、航速、俯仰、翻滾、偏航79中心投影中心投影傳感器外方位元素變化畸變傳感器外方位元素變化畸變80多中心投影多中心投影例如MSS,TM等傳感器外方位元素變化畸變傳感器外方位元素變化畸變81地球自轉引起的誤差地球自轉引起的誤差82地球曲率引起的誤差地球曲率引起的誤差83遙感圖像幾何校正的原理遙感圖像幾何校正的原理l 包括光學校正和數字糾正包括光學校正和數字糾正l 數字糾正數字糾正：通過計算機對圖像每個象元逐個地解析糾正處：通過計算機對圖像每個象元逐個地解析糾正處理，可以較精確改正線性和非線性變形誤差。理，可以較精

43、確改正線性和非線性變形誤差。l 包括兩個方面（基本環節）：包括兩個方面（基本環節）： （1 1）象元坐標變換；象元坐標變換； （2 2）象元灰度值重新計算（重采樣）。）象元灰度值重新計算（重采樣）。84遙感圖像幾何校正的原理遙感圖像幾何校正的原理85數字圖像幾何糾正的主要處理過程數字圖像幾何糾正的主要處理過程準備工作輸入原始數字影象建立建立糾正糾正變換變換函數函數確定確定輸出輸出影象影象范圍范圍像元像元坐標坐標變換變換像元像元亮度亮度值重值重采樣采樣輸出糾正后的圖像準備工作準備工作：圖像、地圖、大地測量資料、平臺軌道參數、傳感器參數、控制點的選擇；（具體內容可選）糾正變換函數建立糾正變換函數建

44、立：輸入和輸出圖像間的坐標變換關系；如多項式法、共線方程法等86坐標變換坐標變換確定原始圖像和糾正后圖像間的坐標變換關系（x， y）（u， v）（u行數， v列數， 均為整數）有兩種方案：直接糾正方案直接糾正方案：從原始圖像陣列出發，依次對 其中每一個象元P（x，y）分別計算其在輸出（糾正后）圖像的坐標P（X，Y），并計算P（X，Y）的灰度值;間接糾正方案間接糾正方案：從空白圖像陣列出發，依次計算每個象元P（X，Y）在原始圖像中的位置P（x，y），然后把該點的灰度只依次計算后返送給P（X，Y）. 二者間并無本質差別，互為逆變換87坐標關系坐標關系),(ppXpyxFX ),(ppYpyxFY

45、),(PPxpYXfx ),(PPypYXfy （xp ，yp）（XP，YP）分別是任意一個像元在原始圖像和糾正后圖像中的坐標。直接間接88坐標變換坐標變換89圖像灰度值的重采樣圖像灰度值的重采樣l 幾何校正過程中，由于校正前后圖像的像元大小可能變幾何校正過程中，由于校正前后圖像的像元大小可能變化、象元點位置的相對變化等，不能簡單用原圖像象元灰化、象元點位置的相對變化等，不能簡單用原圖像象元灰度值代替輸出象元灰度值。度值代替輸出象元灰度值。l 對應的坐標值可能不是整數對應的坐標值可能不是整數l 因此，需要插值（重采樣）因此，需要插值（重采樣）l 三種插值方法：三種插值方法：最鄰近法、雙線性法、

46、三次卷積法最鄰近法、雙線性法、三次卷積法90最鄰近法（最鄰近法（nearest neighbor）l 用距離投影點（采樣點）最近象元灰度值代替用距離投影點（采樣點）最近象元灰度值代替輸出象元灰度值輸出象元灰度值l 簡單、省時，保留原始圖像的值簡單、省時，保留原始圖像的值l 邊緣出現鋸齒狀邊緣出現鋸齒狀91最鄰近法原理最鄰近法原理92最鄰近法最鄰近法l 優點：優點： 1 保留大量原始灰度值，保留大量原始灰度值，沒有經過平滑處理，對沒有經過平滑處理，對于區分植被類型、識別于區分植被類型、識別線性特征等有重要意義線性特征等有重要意義 2 簡易、省時簡易、省時 3 分類前使用分類前使用 4 適合于專題

47、文件適合于專題文件93原始圖像糾正后圖像（最鄰近插值）最鄰近法糾正效果最鄰近法糾正效果94雙線性內插法雙線性內插法 取取(z，y)點周圍的點周圍的4鄰點，在鄰點，在y方向方向(或或x方向方向)內插內插二次，再在二次，再在x方向方向(或或y方向方向)內插一次，得到內插一次，得到(x，y)點的亮度值點的亮度值f(x，y)，該方法稱雙線性內插法，該方法稱雙線性內插法.95雙線性（雙線性（bilinear）l 優點優點 1 較平滑，沒有鋸較平滑，沒有鋸齒狀齒狀 2 與最鄰近法相與最鄰近法相比，空間信息更準比，空間信息更準確些確些 3 常用于改變象元常用于改變象元大小時，如數據融大小時，如數據融合合l缺

48、點：缺點：象元值被平均化，某象元值被平均化，某些地物邊緣更平滑，某些地物邊緣更平滑，某些極值可能丟失些極值可能丟失96雙線性插值效果原始圖像糾正（雙線性插值）97三次卷積法（三次卷積法（cubic convolution）l 取與投影點鄰近的取與投影點鄰近的16個象元灰度值（個象元灰度值（44） ，計算輸，計算輸出象元的灰度值出象元的灰度值 取與計算點(x，y)則圍相鄰的16個點，與雙向線性內插類似，可先在在某一入向上內插，如先在x方向上，每4個值依次內插4次，再根據這四個計算結果在y方向上內插，得到f(x，y)。每一組4個樣點組成一個連續內插函數。實際上是一種卷積運算，也叫三次卷積內插。98

49、三次卷積法三次卷積法l 優點：優點： 1 與其它重采樣方法相比，均與其它重采樣方法相比，均值和標準偏差與原始象元的相值和標準偏差與原始象元的相一致一致 2 改變象元大小時使用（改變改變象元大小時使用（改變幅度更大時）幅度更大時） 3 可以銳化圖像、平滑噪聲，可以銳化圖像、平滑噪聲，實際的效應與數據有關實際的效應與數據有關99原始圖像幾何糾正（三次卷積）三次卷積法處理效果三次卷積法處理效果100l增強處理：增強圖像中的有用信息，利于識別分析。 包括彩色增強、直方圖增強、圖像運算、鄰域增強、頻率彩色增強、直方圖增強、圖像運算、鄰域增強、頻率域增強、信息融合域增強、信息融合等。遙感圖像處理圖象增強 圖象增強是指對圖像的某些特征，如邊緣、輪廓、對比度進行強調或尖銳化，以便于顯示、觀察或進一步地