1、第四章第四章 遥感图像处理遥感图像处理（RS Image Processing）在遥感技术中，通常在遥感技术中，通常把由遥感器接收到的原始把由遥感器接收到的原始遥感信息作适当的技术加工，制作成有一定精遥感信息作适当的技术加工，制作成有一定精度和质量的图像，以及从中提取有用信息的过度和质量的图像，以及从中提取有用信息的过程，称之为遥感图像处理。程，称之为遥感图像处理。按其工作性质和内容，可分为按其工作性质和内容，可分为预处理预处理和和分析判分析判读读处理两类。处理两类。后者则是对预处理产品进行再加工，以提高其后者则是对预处理产品进行再加工，以提高其分辨效果或提取对特定专业有用的专题信息。分辨效果
2、或提取对特定专业有用的专题信息。图像处理的概念图像处理的概念l光学图像处理（自学了解）光学图像处理（自学了解）l数字图像处理（重点：要会用软件，会制作图件）数字图像处理（重点：要会用软件，会制作图件）第一节、光学图像处理第一节、光学图像处理指处理以胶片方式记录的图像，指处理以胶片方式记录的图像，.来源来源: 1.直接拍摄和扫描成像直接拍摄和扫描成像,u 2.由数字影像转换而来的胶片由数字影像转换而来的胶片.处理手段处理手段:通过光学仪器或光电仪器加工改造。通过光学仪器或光电仪器加工改造。.处理方法处理方法:彩色合成和假彩色合成、密度分割、彩色合成和假彩色合成、密度分割、边缘增强、反差增强、光学
3、图像比值、边缘增强、反差增强、光学图像比值、相干光处相干光处理、理、光学变换、光学变换、光学编码光学编码等。等。.其中最常用的是假彩色密度分割和假彩色合成。其中最常用的是假彩色密度分割和假彩色合成。一、光学等密度分割处理一、光学等密度分割处理(一) 、影像密度的概念影像密度的概念 各种遥感信息最终都可以记录在摄影胶片上。对于黑白胶片，最主要的评价指标便是影像密度影像密度(亦称黑度)。在摄影技术中，通常以胶片透光率(T)倒数的对数表示，即影像密度:D=long1/T。 在遥感影像胶片上，它的大小代表了地物反射或发射辐射的强弱。其中，在各类负片中，D与辐射强度呈正相关，正片则相反。不同遥感方式的影
4、像胶片，其密度D的物理意义不同。 全色摄影全色摄影，它反映了地物在整个可见光范围内反射太阳光的强度； 多波段扫描多波段扫描，记录的是地物在不同光谱段的反射强弱； 热红外热红外，则是地物热辐射的大小。 (二)假彩色等密度分割 任何一幅遥感图像都可以看作是地物电磁波任何一幅遥感图像都可以看作是地物电磁波辐射强度的二维分布函数。辐射强度的二维分布函数。对于胶片影像，可用影像密度值的二维分布来对于胶片影像，可用影像密度值的二维分布来表征；对于像片，则为灰度值的二维分布。表征；对于像片，则为灰度值的二维分布。与地形图的等高线相仿，照例可按一幅图像中与地形图的等高线相仿，照例可按一幅图像中密度密度( (或
5、灰度或灰度) )值的变化范围，将其划分为若干值的变化范围，将其划分为若干个等级，以等值面对影像密度个等级，以等值面对影像密度( (或灰度或灰度) )函数进函数进行分层，用等值线图来表示图像各部分的密度行分层，用等值线图来表示图像各部分的密度( (灰度灰度) )差异变化。在遥感图像处理中称此为差异变化。在遥感图像处理中称此为密密度分割度分割。二、光学彩色合成处理彩色合成彩色合成:通常是将二个或三个波段的黑白图像分别赋以红、绿、蓝三原色或黄、品红、青三补色，并使之精确叠合，从而生成色彩丰富的彩色图像。 多波段遥感生成不同光谱段的黑白图像是色光分离色光分离的过程(图4-1)，彩色合成则反过来，是色光
6、相混复原的过程。 地物目标地物目标滤光片滤光片成象系统成象系统负片负片正片正片假彩色合成图像真彩色合成图像多波段图像生成示意图加色法加色法光学彩色合成主要有：光学投影法 借助配有红、绿、蓝等滤色片的光学投影系借助配有红、绿、蓝等滤色片的光学投影系统统(多为各种型号的彩色合成仪多为各种型号的彩色合成仪)，将不同波，将不同波段的黑白透明正片段的黑白透明正片(一般用三张一般用三张)置于其中，置于其中，经光源照射投影到同一个屏幕上，合成显经光源照射投影到同一个屏幕上，合成显示为彩色图像。示为彩色图像。 既可以直接观察分析，也可以晒印或翻拍既可以直接观察分析，也可以晒印或翻拍成彩色像片成彩色像片。照相放
7、大法 通过常规的照相放大装置放大晒印成彩色像片。一般用几张多光谱分色负片，依次变换负片和红、绿、蓝滤色片，分次(多为三次)曝光在同一张彩色相纸上，即所谓分层曝光法。 也常采用将三个波段的影像分色扫描到一张彩色负片上，再由放大机一次放大曝光到彩色相纸上。上。通过减色法减色法合成的主要有：染印法染印法 将多波段黑白负片通过放大或接触晒印拷制成浮雕模片(正片)，然后用三补色染液分别染色，再依次叠印在空白接印纸上，印得彩色图像也可分色染印成单色透明正片，然后置于透图台上叠合显示成彩色图像，同样既可观察分析，也可用晒印成彩照。印刷法印刷法 按彩色印刷工艺将各波段的图像分别制成网目印刷板，然后用二色、三色
8、(黄、品红、青)、四色(黄、品红、青、黑)逐一套印，制成纸质的彩色图片。 重氮法重氮法 方法原理与染印法类似，即用分色的重氮片，经与多波段负片接触晒印，再氨薰成单色透明正片，而后置于透图台上叠合显示出彩色图像。彩色合成的影像特点很大程度上取决于波段波段- -滤光滤光片片组合。对于陆地卫星的MSS和TM来说，除了TM321唯为近似真彩色外，其他均为假彩色，故彩色合成常常被称作假彩色合成假彩色合成。但也可模拟生成似真彩色，如MSS564、TM543等。这主要是因为植被在MSS6和TM4上反射较高，置于绿通道时，合成图像上植被覆盖区都呈不同的绿色，看上去便很像真彩色。TM321TM543TM741
9、实践表明，MSS754(对于TM为TM432)是最常用的较为理想的组合，被称作是标准假彩色合成标准假彩色合成。在该类合成图像上，绿色植物呈红色影像，长势好的呈鲜红色；清水、静水为黑色，含泥沙及杂质的水呈淡蓝色；基岩和土壤从浅蓝、淡绿到棕黄；城镇民屋表现为深蓝、蓝灰到黑色。 TM432TM432RGBRGB合成合成三、其他光学图像处理(一)反差增强 (二)边缘增强 (三)光学比值增强 同一景图像二个不同波段的模片相掩，由同一景图像二个不同波段的模片相掩，由于正模片的透过率于正模片的透过率T正正(地物反射率地物反射率)，负模，负模片片T负负1/ ，当取一正一负，当取一正一负(如如4波段为正片，波段
10、为正片，7波段为负片波段为负片)，经认光束，经认光束0照射，生成新图像照射，生成新图像的物理含义为：的物理含义为：0 T4正正 T4负负 4/ 7 ，这种，这种处理常具有消除原图像中部分干扰因素，突出处理常具有消除原图像中部分干扰因素，突出某些地物的作用，从而达到一定的图像增强意某些地物的作用，从而达到一定的图像增强意义。义。(四)影像相减 1.低通滤波低通滤波 其滤波器为一圆孔其滤波器为一圆孔(图图4-3a)，能阻挡远离，能阻挡远离光轴的高频成分，使光轴附近的低频成份通过。光轴的高频成分，使光轴附近的低频成份通过。它具有平抑细微结构，增强原图像中主干构造它具有平抑细微结构，增强原图像中主干构
11、造的作用。的作用。2.高通滤波高通滤波 其滤波器其滤波器(图图4-3b)只对零频作适当衰减，只对零频作适当衰减，以削弱背景、突出光密度突变的高频成份，起以削弱背景、突出光密度突变的高频成份，起到增强边缘和细微构造的作用，也有助于隐伏到增强边缘和细微构造的作用，也有助于隐伏构造的显示。构造的显示。四、光学变换处理四、光学变换处理3.带通滤波带通滤波 不少地物有特定的空间频率，制作相应的带通滤波器(图4-3c)，只让这部分频带通过，从而达到增强的目的。4.方向滤波方向滤波 选用扇形(图4-3d1)或狭缝(图4-3d2)滤波器，只让垂直扇形中轴或狭缝方向的频谱通过，以抽取该方向的线性信息；改变扇形中
12、轴或狭缝方向，便能增强不同方向的线性影像。故可用作线性构造增强。 以上四种均以改变频谱面上的振幅分布实施光信息变换，故称振幅滤波振幅滤波，或简单空间滤波简单空间滤波。另外，还可以设置位相滤波器、光栅滤波器、匹配滤波器等。其中，光栅滤波既可增强不同方向的线性构造，也可实现图像加、减等数学运算，获得多种增强效果；匹配滤波主要用于图像识别，检测特定的目标信息。 此外，以白光(部分相干光)替代单色光源，改用彩色滤波器(半色调屏胶片一种能将物平面上黑白图像的影像密度转换为空间频谱分布的光栅)，经光学傅里叶变换后，在像平面得到的则是按原图像密度等级编码的彩色图像。这也称为光学编光学编码码，或光学假彩色频率
13、编码光学假彩色频率编码，也是目前常用的光学变换处理方法之一。了解两个概念：光学编码光学编码、光学假彩色频率编码光学假彩色频率编码了解光学信息处理的特点：了解光学信息处理的特点：光学信息处理具有容量大、能够进行二维平行处理和快速实现图像变换、卷积、相关等优点优点。但它也有自身的局限性局限性，比如，不及数字图像处理灵活，处理系统本身不能作控制、分析、判断等。将光学信息处理的快速、大容量和数字图像处理的灵活、精度高结合在一起的光机混合处理光机混合处理，将是今后遥感图像处理的发展方向。第二节第二节 数字图像处理数字图像处理 一、一、计算机图像处理的概念l 数字图像数字图像，是一种以二维数组(矩阵)形式
14、表示的图像。l 抽样点(像元)的量值，通常为抽样区间内连续变化之量物的均值化量值，一般称作亮度值或灰度值亮度值或灰度值，l 灰度值的最大、最小值区间代表该数字图像的动态范围。l 遥感数字图像，就是相应成像区域内地物电磁辐射强度的二维分布。在数字图像中，像元是最基本的构成单元。每一个像元的位置可由行、列(x，y)坐标确定；亮度值(Z)通常以0(黑)到255(白)为取值范围。因此，任何一幅数字图像都可以通过X、y、Z的三维坐标系表示出。例 如 ， 陆 地 卫 星 的 M S S 图 像 便 可 看 作x=2340(行)，y=3240(列)，z0255的三维坐标系。TM等亦然，只是行、列数不同而已。
15、TM15、7：x=5965 (行)，y=6967(列)；TM6：x=2983(行)，y=3484(列)；TM8： x=11929(行)，y=13933(列) 。 二、计算机图像处理的基本方法二、计算机图像处理的基本方法1.1.图像恢复图像恢复( (预处理预处理) )2.2.图像增强图像增强3.3.图像复图像复( (融融) )合处理合处理4.4.图像分类图像分类辐射校正几何校正图像恢复图像恢复大气校正其 他粗校正精校正辐射校准消除坏线太阳角补偿去条带镶嵌放大镶嵌放大专用处理设备(各种图像处理软件)计算机(CPU、内存)图像输入设备显示设备常规输入设备磁带磁盘常规输出设备图像输出设备控制台外存数据
16、三、遥感图像处理系统的软件功能三、遥感图像处理系统的软件功能 这里归纳的软件功能主要是指一些比较基础这里归纳的软件功能主要是指一些比较基础的遥感图像处理功能，是每一个遥感图像处理的遥感图像处理功能，是每一个遥感图像处理系统所基本共有的，主要存在以下几个方面系统所基本共有的，主要存在以下几个方面:1、图像文件管理、图像文件管理 图像文件管理包括各种格式的遥感图像或图像文件管理包括各种格式的遥感图像或其他格式的输入、输出、存储以及图像文件管其他格式的输入、输出、存储以及图像文件管理等功能。理等功能。2、图像处理、图像处理 图像处理包括影像增强，图像滤波及空间图像处理包括影像增强，图像滤波及空间域滤
17、波，纹理分析及目标检测等。域滤波，纹理分析及目标检测等。 (1)影像增强影像增强 如分段线性拉伸，对数变换、指数变换、如分段线性拉伸，对数变换、指数变换、直方图均衡、直方图规定化和正态化等。直方图均衡、直方图规定化和正态化等。(2)图像滤波图像滤波 空间域滤波，如锐化、平滑等；频域滤波，空间域滤波，如锐化、平滑等；频域滤波，带通滤波、高通滤波和低通滤波等。带通滤波、高通滤波和低通滤波等。(3)纹理分析及目标检测纹理分析及目标检测 如纹理能量提取。基于边缘信息的纹理特如纹理能量提取。基于边缘信息的纹理特征提取，线性算子检测，霍夫曼变换等。征提取，线性算子检测，霍夫曼变换等。3 3、图像校正、图像
18、校正 图像校正包括辐射校正和几何校正。图像校正包括辐射校正和几何校正。(1)辐射校正辐射校正(了解了解) 包括大阳高度角照度变化校正、大气校正、包括大阳高度角照度变化校正、大气校正、传感器成像误差校正等。传感器成像误差校正等。(2)几何校正（几何校正（重点，要会操作重点，要会操作） 包括租纠正和针对各种传感器的精纠正，包括租纠正和针对各种传感器的精纠正，图像匹配，图像镶嵌等。图像匹配，图像镶嵌等。4 4、多影像处理、多影像处理 多影像处理包括图像运算、图像变多影像处理包括图像运算、图像变换以及信息融合。换以及信息融合。(1)图像运算包括逻辑运算，逻辑比较运图像运算包括逻辑运算，逻辑比较运算和算
19、和代数运算（要会操作）代数运算（要会操作）等。等。(2)图像变换包括傅立叶变换，傅立叶逆图像变换包括傅立叶变换，傅立叶逆变换，彩色变换及逆变换，变换，彩色变换及逆变换，PCA主分量主分量变换（要会操作）变换（要会操作）等。等。(3)信息融合包括加权融合、信息融合包括加权融合、HlS变换融变换融合合(要会进行影像融合操作要会进行影像融合操作)等。等。5 5、图像信息获取、图像信息获取 图像信息获取包括图像直方图统计（图像信息获取包括图像直方图统计（要能看懂要能看懂直方图直方图），多波段图像的相关系数矩阵，协方），多波段图像的相关系数矩阵，协方差矩阵，特征值和特征向量的计算，图像分类差矩阵，特征值
20、和特征向量的计算，图像分类的特征统计，多波段图像的信息量及最佳波段的特征统计，多波段图像的信息量及最佳波段组合分析等。组合分析等。6 6、图像分类、图像分类图像分类包括分类前的样区分析，训练样区合图像分类包括分类前的样区分析，训练样区合并以及非监督分类并以及非监督分类 (如如ISODATA聚类法，聚类法，K-均均值聚类法等值聚类法等)和监督分类和监督分类 （最大似然法，最小（最大似然法，最小距离法等）方法，分类后处理距离法等）方法，分类后处理 （类别合并、类（类别合并、类别统计、面积统计、边缘跟踪等）等（别统计、面积统计、边缘跟踪等）等（要会其要会其中一种分类方法中一种分类方法）。）。7 7、
21、遥感专题图制作、遥感专题图制作 如黑白正射影像图，彩色正射影像图，如黑白正射影像图，彩色正射影像图，基于影像的线划图制作，真实感三维景观基于影像的线划图制作，真实感三维景观图，其他类型的遥感专题图图，其他类型的遥感专题图(土地利用分类土地利用分类图、植被分布图、洪水淹没状况图、水土图、植被分布图、洪水淹没状况图、水土保持状况图等保持状况图等)（要求会制作铁化、泥化等（要求会制作铁化、泥化等矿化蚀变信息提取专题图）矿化蚀变信息提取专题图）。8 8、与、与GISGIS系统的接口系统的接口 GISGIS数据的输入及输出，栅数据的输入及输出，栅- -矢转换，矢转换，GISGIS图形层数据与影像的叠加等
22、。图形层数据与影像的叠加等。地球模型和地图投影地球模型和地图投影0GeographicGEO17SinusoidalSNSOID1Universal Transverse MercatorUTM18EquirectangularEQRECT2State Plane CoordinatesSPCS19Miller CylindricalMILLER3Albers Conical Equal AreaALBERS20Van der GrintenVGRINT4Lambert Conformal ConicLCC21Hotine Oblique MercatorHOM5MercatorMERCAT2
23、2RobinsonROBIN6Polar StereographicPS23Space Oblique MercatorSOM7PolyconicPOLYC24Modified Stereographic ConformalALASKA8Equidistant ConicEQUIDC25Interrupted Goode HomolosineGOOD9Transverse MercatorTM26MollweideMOLL10StereographicSTEREO27Interrupted MollweideIMOLL11Lambert Azimuthal Equal AreaLAZ28Ham
24、merHAMMER12Azimuthal EquidistantAZMEQD29Wagner IVWAGIV13GnomonicGNOMON30Wagner VIIWAGVII14OrthographicORTHO31Oblated Equal AreaOBLEQA15General Vertical Near-Side PerspectiveGVNSP3.2 地图投影的基本概念地图投影的基本概念 一、问题的提出：一、问题的提出： 地图的数学基础地图的数学基础 是指使地图上各种地理要素与相应的地面景物之间保持一定对应关系的数学基础。包括：经纬网、坐标网、大地控制点、比例经纬网、坐标网、大地控制
25、点、比例尺等。尺等。两个矛两个矛 盾盾： 球面与平面之间的矛盾球面与平面之间的矛盾 大与小的矛盾大与小的矛盾 将椭球面上的客观世界表现在有限的平面上,首先要实现由球面到平面的转换.如何转换?从球面到平面的转换从球面到平面的转换沿经线直接展开?沿纬线直接展开? 圆柱投影圆柱投影:以圆柱面作投影面，使圆柱面以圆柱面作投影面，使圆柱面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面展为平面而成。到圆柱面上，然后将圆柱面展为平面而成。 正轴：圆柱轴与地轴重合； 横轴：圆柱轴与地轴垂直； 斜轴：圆柱轴与地轴斜交； 圆锥投影圆锥投影:以圆锥面作投影面，使
26、圆锥面以圆锥面作投影面，使圆锥面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。 正轴：圆锥轴与地轴重合； 横轴：圆锥轴与地轴垂直； 斜轴：圆锥轴与地轴斜交； 旋转椭球体（地球椭球体）地球的数学表面对地球形体的二级逼近，用于测量计算的基准面 地球椭球体三要素： 长轴a （赤道半径） 短轴b （极半径） 椭球扁率：f（ab）/a Equatorial AxisPolar AxisNorth PoleSouth PoleEquatorabhttp:/ 长半轴长半轴6378137637813763
27、78245637824563781406378140扁率扁率f f1/298.2572235631/298. 31/298.257第一偏心率第一偏心率e20.006694379990130.0066934270.006694384 我国地形图属于横轴等切角（椭）圆柱我国地形图属于横轴等切角（椭）圆柱投影（投影（ ）Krasovsky(1942)椭球椭球参数，参数，6度带中央子午线，东偏度带中央子午线，东偏500000m。 当遥感图像在几何位置上发生了变化，产生诸当遥感图像在几何位置上发生了变化，产生诸如如行列不均匀行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不
28、规则变化地物形状不规则变化等畸变时，即说明遥感影像等畸变时，即说明遥感影像发生了发生了几何畸变几何畸变。遥感影像的总体变形遥感影像的总体变形(相对于地面真实形态而言相对于地面真实形态而言)是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。合作用的结果。产生畸变的图像给定量分析及位置配准造成困难，产生畸变的图像给定量分析及位置配准造成困难，因此遥感数据接收后，首先由接收部门进行校正，因此遥感数据接收后，首先由接收部门进行校正，这种校正往往根据遥感平台、地球、传感器的各这种校正往往根据遥感平台、地球、传感器的各种参数进行处理。种参数进行处理。而用户拿
29、到这种产品后，由于使用目的不同或投而用户拿到这种产品后，由于使用目的不同或投影及比例尺的不同，仍旧需要作进一步的几何校影及比例尺的不同，仍旧需要作进一步的几何校正。正。 (一一)遥感平台位置和运动状态变化的影响遥感平台位置和运动状态变化的影响1.航高航高：当平台运动过程中受到力学因素影：当平台运动过程中受到力学因素影响，产生相对于原标准航高的偏离，或者说响，产生相对于原标准航高的偏离，或者说卫星运行的轨道本身就是椭圆的。航高始终卫星运行的轨道本身就是椭圆的。航高始终发生变化，而传感器的扫描视场角不变，从发生变化，而传感器的扫描视场角不变，从而导致图像扫描行对应的地面长度发生变化。而导致图像扫描
30、行对应的地面长度发生变化。航高越向高处偏离，图像对应的地面越宽航高越向高处偏离，图像对应的地面越宽 。2.航速航速：卫星的椭圆轨道本身就导致了卫星飞行速：卫星的椭圆轨道本身就导致了卫星飞行速度的不均匀，其他因素也可导致遥感平台航速的变度的不均匀，其他因素也可导致遥感平台航速的变化。航速快时，扫描带超前，航速慢时，扫描带滞化。航速快时，扫描带超前，航速慢时，扫描带滞后，由此可导致图像在卫星前进方向上后，由此可导致图像在卫星前进方向上( (图像上下方图像上下方向向) )的位置错动。的位置错动。3.俯仰俯仰：遥感平台的俯仰变化能引起图像上下方向：遥感平台的俯仰变化能引起图像上下方向的变化，即星下点俯
31、时后移，仰时前移，发生行间的变化，即星下点俯时后移，仰时前移，发生行间位置错动。位置错动。 4.翻滚翻滚：遥感平台姿态翻滚是指以前进方向为轴旋：遥感平台姿态翻滚是指以前进方向为轴旋转了一个角度。可导致星下点在扫描线方向偏移，转了一个角度。可导致星下点在扫描线方向偏移，使整个图像的行向翻滚角引起偏离的方向错动。使整个图像的行向翻滚角引起偏离的方向错动。5.偏航偏航：指遥感平台在前进过程中，相对于原前进：指遥感平台在前进过程中，相对于原前进航向偏转了一个小角度，从而引起扫描行方向的变航向偏转了一个小角度，从而引起扫描行方向的变化，导致图像的倾斜畸变。化，导致图像的倾斜畸变。 当地形存在起伏时，会产
32、生局部像点的位移，当地形存在起伏时，会产生局部像点的位移，使原来本应是地面点的信号被同一位置上某高点的使原来本应是地面点的信号被同一位置上某高点的信号代替。由于高差的原因，实际像信号代替。由于高差的原因，实际像点点p距像幅中距像幅中心的距离相对于理想像心的距离相对于理想像点点Po距像幅中心的距离移动距像幅中心的距离移动了了r，（三）（三）地球表面曲率的影响地球表面曲率的影响 地球是球体，严格说是椭球体，因此地球表面地球是球体，严格说是椭球体，因此地球表面是曲面。这一曲面的影响主要表现在两个方面，一是曲面。这一曲面的影响主要表现在两个方面，一是像点位置的移动，二是像元对应于地面宽度的不是像点位置
33、的移动，二是像元对应于地面宽度的不等。等。( (四四) )大气折射的影响大气折射的影响 大气对辐射的传播产生折射。由于大气的密度大气对辐射的传播产生折射。由于大气的密度分布从下向上越来越小，折射率不断变化，因此折射分布从下向上越来越小，折射率不断变化，因此折射后的辐射传播不再是直线而是一条曲线，从而导致传后的辐射传播不再是直线而是一条曲线，从而导致传感器接收的像点发生位移感器接收的像点发生位移(图图4.25)。( (五五) )地球自转的影响地球自转的影响 卫星前进过程中，传感器对地面扫描获得图像卫星前进过程中，传感器对地面扫描获得图像时，地球自转影响较大，会产生影像偏离。因为多数时，地球自转影
34、响较大，会产生影像偏离。因为多数卫星在轨道运行的降段接收图像，即卫星自北向南运卫星在轨道运行的降段接收图像，即卫星自北向南运动，这时地球自西向东自转。相对运动的结果，使卫动，这时地球自西向东自转。相对运动的结果，使卫星的星下位置逐渐产生偏离。偏离方向如图星的星下位置逐渐产生偏离。偏离方向如图4.26所示，所示，所以卫星图像经过校正后成为图所以卫星图像经过校正后成为图c的形态。的形态。几何畸变校正几何畸变校正 几何畸变有多种校正方法，但常用的是一种通几何畸变有多种校正方法，但常用的是一种通用的精校正方法，适合于在地面平坦，不需考虑高用的精校正方法，适合于在地面平坦，不需考虑高程信息，或地面起伏较
35、大而无高程信息，以及传感程信息，或地面起伏较大而无高程信息，以及传感器的位置和姿态参数无法获取的情况时应用。器的位置和姿态参数无法获取的情况时应用。几何畸变校正几何畸变校正 几何畸变有多种校正方法，但常用的是一种通几何畸变有多种校正方法，但常用的是一种通用的精校正方法，适合于在地面平坦，不需考虑高用的精校正方法，适合于在地面平坦，不需考虑高程信息，或地面起伏较大而无高程信息，以及传感程信息，或地面起伏较大而无高程信息，以及传感器的位置和姿态参数无法获取的情况时应用。器的位置和姿态参数无法获取的情况时应用。2.几何校正的思路、步骤和具体方法通常有三种方法通常有三种方法: :最近邻法，双向线性内最
36、近邻法，双向线性内插法和三次卷积内插法插法和三次卷积内插法最近邻法最近邻法 双线性内插法双线性内插法 三次卷积内插法三次卷积内插法 3.3.控制点的选取控制点的选取(1)(1)数目确定数目确定(2)(2)选取原则选取原则 控制点的选择要以配准对象为依据。控制点的选择要以配准对象为依据。以地面坐标为匹配标准的，叫做地面控制以地面坐标为匹配标准的，叫做地面控制点点( (记作记作GCP)GCP)。有时也用地图作地面控制。有时也用地图作地面控制点标准，或用遥感图像点标准，或用遥感图像(如用航空像片如用航空像片)作作为控制点标准。无论用哪一种坐标系，关为控制点标准。无论用哪一种坐标系，关键在于建立待匹配
37、的两种坐标系的对应点键在于建立待匹配的两种坐标系的对应点关系。关系。 一般来说，控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点，这一般来说，控制点应选取图像上易分辨且较精细的特征点，这很容易通过目视方法辨别，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、很容易通过目视方法辨别，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲处、湖泊边缘、飞机场、城廓边缘等。特征变化大海岸线弯曲处、湖泊边缘、飞机场、城廓边缘等。特征变化大的地区应多选些。图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外的地区应多选些。图像边缘部分一定要选取控制点，以避免外推。此外，尽可能满幅均匀选取，特征实在不明显的大面积区推。此外，尽可能满幅均匀选取，特征实在不
38、明显的大面积区域域( (如沙漠如沙漠) )，可用求延长线交点的办法来弥补，但应尽可能避，可用求延长线交点的办法来弥补，但应尽可能避免这样做，以避免造成人为的误差。免这样做，以避免造成人为的误差。3.3.控制点的选取控制点的选取六度带中央经线经度的计算：六度带中央经线经度的计算：当地中央经线经度当地中央经线经度6当地带号当地带号3，例如：地形图上的横坐标为，例如：地形图上的横坐标为20345，其所处的六度带的中央经线经度为：，其所处的六度带的中央经线经度为：6203117（适（适用于用于1 25万和万和1 5万地形图）。万地形图）。三度带中央经线经度的计算：中央经线经度三度带中央经线经度的计算：
39、中央经线经度3当地带号（适用于当地带号（适用于1 1万地形图）。万地形图）。 原文地址原文地址:http:/ 73东至东至135，可分成：，可分成：n 六度带十一个（六度带十一个（13号带号带23号带），各带中央经线依次为（号带），各带中央经线依次为（75、81、123、129、135）；）；n 三度带二十二个（三度带二十二个（24号带号带45号带）。各带中央经线依次为（号带）。各带中央经线依次为（72、75、132、135）；）；n 六度带六度带可用于中小比例尺（如可用于中小比例尺（如 1：250000）测图，）测图，三度带三度带可用于大比例可用于大比例尺（如尺（如 1：10000）测图，城
40、建坐标多采用三度带的高斯投影）测图，城建坐标多采用三度带的高斯投影六度带中央经线经度的计算六度带中央经线经度的计算六度带中央经线经度的计算六度带中央经线经度的计算如何计算当地的中央子午线？如何计算当地的中央子午线？n 当地中央子午线决定于当地的直角坐标系统，首先确定您的直角坐标系当地中央子午线决定于当地的直角坐标系统，首先确定您的直角坐标系统是统是3度带还是度带还是6度带投影度带投影n公式推算公式推算:n 6度带度带中央子午线计算公式：中央子午线计算公式：n当没有除尽，当没有除尽，N有余数时，中央子午线有余数时，中央子午线L=6*N 3。否则，中央子午线。否则，中央子午线L=6 * N （带号
41、）。（带号）。n3度带度带中央子午线计算公式：中央子午线计算公式： 中央子午线中央子午线L=3 * Nn举例：湖南岳阳举例：湖南岳阳E113度度, N=113/6+1=18.8+1=19度带度带n这时这时N有余数，中央子午线有余数，中央子午线L=6*19 3=114-3=111度度六度带中央经线经度的计算六度带中央经线经度的计算如何计算当地的中央子午线？如何计算当地的中央子午线？n 当地中央子午线决定于当地的直角坐标系统，首先确定您的直角坐标系当地中央子午线决定于当地的直角坐标系统，首先确定您的直角坐标系统是统是3度带还是度带还是6度带投影度带投影n公式推算公式推算:n 6度带度带中央子午线计
42、算公式：当地经度中央子午线计算公式：当地经度/6=N；中央子午线；中央子午线L=6 * N （带（带号）；当没有除尽，号）；当没有除尽，N有余数时，中央子午线有余数时，中央子午线L=6*N 3。n 3度带度带中央子午线计算公式：中央子午线计算公式： 当地经度当地经度/3=N；中央子午线中央子午线L=3 * N。n举例：湖南岳阳举例：湖南岳阳E113度度, N=113/6=18.8=19度带度带n这时这时N有余数，中央子午线有余数，中央子午线L=6*19 3=114-3=111度度PCI几何校正流程及示范几何校正流程及示范PCI几何校正流程及示范几何校正流程及示范PCI几何校正流程及示范几何校正
43、流程及示范分别在遥感图像和地形图中找分别在遥感图像和地形图中找到一个同名点，然后在地形图到一个同名点，然后在地形图中量算出该点的大地坐标，精中量算出该点的大地坐标，精确到米，确到米，X坐标为坐标为6位（位（E）（要）（要去掉去掉2位位6度带的带号），度带的带号），Y坐标坐标7位（位（N）。再将坐标输入到。再将坐标输入到GCP编辑窗口中，并点击编辑窗口中，并点击Accept as GCP接受为一个控制接受为一个控制点。用同样的方法采集更多的点。用同样的方法采集更多的地面控制点。注意：前三个点地面控制点。注意：前三个点不显示误差，不显示误差，从第四个点开始从第四个点开始才出现误差才出现误差。一般要
44、求选择。一般要求选择15个以上个以上控制点，并且各点的误控制点，并且各点的误差差1个像元，将误差过大的点个像元，将误差过大的点删除，直到误差删除，直到误差1个像元为止个像元为止（实验时误差可放宽到（实验时误差可放宽到23个个像元）。像元）。 中央经线：中央经线：比例尺：比例尺：1：100，0001km=1000m=100,000cm，在图上为，在图上为1cm即图上即图上1cm为实际为实际1kmx1=0.62cmy1=0.71cm交叉点的实际坐标为：交叉点的实际坐标为：X=696000+620=696620Y=5256000+710=525071015是是6度带的带号！度带的带号！先把图像按纬度
45、旋转至水平状态：先把图像按纬度旋转至水平状态：然后再然后再PS里面直接用度量工具测量长度里面直接用度量工具测量长度即图上即图上1cm为实际为实际1km一个格网一个格网2cm，实际，实际2KMPCI几何校正流程及示范几何校正流程及示范PCI几何校正流程及示范几何校正流程及示范四、数字图像增强处理（四、数字图像增强处理（待续待续） (一一)反差增强反差增强 数字图像，从理论上讲，亮度取值范围可数字图像，从理论上讲，亮度取值范围可从从0255，但实际图像由于成像系统的特性、，但实际图像由于成像系统的特性、成像时的光照条件、以及像幅范围内地物间辐成像时的光照条件、以及像幅范围内地物间辐射差异的大小等各
46、种原因，常常使大部分像元射差异的大小等各种原因，常常使大部分像元的亮度集中在比较窄的动态区间，致使图像的的亮度集中在比较窄的动态区间，致使图像的反差较小、色调单一反差较小、色调单一(过黑或过白过黑或过白)，难以从中，难以从中区分出更多的地物信息，于是，改善和提高图区分出更多的地物信息，于是，改善和提高图像的对比度像的对比度 反差增强，便成了数字图像增强反差增强，便成了数字图像增强首先遇到的一个问题。首先遇到的一个问题。 反差增强也称反差扩展，或拉伸增强，悬一种通过拉伸或扩展图像的亮度数据分布，使之占满整个动态范围(0一255)，以达到扩大地物间亮度差异，分辨出尽可能多的亮度等级的一种处理技术。
47、在反差扩展中，输出的像元值y是输入的像元值(原图像) 的函数 按照函数关系的不同可有不同类型的扩展。 )(xfy 扩展方式扩展方式扩展分类扩展分类 简单图式简单图式线 性 扩 展简单线性扩展简单线性扩展分段线性扩展分段线性扩展局部线性扩展局部线性扩展多级线性扩展多级线性扩展1 Y2 X Y3 X Y4 X非线性扩展暗 部 扩 展暗 部 扩 展亮 部 扩 展亮 部 扩 展中 部 扩 展中 部 扩 展两 端 扩 展两 端 扩 展YXYXYXYXYX1、线性扩展 将原图像中像元的亮度按线性关系扩大，亮度扩展的范围可任意给定，具体应用可选择各种不同的形式。一般来说，对整幅图像作全面而均匀的拉伸，可用简
48、单线性扩展，当需要对某一灰度范围进行增强，可采用分段扩展。按给定的分段界限的不同，可扩展直方图中的任何一部分，但这种方法往往会造成分段点两侧亮度陡变，若分段点选择不当，还会歪曲地物的波谱特征，故在实际工作中应慎用。2、非线性扩展 对原图像亮度区间的各个部分按非线性关系作不均等扩展。通常是对亮区和暗区分别给以不同的扩展比例。例如，采用对数变换可使图像的暗区(如大片阴影、大面积植被覆盖)得到扩展，而亮区受到压抑；相反，若扩展亮区，则要采用指数变换。在干旱区，平原、盆地的亮度值普遍偏高，影像单调，经指数扩展，常可从中分出一些层次。此外，还可作正弦、正切等扩展。3、直方图调整 通过改善图像的总体亮度结
49、构(直方图形态)来达到图像增强的目的。其原理是，以一变换函数S=T(r)，作用在原图像的直方图P(r)上，使之变成具有某种特定亮度分布形态的直方图Ps(S)，并根据Ps(S)变更原图像各像元的亮度值。一般来说，这种方法着重于扩展高频数亮度值之间的间隔，使直方图部所包含的地物反差显著增强，而有利于地质体的区分。常用的直方图调整方法有直方图均衡化和直方图正态化等。中文名称：中文名称：直方图直方图 英文名称：英文名称：histogram 定义：定义：将一个变量的不同等将一个变量的不同等级的相对频数用矩形级的相对频数用矩形块标绘的图表块标绘的图表(每一矩每一矩形的面积对应于频数形的面积对应于频数)。
50、(二)彩色增强 数字图像的彩色增强处理也可以有单波段图像的伪彩色处理和多波段图像的彩色合成两个不同的途径，1、单波段图像的伪彩色增强 对于单波段图像生成伪彩色最简单的方法是彩色密度分割彩色密度分割，其原理与光学密度分割一致，但比光学密度分割灵活、方便，可分割的等级也更细，并且光谱意义也更明确。一个数字图像系统可以说是性能更优越的彩色等密度分割仪。与光学分割一样，它对于有着递变规律的地表景物的显示十分有效，有时也能显示出一些细节变化。 另一种单波段伪彩色处理方法是伪彩色合成。它是对单波段的CCT数据通过加色比例变换函数把黑白灰级变换为红、绿、蓝彩色级，然后再加色合成，生成伪彩色图像伪彩色图像。由
