1、第六章第六章 遥感图像处理遥感图像处理o6.1 6.1 遥感图像基础遥感图像基础o6.2 6.2 辐射校正辐射校正o6.3 6.3 几何校正几何校正o6.4 6.4 遥感数字图像增强遥感数字图像增强 1 1、颜色性质、颜色性质o颜色的性质用明度、色调、饱和度（颜色三颜色的性质用明度、色调、饱和度（颜色三个最基本的特性）来描述个最基本的特性）来描述 。一、彩色图像特征一、彩色图像特征 （一（一)色彩概述色彩概述第一节 遥感图像基础色调色调o色调：是色彩彼此相互区分的特性。色调：是色彩彼此相互区分的特性。物体的色调决定于物体向外辐射的光谱组成，不同色调的物体具有不同的辐射光谱。光谱的色调决定于辐射
2、的光谱组成对人眼所产生的感觉。饱饱 和和 度度o饱和度：是指彩色的纯洁程度。饱和度：是指彩色的纯洁程度。图从左到右饱和度逐渐增大。物体的饱和度决定于其反射特性。反射光谱越窄，物体的饱和度越高。黑白图像只有明度的差黑白图像只有明度的差别，没有色调和饱和度别，没有色调和饱和度这两种特性。这两种特性。颜色立体颜色立体A 理想颜色立体：互补色、三原色互补色、三原色o1 1）互补色：若两种颜色混合产）互补色：若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色称为生白色或灰色，这两种颜色称为互补色互补色 。o2 2）三原色（三基色）：若三种颜色，其中任一）三原色（三基色）：若三种颜色，其中任一种都不能由其余两种颜色
3、混合相加产生，这三种种都不能由其余两种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，却可以形成各种色调的颜颜色按一定比例混合，却可以形成各种色调的颜色，称为三原色或三基色。色，称为三原色或三基色。三原色通常采用红、绿、蓝三色 430-470nm620-760nm500-560nm 2 2、彩色合成法、彩色合成法o彩色合成原理彩色合成原理 通常利用三种基本色光按一定比例混合叠加而成各通常利用三种基本色光按一定比例混合叠加而成各种色彩，称为三基色合成。种色彩，称为三基色合成。用三原色合成其它色彩的方法有两种（加色法、减用三原色合成其它色彩的方法有两种（加色法、减色法）。色法）。1）加色法红绿蓝青白品
4、黄加色法是以红、绿、蓝三原色的两种以上色光按一定比例混合，产生其它色彩.A 两种基色光等量混合叠加，产生一种补色光;B 红、蓝、绿三种基色光等量相加为白光;C 当两种色光相加成为白光或灰色，为互补色;D 非互补色色（光）不等量相加混合，产生中间色。绿蓝青黄红品黑2）减色法o黄色红黄色红+绿白绿白 o品红红品红红+蓝白蓝白-o青蓝青蓝+绿白绿白 o青青+品红白品红白o黄黄+青白青白o黄黄+品红白品红白-o品红品红+青青+黄白黄白 是从自然光（白色光）中减去其中一种或两种基色光而生成色彩的方法。蓝色绿色红色（红+绿）蓝（蓝+红）绿黑（绿+红+蓝）（蓝+绿）红（二）光学原理（二）光学原理o1、光学彩
5、色合成、光学彩色合成 （1）加色法彩色合成）加色法彩色合成 1）合成仪法合成仪法：是将不同波段的黑白透明片分：是将不同波段的黑白透明片分别放入有红、绿、蓝滤光片的光学投影通道中精确配别放入有红、绿、蓝滤光片的光学投影通道中精确配准和重叠，生成彩色影像的过程。准和重叠，生成彩色影像的过程。2）分层曝光法分层曝光法：指利用彩色胶片具有的三层：指利用彩色胶片具有的三层乳剂，使每一层乳剂依次曝光的方法。乳剂，使每一层乳剂依次曝光的方法。（2）减色法彩色合成）减色法彩色合成 1）染印法染印法：是一种使用浮雕片、接受纸：是一种使用浮雕片、接受纸和冲显染印药制作彩色合成影像的方法。和冲显染印药制作彩色合成影
6、像的方法。2）重氮法重氮法：是利用重氮盐的化学反应处：是利用重氮盐的化学反应处理彩色单波段影像透明片的方法，各波段图理彩色单波段影像透明片的方法，各波段图像可重叠阅读。像可重叠阅读。3）印刷法印刷法：是利用彩色制版和印刷工艺，：是利用彩色制版和印刷工艺，根据减色法原理进行的彩色合成。根据减色法原理进行的彩色合成。o2、光学增强处理、光学增强处理o（1）改变对比度）改变对比度o（2）相关掩膜处理方法）相关掩膜处理方法o（3）边缘突出）边缘突出o（4）显示动态变化）显示动态变化二、彩色增强二、彩色增强 多波段彩色合成处理是依照彩色合成的原理，将同一地区或同一幅彩色图象不同波段的分光黑白图象，分别通
7、过不同的滤光系统，并准确套准，生成彩色图象的技术。彩色合成可分为真彩色合成和假彩色合成。Landsat-7TM技术参数技术参数波段序号波段序号波长范围波长范围/微米微米波段名称波段名称地面分辨率地面分辨率/米米10.450.52蓝色蓝色3020.520.6绿色绿色3030.630.69红色红色3040.760.90近红外近红外3051.551.75短波红外短波红外30610.412.5热红外热红外6072.082.35短波红外短波红外30PAN0.500.90全色波段全色波段151、真彩色合成 在进行彩色合成时，要保持分解和还原过程中所采用的滤光系统波段的一一对应关系，此时还原得到的彩色与原物
8、体或景观的色彩一样，称为（真）彩色合成。利用数字技术合成真彩色图像时，是把红色波段的影像作为合成图像中的红色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把蓝色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。o加色法加色法o采用采用TM1TM1（0.45-0.52um0.45-0.52um）TM2 TM2（0.52-0.62um0.52-0.62um）TM3 TM3（0.63-0.69um0.63-0.69um）蓝（0.43-0.47um）红（0.62-0.76um）绿（0.50-0.56um）如果还原合成时破坏了滤光系统的这种对应关系，合成生成的彩色则与原物体或景观的色彩不一致，称为假彩
9、色合成。2、假彩色合成 遥感中最常见的假彩色图像是彩色红外合成的标准假彩色图像。它是在彩色合成时，把近红外波段的影像作为合成图像中的红色分量、把红色波段的影像作为合成图像中的绿色分量、把绿色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量进行合成的结果。采用TM4（0.76-0.9um）、TM3、TM2三波段，分别通过红、绿、蓝滤光系统合成产生的彩色图像则是标准假彩色图像。3 3、彩色变换、彩色变换o彩色变换就是将黑白图像转换成彩色图像的方法。彩色变换就是将黑白图像转换成彩色图像的方法。o主用的方法有单波段彩色变换、多波段彩色变换、主用的方法有单波段彩色变换、多波段彩色变换、HLSHLS变换等。变换等。a.
10、单波段彩色变换（密度分割）n单波段彩色变换就是指将某一单色波段的遥感图像的整个亮度值，按照一定量分割成若干个等量或不等量间隔，每一间隔赋予一种颜色，以控制成像系统的彩色显示，就可得到一幅彩色密度分割图像。输入图象统计直方图按等级划分按等级赋色b.多波段彩色变换n多波段彩色变换就是指多波段图像中选出三个波段，分别赋予红、绿、蓝三原色进行合成，得到彩色合成图像。n常用的波段组合有：真彩色合成图像、假彩色合成图像等等。真彩色合成图像 321标准假彩色合成图像 432假彩色合成图像 543第二节第二节 辐射校正辐射校正遥感图像的辐射误差主要有三个因素遥感图像的辐射误差主要有三个因素v传感器的光电变换传
11、感器的光电变换 （)v大气的影响大气的影响()()v光照条件光照条件()()一、辐射误差产生的原因一、辐射误差产生的原因o传感器在光电变换的过程中，对各波段的灵敏度是有差异的，也传感器在光电变换的过程中，对各波段的灵敏度是有差异的，也就是说：就是说：n传感器对各波段的光谱响应是不同的，由此造成辐射畸变。传感器对各波段的光谱响应是不同的，由此造成辐射畸变。n另外，传感器的光学镜头的非均匀性，会引起边缘减光，另外，传感器的光学镜头的非均匀性，会引起边缘减光，也会造成图像辐射的畸变。也会造成图像辐射的畸变。o地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，与大气层发生散地物（目标物）的辐射（反射）经过大气
12、层时，与大气层发生散射作用和吸收作用。吸收作用直接降低地物的辐射能量，引起辐射作用和吸收作用。吸收作用直接降低地物的辐射能量，引起辐射畸变。散射作用除降低地物的辐射能量外，大气散射的部分辐射畸变。散射作用除降低地物的辐射能量外，大气散射的部分辐射还会进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中，成为射还会进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中，成为目标地物的噪声，降低了图像的质量。目标地物的噪声，降低了图像的质量。o 光照条件的不同也会引起辐射畸变，如太阳高度角、光照条件的不同也会引起辐射畸变，如太阳高度角、地面坡度等，都会引起辐射的畸变。地面坡度等，都会引起辐射的畸变。二、辐射定标二、
13、辐射定标o辐射定标辐射定标是将传感器记录的电压或数字值转换成是将传感器记录的电压或数字值转换成绝对辐射亮度的过程，这个辐射亮度与传感器图绝对辐射亮度的过程，这个辐射亮度与传感器图像构成特性无关。通过传感器辐射定标可以将传像构成特性无关。通过传感器辐射定标可以将传感器输出值转换成云顶辐射亮度，它是定量遥感感器输出值转换成云顶辐射亮度，它是定量遥感中非常重要的过程。中非常重要的过程。o辐射定标包括三个内容：辐射定标包括三个内容：o1）发射前的实验室定标）发射前的实验室定标o2）基于星载定标器的飞行中定标）基于星载定标器的飞行中定标o3）在轨运行期间采用基于陆地或海面特性的）在轨运行期间采用基于陆地
14、或海面特性的“替代定替代定标标”，或借助其他卫星进行的，或借助其他卫星进行的“交叉定标交叉定标”三、大气校正三、大气校正30%反射吸收17%散射22%31%地表反射率RL1 漫入射L2 程辐射Lp 数字图像直方图A.直方图最小值去除法 假定某红外波段，存在程辐射为主的大气影响，且亮度增值最小，接近0，为a波段；现在需要找到其他波段相应的最小值，这个值一定比A波段最小值大，为b波段，以此为XY做回归，得到截距；以b图象减去，就去掉程辐射。abLLB.回归分析法n回归分析法 abLL辐射预处理方法的选择辐射预处理方法的选择o直方图最小值法直方图最小值法o回归分析法回归分析法 较大区域或整幅影像较小
15、区域或局部影像o模型基于模型基于MODTRANMODTRAN大气辐射传输模型计算建立的查找表大气辐射传输模型计算建立的查找表（look up table,LUTlook up table,LUT）,并结合暗元目标法（并结合暗元目标法（dark dark object method,DOMobject method,DOM）,利用遥感影像自身的信息对遥感影利用遥感影像自身的信息对遥感影像进行大气校正。该模型进行的影像逐像元的大气校正像进行大气校正。该模型进行的影像逐像元的大气校正,能够有效地降低大气中的大气分子、水汽、臭氧、气溶胶能够有效地降低大气中的大气分子、水汽、臭氧、气溶胶粒子等对卫星遥感
16、影像造成的影响粒子等对卫星遥感影像造成的影响,获得更加精确的地物获得更加精确的地物真实反射率真实反射率,有利于遥感信息的进一步定量提取和专题解有利于遥感信息的进一步定量提取和专题解译译.C.模型分析法o美国达特茅斯大学的美国达特茅斯大学的ReederReeder博士对位于博士对位于GrandGrand的阔叶落叶的阔叶落叶林区林区Landsat TM 4Landsat TM 4影像亮度值与入射角影像亮度值与入射角I I余弦、坡度、高余弦、坡度、高程分别进行回归分析，发现影像亮度值与程分别进行回归分析，发现影像亮度值与cosIcosI之间具有高之间具有高度相关性，相关系数达度相关性，相关系数达0
17、06464，而与坡度、高程的相关性，而与坡度、高程的相关性相对较低，相关系数仅有相对较低，相关系数仅有0 00404和和0 003.03.o太阳高度校正太阳高度校正o DN=DN/(SIN P)DN=DN/(SIN P)四、太阳高度和地形校正第三节 几何校正 当遥感图象在几何位置上发生了变化，产生了行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化时，遥感影象发生了几何畸变。产生了平移、缩放、旋转偏扭、弯曲及其他变形综合结果。遥感图像的几何变形误差可以分为静态误差和动态遥感图像的几何变形误差可以分为静态误差和动态误差两大类。静态误差指在成像过程中，传感器相误差两大类。静态误差指在成像
18、过程中，传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差；对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差；动态误差则主要是由于在成像过程中地球的旋转所动态误差则主要是由于在成像过程中地球的旋转所造成的图像变形误差。造成的图像变形误差。一、几何畸变产生的原因一、几何畸变产生的原因o航高航高 （导致图象扫描行对应地面长度变化）（导致图象扫描行对应地面长度变化）o航速（卫星飞行速度不均、快航速（卫星飞行速度不均、快-扫描超前、慢扫描超前、慢-扫描滞后）扫描滞后）o俯仰：星下点俯时后移、仰时前移俯仰：星下点俯时后移、仰时前移o翻滚（导致星下点在扫描方向偏移）翻滚（导致星下点在扫描方向偏移）o偏行（卫
19、星在前进过程中，相对于原航向偏转了一个小角度，导偏行（卫星在前进过程中，相对于原航向偏转了一个小角度，导致图象畸变）致图象畸变）n1)传感器外方位元素变化o2)2)地表起伏的影响地表起伏的影响 高差引起的像点位移o3)3)地表曲率的影响地表曲率的影响 像点位移像元对应于地面宽度的不等n4)大气折射的影响 大气折射的影响NP第二节第二节 多项式校正多项式校正o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、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、适合在地形平坦，不需要高程信息，或地面起伏较大而无高程信适合在地形平坦，不需要高程信息，或地面起伏较大而无高程信息。息。o 校正
20、后的图象是由等间距的网格点组成，且以地面为标准，符校正后的图象是由等间距的网格点组成，且以地面为标准，符合某种投影的均匀分布，图象中格网的交点可以看作是像元的中合某种投影的均匀分布，图象中格网的交点可以看作是像元的中心。心。a.a.基本思路基本思路b.b.具体步骤具体步骤o1 1、寻找一种数学关系，建立变换前图象（、寻找一种数学关系，建立变换前图象（x,yx,y）与变换后与变换后图象坐标图象坐标(u,v)u,v)的关系。的关系。该变换按行逐点计算。该变换按行逐点计算。X=fX=fx x(u,v)(u,v)Y=f Y=fy y(u,v)(u,v)n 2、计算每一点像元的亮度值，一般来说，新点亮度
21、值介于邻点亮度值之间，所以常用内插法计算。c.c.计算方法计算方法o计算方法计算方法n为了确定校正后图像上每点的亮度值，只要求出其为了确定校正后图像上每点的亮度值，只要求出其原图所对应点（原图所对应点（x x，y y）的亮度。通常有三种方法：的亮度。通常有三种方法：n三次卷积内插法。n双向线性内插法n最近邻法估算方法估算方法1 1）最邻近法）最邻近法 估算方法估算方法2 2）双线性内插法）双线性内插法 估算方法估算方法3 3）三次卷积法）三次卷积法 方法优点缺点提醒最邻最邻近法近法简单易用，计算量小简单易用，计算量小处理后的图像亮度具处理后的图像亮度具有不连续性，影响精有不连续性，影响精确度确
22、度双线双线性内性内插法插法精度明显提高，特别是精度明显提高，特别是对亮度不连续现象或线对亮度不连续现象或线状特征的块状化现象有状特征的块状化现象有明显的改善。明显的改善。计算量增加，且对图计算量增加，且对图像起到平滑作用，从像起到平滑作用，从而使对比度明显的分而使对比度明显的分界线变得模糊。界线变得模糊。鉴于该方法的计算量和精度鉴于该方法的计算量和精度适中，只要不影响应用所需适中，只要不影响应用所需的精度，作为可取的方法而的精度，作为可取的方法而常被采用。常被采用。3 3次卷次卷积内积内插插更好的图像质量，细节更好的图像质量，细节表现更为清楚。表现更为清楚。计算量很大。计算量很大。欲以三次卷积
23、内插获得好的欲以三次卷积内插获得好的图像效果，就要求位置校正图像效果，就要求位置校正过程更准确，即对控制点选过程更准确，即对控制点选取的均匀性要求更高。取的均匀性要求更高。计算方法三种方法比较d.d.控制点的选取控制点的选取1)1)控制点数目的确定控制点数目的确定 一般(n+1)(n+2)/2个控制点只是解线性方程所需的理论最少的点，这样少的点使校正后的图象效果很差。控制点增加，计算方法改进，采用最小二乘法，通过对控制点数据进行曲面拟合来求系数。在条件允许的情况下，控制点数的选取都要大于最低数很多。n一次多项式至少需要3个控制点n二次多项式至少需要6个控制点n三次多项式至少需要10个控制点n次
24、多项式，控制点的最少数目为(n+1)(n+2)/2。控制点的选取原则控制点的选取原则o2)2)控制点的选取原则控制点的选取原则n控制点的选择要以配准对象为依据，以地面坐标为匹配标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。准。n选取易分辨且较精细的特征点：道路交叉口、桥河叉点、选取易分辨且较精细的特征点：道路交叉口、桥河叉点、独立建筑物、城廓边界、飞机场等。独立建筑物、城廓边界、飞机场等。n控制点要均匀分布。控制点要均匀分布。第四节第四节 遥感数字图像增强遥感数字图像增强o1 1、图像增强的目的、图像增强的目的n增强目视效果增强目视效果n提高图像质量和突出所需信息，有利于分析判读或作
25、进一提高图像质量和突出所需信息，有利于分析判读或作进一步的处理。步的处理。o2 2、数字图像增强的方法有对比度变换、空间滤波、彩色变换、数字图像增强的方法有对比度变换、空间滤波、彩色变换、图像运算、多光谱变换等等。图像运算、多光谱变换等等。（一）直方图（一）直方图o直方图以图象亮度值和像元统计值所做的统计图。每一副图像都直方图以图象亮度值和像元统计值所做的统计图。每一副图像都可以求出其像元亮度值的直方图，观察直方图的形态，可以粗略可以求出其像元亮度值的直方图，观察直方图的形态，可以粗略地分析图像的质量。地分析图像的质量。o直方图的峰值偏向坐标左侧，说明图象偏暗。峰值偏向坐标右侧，直方图的峰值偏
26、向坐标左侧，说明图象偏暗。峰值偏向坐标右侧，则说明图象偏亮。峰值提升过陡、过窄，说明图象的高密度值过则说明图象偏亮。峰值提升过陡、过窄，说明图象的高密度值过于集中，造成图象对比度较小，图象质量差。于集中，造成图象对比度较小，图象质量差。一、辐射增强一、辐射增强从直方图形态判断图像质量o（二）图像拉伸（二）图像拉伸o图像拉伸是一种通过改变图像像元的亮度图像拉伸是一种通过改变图像像元的亮度值来改变图像像元对比度，从而改善图像值来改变图像像元对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。它可以将图像中过质量的图像处理方法。它可以将图像中过于集中的像元分布区域（亮度值分布范围）于集中的像元分布区域（亮度值分
27、布范围）拉开扩展，扩大范围反差的对比度，增强拉开扩展，扩大范围反差的对比度，增强图像表现的层次性。图像表现的层次性。o根据图像拉伸函数的不同类型，可以分为根据图像拉伸函数的不同类型，可以分为线性拉伸和非线性拉伸。线性拉伸和非线性拉伸。a.a.线性对比度拉伸线性对比度拉伸o线性变换的变换函数是线性或分段线性。线性变换的变换函数是线性或分段线性。o用线性变换方式来扩展图像灰度动态范围可以加大图用线性变换方式来扩展图像灰度动态范围可以加大图像的对比度。像的对比度。线性变换分段线性变换直方图数字图像最小值最大值变换前变换前后直方图对比变换后图像变换前变换前变换后变换后b.b.非线性扩展非线性扩展o变换
28、函数是非线性的。变换函数是非线性的。o常用的非线性变换有指数变换、对数变换、高斯变换、常用的非线性变换有指数变换、对数变换、高斯变换、正切变换等等。正切变换等等。对数变换指数变换（三）直方图均衡化和规定化（三）直方图均衡化和规定化 由于成像的原因，有些遥感图像的灰度值集中在较由于成像的原因，有些遥感图像的灰度值集中在较窄的范围内，表现为图像对比度低、细节不够清晰，为窄的范围内，表现为图像对比度低、细节不够清晰，为了拉开灰度值的分布范围或使灰度值均匀分布，增大反了拉开灰度值的分布范围或使灰度值均匀分布，增大反差，使图像细节清晰，通常采用直方图均衡化及直方图差，使图像细节清晰，通常采用直方图均衡化
29、及直方图规定化变换方法。规定化变换方法。直方图均衡化是将图像进行拉伸处理，使直方图变直方图均衡化是将图像进行拉伸处理，使直方图变为均匀的直方图，从而获得一幅灰度分布均匀的新图像。为均匀的直方图，从而获得一幅灰度分布均匀的新图像。直方图规定化指使一幅图像的直方图变成规定形状的直直方图规定化指使一幅图像的直方图变成规定形状的直方图而对图像进行变换的增强方法。方图而对图像进行变换的增强方法。二、空间增强二、空间增强o（一）卷积运算（一）卷积运算 o对数字图像来说，空间滤波是通过局部的积和对数字图像来说，空间滤波是通过局部的积和运算（卷积运算）来实现的，通常采用运算（卷积运算）来实现的，通常采用nXn
30、的的矩阵算子作为卷积函数（也称模板、滤波核、矩阵算子作为卷积函数（也称模板、滤波核、掩膜、滤波器等）。掩膜、滤波器等）。（二）图像平滑n图像中出现某些亮度变化过大的区域，或出现不该有的亮点（“噪声”）时，采用平滑的方法可以减小变化，使亮度平缓或去掉不必要的“噪声”点。具体方法有：n均值平滑n中值滤波平滑n均值平滑 是将每个像元在以其为中心的区域内取平均值来代替该像元值，以达到去掉尖锐“噪声”和平滑图像目的的。区域范围取作MN时，求均值公式为 具体计算时常用33的模板作卷积运算，其模板为 MmNnnmMNjir11),(1),(t(m,n)=或t(m,n)=1/9 1/9 1/91/9 1/9
31、1/91/9 1/9 1/91/8 1/8 1/81/8 0 1/81/8 1/8 1/8平滑 n中值平滑中值平滑 是将每个像元在以其为中心的邻域内取中间亮度是将每个像元在以其为中心的邻域内取中间亮度值来代替该像元值，以达到去尖锐值来代替该像元值，以达到去尖锐“噪声噪声”和平滑和平滑图像目的的。具体计算方法与模板卷积方法类似，图像目的的。具体计算方法与模板卷积方法类似，仍采用活动窗口的扫描方法。取值时，将窗口内所仍采用活动窗口的扫描方法。取值时，将窗口内所有像元按亮度值的大小排列，取中间值作为中间像有像元按亮度值的大小排列，取中间值作为中间像元的值。所以元的值。所以M MN N取奇数为好。取奇
32、数为好。一般来说，图像亮度为阶梯状变化时，取均值平一般来说，图像亮度为阶梯状变化时，取均值平滑比取中值滤波要明显得多，而对于突出亮点的滑比取中值滤波要明显得多，而对于突出亮点的“噪声噪声”干扰，从去干扰，从去“噪声噪声”后对原图的保留程度后对原图的保留程度看取中值要优于取均值。看取中值要优于取均值。o 图像的平滑是使图像中某些亮度变化过大，或出现不该有图像的平滑是使图像中某些亮度变化过大，或出现不该有的亮点（噪声）的亮点（噪声）邻域法处理(a)为邻域窗口投影叠合在数字图像上，(b)为运算时x、y方向上移动方式，邻域窗口运算结果的值放在窗口中心像元的位置上。邻域法处理用于图像平滑、锐化和相关运算
33、，这里介绍前两种方法。（三）图像锐化（三）图像锐化为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化率大的部分，可采用锐化方法。有时可通过锐化，直接提的部分，可采用锐化方法。有时可通过锐化，直接提取出需要的信息。锐化后的图像已不再具有原遥感图取出需要的信息。锐化后的图像已不再具有原遥感图像的特征而成为边缘图像。锐化的方法很多，在此只像的特征而成为边缘图像。锐化的方法很多，在此只介绍常用的几种：介绍常用的几种：n罗伯特梯度罗伯特梯度 检测梯度变化边缘检测梯度变化边缘n索伯尔梯度索伯尔梯度 检测梯度变化边缘（大）检测梯度变化边缘（大）n拉普拉斯算法拉普拉斯算法
34、 检测梯度变化率的变化检测梯度变化率的变化n定向检测定向检测 o锐化是平滑的相反增强处理方法，它增强图像中的高频成分，在频域锐化是平滑的相反增强处理方法，它增强图像中的高频成分，在频域处理中称为高通滤波，也就是使图像边缘、线状目标地物，或某些亮处理中称为高通滤波，也就是使图像边缘、线状目标地物，或某些亮度变化大的区域，更加突出出来，也称边缘增强（检测）。度变化大的区域，更加突出出来，也称边缘增强（检测）。各种不同的模块（锐化）锐化与平滑的关系 三、多光谱增强三、多光谱增强 多光谱图像波段多，信息量大，这对于图像解译多光谱图像波段多，信息量大，这对于图像解译有很大帮助。但另一方面，一些波段之间存
35、在有很大帮助。但另一方面，一些波段之间存在不同程度的相关性，即数据冗余。通过多光谱不同程度的相关性，即数据冗余。通过多光谱变换，可以保留主要信息、减少数据量、增强变换，可以保留主要信息、减少数据量、增强有用信息、改善图像的信噪比、常用的变换有有用信息、改善图像的信噪比、常用的变换有K-L变换、变换、K-T变换等。变换等。（一）K-L变换(主成分分析)n它的主要特性有二：A.能够把原来多个波段中的有用信息尽量集中到数目尽可能少的新的组分图像中。B.还能够使新的组分图像中的组分之间互不相关，也就是说各个组分包含的信息内容是不重叠的。琅歧第一、二、三主成分合成影像琅歧第一、二、三主成分合成影像琅歧琅
36、歧TM5TM5、4 4、3 3合成影像合成影像K-L变换的特点：nK-L变换的特点：就变换后的新波段主分量而言，它们所包括的信息量不同，呈逐渐减少趋势。事实上，第一主分量集中了最大的信息量，常常占80以上。第二、三主分量的信息量依次很快递减，到了第n分量，信息几乎为零。由于KL变换对不相关的噪声没有影响，所以信息减少时，便突出了噪声，最后的分量几乎全是噪声。所以这种变换又可分离出噪声。nK-L变换的缺点是不能排除无用以至有碍的噪声和干扰因素。（二）K-T变换(缨帽变换)o它是它是KauthKauth和和ThomasThomas（19761976年）通过分析年）通过分析MSSMSS图像反映农作物
37、或植图像反映农作物或植被生长过程的数据结构后，提出的正交线性变换。被生长过程的数据结构后，提出的正交线性变换。oK-TK-T变换的特点：变换的特点：（1 1）能够把原来多个波段中的有用信息压缩到较少的新的波段内。）能够把原来多个波段中的有用信息压缩到较少的新的波段内。（2 2）要求新波段正交或近似正交。）要求新波段正交或近似正交。（3 3）分离或削弱无用的干扰因素。）分离或削弱无用的干扰因素。具体算法为：具体算法为：o亮度指数：亮度指数：TMB=0.3037TMB=0.3037（TM1TM1）+0.2793+0.2793（TM2TM2）+0.4743+0.4743（TM3TM3）+0.5585
38、+0.5585（TM4TM4）+0.5082+0.5082（TM5TM5）+0.1863 +0.1863（TM7TM7）；）；o绿度指数：绿度指数：TMG=-0.2848TMG=-0.2848（TM1TM1）+0.2435+0.2435（TM2TM2）-0.5436-0.5436（TM3TM3）+0.7243+0.7243（TM4TM4）+0.084+0.084（TM5TM5）-0.18-0.18（TM7TM7）；）；o湿度指数：湿度指数：TMW=0.1509TMW=0.1509（TM1TM1）+0.1973+0.1973（TM2TM2）+0.3279+0.3279（TM3TM3）+0.340
39、6+0.3406（TM4TM4）-0.7112-0.7112（TM5TM5）-0.4572-0.4572（TM7TM7）TM图像六个波段的缨帽变换系数oTMTM数据处理后每个组分图像所代表的特征意义是亮度、数据处理后每个组分图像所代表的特征意义是亮度、绿度、湿度。绿度、湿度。（1 1）亮度是）亮度是TMTM图像六个波段数据的加权和，代表图像六个波段数据的加权和，代表总的反射比的差异。总的反射比的差异。（2 2）绿度反映了可见光波段与近红外波段之间的）绿度反映了可见光波段与近红外波段之间的差异，可以较好地反映植被状况。差异，可以较好地反映植被状况。（3 3）湿度反映了湿度反映了1 1、2 2、3
40、 3、4 4波段与波段与5 5、7 7波段之间波段之间的对比。的对比。永泰县缨帽变换中绿度CAPGREEN图四、图像融合四、图像融合 图像融合可以分为像素级、特征级、决策级三个层次，图像融合可以分为像素级、特征级、决策级三个层次，像素级融合是最低层次的图像融合，建立在单个像元单像素级融合是最低层次的图像融合，建立在单个像元单元基础上，将经过高精度图像配准后的多源影像数据按元基础上，将经过高精度图像配准后的多源影像数据按照一定的融合原则，进行像素的合成，生成一幅新的遥照一定的融合原则，进行像素的合成，生成一幅新的遥感图像。感图像。图像融合技术流程图像融合技术流程1、数据预处理、数据预处理2、融合处理、融合处理3、应用、应用
