多光谱和全色图像研究背景及意义
1、 研究背景及意义
遥感影像具有成像区域面积大（一幅图像可以包括的地表的面积可达几十*几十平方公里，甚至上百），在外太空可以不受天气影像，成像快速等特点，在工农业生产、军事侦察打击，地球资源普查等方面有着重要应用。一般遥感卫星上具有一个全色传感器，可以对大范围的光谱进行光谱响应，形成全色图像。全色图像是灰色图像，具有高的空间分辨率，但是因为只有一个光谱带，因此光谱分辨率较低，不能确定地物的类型，对地物类型识别极为不利。为了弥补全色图像的不足，卫星上一般同时搭载一个多光谱传感器（常见的有红、绿、蓝、近红外、远红外光谱带等）。由于物理器件的限制，多光谱传感器具有高的光谱分辨率，但是空间分辨率较低。多光谱和全色图像融合就是结合全色图像具有高的空间分辨率，多光谱图像具有高的光谱分辨率的优点，合成具有全色的空间分辨率和多光谱图像的光谱分辨率的融合图像。
2、 研究现状
早期多光谱和全色图像的融合方法有比率法(brovey 方法)和成分替换法（HIS 方法、PCA 方法等），后来随着多尺度分析工具的出现，出现了多尺度图像融合(高通滤波，小波变换，contourlet 变换，NSCT 等变换的多尺度图像融合方法)，最近有基于变分方程能量函数最优解的图像融合和基于稀疏表示的图像融合以及两类方法的结合(如HIS 和多尺度分析的结合)的融合方法。
比率方法图像融合的一般化模型是：
i i P F MS S
↑= 其中Fi 融合图像的第i 带，P 是全色图像，S 是合成图像，MSi 是上采样后的第i 带多光谱图像。其中合成图像S 是关键，早期是通过多光谱带的平均得到合成图像S ，后来通过多光谱图像的加权平均得到，现在是通过求最小化差异函数2min P S -得到。该方法得到的
融合图像具有高的空间分辨率，但是光谱失真较严重。
成分替换图像融合的一般化模型是： ()i i i adj syn F MS g P P =+-
(Q )syn i i i P MS b =+∑
其中MS i 和F i 是第i 带多光谱图像和第i 带融合图像，g i 是第i 带的加权因子。并且为了减小P adj 和P syn 之间的光谱差异，多光谱和全色图像之间的多次回归被应用到计算加权因子（Q i ），该加权因子被应用到计算P syn 。其中b i 是第i 带的常量项。注意；仅仅多光谱图像的光谱范围属于全色图像时候下面的公式才合适。
多尺度分解图像融合是对源图像进行多尺度多方向分解，得到高频系数和低频系数，对高低频系数进行融合，得到融合图像的高低频系数，然后进行逆变换得到融合图像。包括金字塔图像融合、contourlet 变换图像融合、NSCT 图像融合、双边滤波和联合双边滤波图像融合等。
数字图像处理与分析实验作业(DOC)
数字图像处理与分析实验作业 作业说明：作业题目分为基本题和综合应用题。基本题主要是考察大家对教材涉及的一些基本图像处理技术的理解和实现。而综合应用题主要是考察大家综合利用图像处理的若干技术来解决实际问题的能力。 注：所有实验用图像均可从网上下载，文档中的图片只是示例。 作业要求： 编程工具：Matlab或者VC(可以使用OpenCV：https://www.360docs.net/doc/8417669864.html,/）。因为很多基本的图象处理算法已经集成在很多的编程工具中，而编程训练中基本题的目的是让同学们加深对这些算法的理解，所以基本题要求同学们只能使用图像读取和显示相关的函数（例如Matlab的imread imshow，imwrite，OpenCV的cvCreateImage，cvLoadImage，cvShowImage），而不要直接调用相关的API（例如二维DFT，图象均衡等等），但在综合应用题中则无此限制。 上交的作业包括：实验报告和程序。其中实验报告要求写出算法分析（必要时请附上流程图），函数说明（给出主要函数的接口和参数说明），实验结果（附图）及讨论分析。提交的程序，一定要确保可以运行，最好能写个程序说明。 基本题一共有10道，可以从中任选2道题来完成。综合应用题有2道，可以从中任选1道来完成。 请各位同学务必独立完成，切忌抄袭！ 基本题 一、直方图变换 要求对原始Lena 图像实现以下三种取整函数的直方图均衡化： 线性函数： t k= int[(L -1) t k+ 0.5]； 对数函数： t k= int[( L-1)log(1+9t k) + 0.5] ； 指数函数： t k= int[(L -1)exp( t k-1) + 0.5] ； 要求给出： 1、原始图像和分别采用上述三种方式均衡化后的图像； 2、原始图像的直方图和上述三种方式对应均衡化后的直方图。
多光谱图像
多光谱图像 图像理解是在数字图像处理、计算机技术和人工智能不断发展的基础上产生的一种模拟人的图像识别机理的理论，它与计算机视觉理论有许多共同的部分，或者说有许多交叉的部分，它与人工智能、专家系统也有着一些共同的地方。 图像理解主要包括三个层次，其低层为一般图像处理；中层为图像中特征的符号化组织过程；高层为抽象的符号推理。因此，计算机视觉主要与其低层，人工智能主要与其高层产生重叠。目前，就图像理解这一理论的研究探讨有了专门的期刊；有关大学设置了专门的课程；有关专家学者写了专著。比如国防科技大学的王润生教授就系统地介绍和总结了图像理解的基本理论、方法和国内外研究现状等〔1〕。这一方面的基础理论和方法引起了有关学者和科研人员的注意和浓厚兴趣，他们结合自己的工作领域，进行了更深入的研究。应当说，有关的理论和方法已经被极大地丰富了。比如，有关图像纹理分析这方面的论文、论著数不胜数，其中，有关新理论新方法(如分形分维方法)的应用，更为这一理论注入了新内容；再如，我国数字摄影测量界已经将“双目”图像的分析理论和方法推向了具有世界先进水平的境界。 尽管如此，图像理解的理论与方法仍有严重不足之处。这并不是指这一理论尚未成熟，而是指它的理论与方法还存在着片面性，还没有成为一个完整的体系。因为图像理解的对象是各类图像，并没有限定是某一类图像，那么，现在的问题就是遥感图像理解(主要是多光谱图像理解)的理论十分贫乏。以人类生存环境及地球资源为主要研究目标获取的各种遥感图像已经得到越来越广泛的应用，丰富的光谱信息及其在时间空间域的分辨率的提高，配合着地理信息系统技术，全球定位系统技术和因特网技术的发展和普及，为图像信息的广泛应用创造了空前繁荣的局面，成为信息时代的显著特征，在信息高速公路和数字地球战略中占据着极其重要的地位。然而，现有的图像理解理论和方法在如此丰富的信息面前却显得苍白无力。应当说，面对丰富的遥感信息，人们一直在研究如何处理和应用，有关这方面的理论和方法的研究成果也是不少的，但似乎并没有从图像理解的角度加以总结、提练，有的方面甚至缺乏系统的研究。如对于多光谱图像边缘提取、区域分割等应以什么理论为基础，应采取什么方法；在纹理分析方面，多光谱图像的纹理具有怎样的意义，或者多光谱图像的纹理概念是什么，需要采取什么方法进行分析；时序多光谱图像又应当采取什么分析方法；针对多光谱图像的符号化工作应当如何进行，在此基础上如何利用知识进行推断，如何在模拟人的思维模式方面更深入地开展研究，等等，这些都是应当考虑的问题。这些问题在图像理解的理论与方法之中尚没有或很少有现成的答案。应该承认，对上述一些问题已有一些研究，至少我们自己就已经在一些方面作了初步的研究，但这些研究还不够，研究的成果还未加以总结。 在现实工作中，多光谱图像的分析具有非常重要的意义。丰富的光谱信息为地物的边界和地物目标的识别创造了良好的条件，比起单色图像，多光谱图像具有极大的优越性。随着多光谱图像空间分辨率的提高和地理信息系统技术的发展，人们的信心更加增强，对多光谱图像处理的要求也越来越高。比如，在地形图更新生产中，如果以多光谱图像为背景，就可以半自动地确定地物分布的边缘或跟踪线状地物的“骨架线”，从而大大减轻人工劳动强度，提高效率；又如，利用多光谱图像和各种背景数据如地貌、土壤信息，即将遥感与地理信息系统结合，引入人工智能方法，就象已有的图像理解系统那样，更好、更准确地提取地物目标信息，为土地利用分析、资源环境调查，提供更高质量的成果，已经是许
图像处理实验-图像增强和图像分割
图像处理实验 图像增强和图像分割 一、实验目的： 掌握用空间滤波进行图像增强的基本方法，掌握图像分割的基本方法。 二、 实验要求： 1、测试图像1中同时含有均值为零的均匀分布噪声和椒盐噪声。用大小为5×5的算术均值滤波器和中值滤波器对图像进行处理，在不同窗口中显示原图像及各处理结果图像，并分析哪一种滤波器去噪效果好？ 2、对测试图像2进行图像分割，求出分割测试图像2的最佳阈值。分别显示原图、原图的直方图（标出阈值）、和分割后的二值图。 实验内容： 1. 实验原理 1) 图像增强：流程图： 图像增强可以通过滤波的方式来完成，即消除一部分的噪声。滤波又可以分为均值滤波和中值滤波。 1. 中值滤波原理：中值滤波就是选用一个含有奇数个像素的滑动窗口，将该窗口在图像上扫描，把其中所含像素点按灰度级的升（或降）序排列，取位于中间的灰度值来代替窗口中心点的灰度值。
对于一维序列{N f }： 21,},...,,...,{-=∈=+-m u N i f f f M e d y u i i u i i 对于二维序列{ij F }：为滤波窗口W y ij F Med W ij }{= 2. 均值滤波原理：对于含噪声的原始图像g(s,t)的每一个像素点去一个领 域N ，用N 中所包含的相速的灰度平均值，作为领域平均处理后的图像f(x,y)的像素值，即： ∑∈=xy S t s t s g mn y x f ),(),(1),(? 2) 图像分割： 图像分割：依据图像的灰度、颜色等特征，将一幅图像分为若干个互不重叠的、具有某种同质特征的区域。
本实验中我们是根据灰度值，将灰度值大于阈值T的像素统一置为255，小于的则置为0。如何求出最合适的分割阈值，则需要用到迭代算法。 迭代法算法步骤： (1) 初始化阈值T (一般为原图像所有像素平均值)。 (2) 用T分割图像成两个集合：G1 和G2，其中G1包含所有灰度值小于T的像素，G2包含所有灰度值大于T的像素。 (3) 计算G1中像素的平均值m1及G2中像素的平均值m2。 (4) 计算新的阈值：T ＝（m1＋m2）/2 。 (5）如果新阈值跟原阈值之间的差值小于一个预先设定的范围，停止循环，否则继续（2）－（4）步。 2.程序代码与分析： 1)图像增强： clear all;clc; %读入图像 I1=imread('Fig5.12(b).jpg'); %均值滤波模板 h1=ones(5,'uint8'); %获取分辨率 [a,b]=size(I1); %创建变量 I2=zeros(a+4,b+4,'uint8'); I3=zeros(a+4,b+4,'uint8'); %复制原始图像 for n=3:a+2 for m=3:b+2 I2(n,m)=I1(n-2,m-2); I3(n,m)=I1(n-2,m-2); end end
全色卫星影像 多光谱卫星影像 高光谱卫星影像
北京揽宇方圆信息技术有限公司 全色卫星影像多光谱卫星影像高光谱卫星影像 随着光谱分辨率的不断提高，光学遥感的发展过程可分为：全色（Panchromatic）→彩色（Color Photography）→多光谱（Multispectral）→高光谱（hyspectral）。 注： 全色波段（Panchromatic band），因为是单波段，在图上显示是灰度图片。全色遥感影像一般空间分辨率高，但无法显示地物色彩。实际操作中，我们经常将之与波段影象融合处理，得到既有全色影象的高分辨率，又有多波段影象的彩色信息的影象。 全色波段，一般指使用0.5微米到0.75微米左右的单波段，即从绿色往后的可见光波段。全色遥感影象也就是对地物辐射中全色波段的影象摄取，因为是单波段，在图上显示是灰度图片。全色遥感影象一般空间分辨率高，但无法显示地物色彩。 多光谱遥感 多光谱遥感：将地物辐射电磁破分割成若干个较窄的光谱段，以摄影或扫描的方式，在同一时间获得同一目标不同波段信息的遥感技术。 原理：不同地物有不同的光谱特性，同一地物则具有相同的光谱特性。不同地物在不同波段的辐射能量有差别，取得的不同波段图像上有差别。 优点：多光谱遥感不仅可以根据影像的形态和结构的差异判别地物，还可以根据光谱特性的差异判别地物，扩大了遥感的信息量。 航空摄影用的多光谱摄影与陆地卫星所用的多光谱扫描均能得到不同普段的遥感资料，分普段的图像或数据可以通过摄影彩色合成或计算机图像处理，获得比常规方法更为丰富的图像，也为地物影像计算机识别与分类提供了可能。
高光谱 高光谱遥感起源于20世纪70年代初的多光谱遥感，它将成像技术与光谱技术结合在一起，在对目标的空间特征成像的同时，对每个空间像元经过色散形成几十乃至几百个窄波段以进行连续的光谱覆盖，这样形成的遥感数据可以用“图像立方体”来形象的描述。同传统遥感技术相比，其所获取的图像包含丰富的空间、辐射和光谱三重信息。 高光谱遥感技术已经成为当前遥感领域的前沿技术。 高光谱遥感具有不同于传统遥感的新特点： 1）波段多：可以为每个像元提供十几、数百甚至上千个波段； 2）光谱范围窄：波段范围一般小于10nm； 3）波段连续：有些传感器可以在350~2500nm的太阳光谱范围内提供几乎连续的地物光谱； 4）数据量大：随着波段数的增加，数据量成指数增加； 5）信息冗余增加：由于相邻波段高度相关，冗余信息也相对增加。 优点： 1）有利于利用光谱特征分析来研究地物； 2）有利于采用各种光谱匹配模型； 3）有利于地物的精细分类与识别； 异同点 国际遥感界的共识是光谱分辨率在λ/10数量级范围的称为多光谱(Multispectral)，这样的遥感器在可见光和近红外光谱区只有几个波段，如美国LandsatMSS，TM，法国的SPOT等；而光谱分辨率在λ/100的遥感信息称之为高光谱遥感(HyPerspectral)；随着遥感光谱分辨率的进一步提高，在达到λ/1000时，遥感即进入超高光谱(ultraspectral)阶段(陈述彭等，1998)。 高光谱和多光谱实质上的差别就是：高光谱的波段较多，普带较窄。（Hyperion有233~309个波段，MODIS有36个波段） 多光谱相对波段较少。（如ETM+，8个波段，分为红波段，绿波段，蓝波段，可见光，热红外（2个），近红外和全色波段） 高光谱遥感就是多比多光谱遥感的光谱分辨率更高，但光谱分辨率高的同时空间分辨率会降低。
卫星全色和多光谱模式介绍
QuickBird卫星全色和多光谱模式 时间:2009-08-24 众所周知，遥感是使用各种传感器远距离探测目标所辐射、反射或散射的电磁波，经加工处理变成能够识别和分析的图像和信号，以获取目标性质和状态信息的综合技术。 遥感根据获取目标的手段不同可分为狭义遥感和广义遥感。 狭义遥感以电磁辐射为感测对象，而广义遥感还包括磁力、重力等地球物理的测量和属于地球物理测量范畴的地震波、声波等弹性波。 我们通常所说的遥感概念则专指以电磁辐射为特征的狭义遥感。不同的目标物受到太阳或其他辐射源的电磁辐射时，它们所特有的反射、发射、透射、吸收电磁辐射的性质是不同的。通过获取目标物对电磁辐射的显示特征，可识别目标的属性和状态。所以传感器谱段的设置与目标物的光谱特性有着密切的关系。 目前世界上用于卫星遥感的传感器有两大类：光学遥感和微波遥感。 光学遥感: 光学遥感指利用光学设备探测和记录被测物体辐射、反射和散射的相应谱段电磁波，并分析、研究其特性及变化的技术。 光学遥感覆盖了红外、可见光和紫外三个谱段，常用的有以下三种： 可见光遥感: 其工作波长为0.4～0.76微米，一般采用感光胶片或光电探测器作为感测元件，属于摄影成像遥感。它主要使用可见光远摄镜头照相和可变焦距电视摄像等，感测的是目标及背景反射或自身发出的可见光，记录的信息或拍摄的图像是物体反射光或发光强度的空间分布。可见光遥感是光学遥感中历史最长的一种，是对地观测和军事侦察的主要手段之一。摄影成像的分辨率(G)很高，可以近似地表示为： G=f×R/H 其中f为镜头焦距，R为镜头与底片的综合分辨率，H为高度(或距离)。 红外遥感器: 主要包括红外扫描仪、红外辐射仪等。红外遥感通过探测红外辐射获取目标和背景的辐射温度或热成像。其探测能力取决于目标、背景与周围环境的温度差。红外遥感的最大优点是可获取无光照或薄云下目标和背景的图像。 多谱段遥感： 使用几个不同的谱段同时对一目标或地区进行感测，从而获得与各谱段相对应的各种信息。将不同谱段的遥感信息加以组合，可获取目标物更多的信息。多谱段遥感是在可见光和红外遥感的基础上发展起来的，它能明显地分辨多种目标和背景特性，兼有可见光和红外遥感技术的优点。也为高光谱和超高光谱的发展提供了依据。微波遥感： 微波遥感是利用微波遥感设备，对地物目标和环境的微波辐射、反射或散射能量实施探测的技术，其波长为1～1000毫米． 微波遥感按工作模式的不同可分为两种： 有源微波遥感: 主要由成像雷达、微波散射计和微波高度计组成。在卫星遥感中应用较多的是合成孔径雷达，它是利用平台与目标的相对运动产生的多普勒频移，经二维相关处理或匹配滤波处理而获得高分辨率的图像。 无源微波遥感: 主要指各种微波辐射计，它是通过测量自然界各种物体发出的微弱微波辐射来测量目标的辐射特性和实际温度。
数字图像处理-作业题及部分答案解析演示教学
1.数字图像与连续图像相比具有哪些优点?连续图像f(x,y与数字图像I(c,r中各量的含义 是什么?它们有何联系和区别? (To be compared with an analog image, what are the advantages of a digital image? Let f(x,y be an analog image, I(r, c be a digital image, please give explanation and comparison for defined variables: f/I, x/r, and y/c 2.图像处理可分为哪三个阶段? 它们是如何划分的?各有什么特点? (We can divide "image processing" into 3 stages, what are they? how they are divided? What are their features? 答:低级处理---低层操作,强调图像之间的变换,是一个从图像到图像的过程; 中级处理---中层操作,主要对图像中感兴趣的目标进行检测和测量,从而建立对图像的描述,是一个从图像到数值或符号的过程; 高级处理---高层操作,研究图像中各目标的性质和相互联系,得出对图像内容含义的理解以及对原来客观场景的解释; 3.试从结构和功能等角度分析人类视觉中最基本的几个要素是什么?什么是马赫带效应? 什 么是同时对比度?它们反映了什么共同问题? (According to the structure and function of the eyes, what are the basic elements in human vision? What is the Mach Band Effect? What is Simultaneous Contrast? What common facts can we infer from both Mach Band Effect and Simultaneous Contrast? 答:人的视觉系统趋向于过高或过低估计不同亮度区域边界的现象称为“马赫带”效应;同时对比度指的是人的视觉系统对某个区域感觉到的亮度除了依赖于它本身的强度,还与背景有关.
多光谱和全色图像研究背景及意义
1、 研究背景及意义 遥感影像具有成像区域面积大（一幅图像可以包括的地表的面积可达几十*几十平方公里，甚至上百），在外太空可以不受天气影像，成像快速等特点，在工农业生产、军事侦察打击，地球资源普查等方面有着重要应用。一般遥感卫星上具有一个全色传感器，可以对大范围的光谱进行光谱响应，形成全色图像。全色图像是灰色图像，具有高的空间分辨率，但是因为只有一个光谱带，因此光谱分辨率较低，不能确定地物的类型，对地物类型识别极为不利。为了弥补全色图像的不足，卫星上一般同时搭载一个多光谱传感器（常见的有红、绿、蓝、近红外、远红外光谱带等）。由于物理器件的限制，多光谱传感器具有高的光谱分辨率，但是空间分辨率较低。多光谱和全色图像融合就是结合全色图像具有高的空间分辨率，多光谱图像具有高的光谱分辨率的优点，合成具有全色的空间分辨率和多光谱图像的光谱分辨率的融合图像。 2、 研究现状 早期多光谱和全色图像的融合方法有比率法(brovey 方法)和成分替换法（HIS 方法、PCA 方法等），后来随着多尺度分析工具的出现，出现了多尺度图像融合(高通滤波，小波变换，contourlet 变换，NSCT 等变换的多尺度图像融合方法)，最近有基于变分方程能量函数最优解的图像融合和基于稀疏表示的图像融合以及两类方法的结合(如HIS 和多尺度分析的结合)的融合方法。 比率方法图像融合的一般化模型是： i i P F MS S ↑= 其中Fi 融合图像的第i 带，P 是全色图像，S 是合成图像，MSi 是上采样后的第i 带多光谱图像。其中合成图像S 是关键，早期是通过多光谱带的平均得到合成图像S ，后来通过多光 谱图像的加权平均得到，现在是通过求最小化差异函数2min P S -P P 得到。该方法得到的
基于多光谱和3D模型重建的人脸图像分析系统及其方法与相关技术
图片简介: 本技术介绍了一种基于多光谱和3D模型重建的人脸图像分析系统及其方法，该系统包括五光谱皮肤检测仪、云端服务器和显示控制模块，通过所述五光谱皮肤检测仪获取五种光谱下的图像信息，并将所述图像信息发送给云端服务器，云端服务器对其进行三维图像重建、肤质检测以及评估分析，得到分析报告和三维图像信息；最后通过显示控制模块进行显示。本技术不仅能满足日常客户需求，还能为人脸面部皮肤的美容或者治疗提供可靠的数据支撑。 技术要求 1.一种具有3D模型重建功能的五光谱皮肤检测仪，其特征在于：包括支架，所述支架上安装有C形架，C形架的中部安装有高清摄像头，以及以高清摄像头为中线左右对称安装有五光谱光源和深度摄像头，五光谱光源位于高清摄像头和深度摄像头中间； 所述支架上还安装有与高清摄像头、五光谱光源和深度摄像头连接的处理模块，用于控制五光谱光源发出不同的光、控制高清摄像头和深度摄像头获取的图像信息并将图像信息上传；它包括处理器、以及与处理器连接的存储模块和数据传输模块； 所述支架上还安装为高清摄像头、五光谱光源、深度摄像头和处理模块提供电源的电源模块。 2.根据权利要求1所述的具有3D模型重建功能的五光谱皮肤检测仪，其特征在于：所述五光谱光源发出的光包括白光、正偏振光、负偏振光、伍氏光和UV光。 3.根据权利要求1所述的具有3D模型重建功能的五光谱皮肤检测仪，其特征在于：所述支架上位于五光谱光源背光面设有挡光板。 4.基于多光谱和3D模型重建的人脸图像分析系统，其特征在于包括： 权利要求2所述的五光谱皮肤检测仪，用于采集人脸皮肤图像信息，所述图像信息包括高清摄像头采集的图像信息以及深度摄像头采集的图像信息； 云端服务器，用于接收所述五光谱皮肤检测仪采集的人脸皮肤图像信息，并对其进行三维图像重建、肤质检测以及评估分析，得到分析报告和三维图像信息；所述云端服务器内包含用于对肤质进行检测的肤质检测模块、用于对肤质进行分析并能生成分析报告的分析报告生成模块和用于对采集的图像信息进行三维图像重建的3D图像重建模块； 控制显示模块，用于控制所述五光谱皮肤检测仪、以及用于显示所述五光谱皮肤检测采集的人脸皮肤图像信息和所述云端服务器得到的分析报告和三维图像信息。 5.根据权利要求4所述的基于多光谱和3D模型重建的人脸图像分析系统，其特征在于：所述肤质检测模块主要用于检测肤质的毛孔、肤质、肤 色、含水量、黑眼圈、皱纹、表皮斑痣、紧致度、敏感度、痘痘、痘印、黑头、红血丝、纹理、皱纹和棕色斑等皮肤项目，以及面部比例数据，例如五官大小、比例、角度、类型，眉毛、嘴唇、面部轮廓、侧面部的比例、角度、类型等数据，三庭五眼、四高三低等面部美学数据等项目。
图像分割技术的原理及方法
浅析图像分割的原理及方法 一．研究背景及意义 研究背景： 随着人工智能的发展，机器人技术不断地应用到各个领域。信息技术的加入是智能机器人出现的必要前提。信息技术泛指包括通信技术、电子技术、信号处理技术等相关信息化技术的一大类技术。它的应用使得人们今天的生活发生了巨大变化。从手机到高清电视等家用电器设备出现使我们的生活越来越丰富多彩。在一些军用及民用领域近几年出现了一些诸如:图像制导、无人飞机、无人巡逻车、人脸识别、指纹识别、语音识别、车辆牌照识别、汉字识别、医学图像识别等高新技术。实现它们的核心就是图像处理、机器视觉、模式识别、智能控制、及机器人学等相关知识。其中图像处理具有重要地位。而图像分割技术是图像分析环节的关键技术。 研究图像分割技术的意义： 人类感知外部世界的两大途径是听觉和视觉，尤其是视觉，同时视觉信息是人类从自然界中获得信息的主要来源，约占人类获得外部世界信息量的80%以上。图像以视觉为基础通过观测系统直接获得客观世界的状态，它直接或间接地作用于人眼，反映的信息与人眼获得的信息一致，这决定了它和客观外界都是人类最主要的信息来源，图像处理也因此成为了人们研究的热点之一。人眼获得的信息是连续的图像，在实际应用中，为便于计算机等对图像进行处理，人们对连续图像进行采样和量化等处理，得到了计算机能够识别的数字图像。数字图像具有信息量大、精度高、内容丰富、可进行复杂的非线性处理等优点，成为计算机视觉和图像处理的重要研究对象。在一幅图像中，人们往往只对其中的某些区域感兴趣，称之为前景，这些区域内的某些空间信息特性(如灰度、颜色、轮廓、纹理等)通常与周围背景之间存在差别。图像分割就是根据这些差异把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提取感兴趣目标的技术和过程。在数字图像处理中，图像分割作为早期处理是一个非常重要的步骤。为便于研究图像分割，使其在实
图像处理和分析-王伟强-作业题和答案解析汇总-2017版
【作业1】 1、完成课本习题3.2(a)(b), 课本中文版《处理》第二版的113页。可以通过matlab帮助你分析理解。 a: b:E控制函数的斜坡，也就是函数的倾斜程度，E越大，函数倾斜程度越大，如下图1，图2所示： 图1：E=5
图2：E=20 2、一幅8灰度级图像具有如下所示的直方图，求直方图均衡后的灰度级和对应概率，并画出均衡后的直方图的示意图。（计算中采用向上取整方法，图中的8个不同灰度级对应的归一化直方图为[0.17 0.25 0.21 0.16 0.07 0.08 0.04 0.02]） 【解答】直方图均衡采用公式 式中，G为灰度级数，取8，p r(w)为灰度级w的概率，S r为变换后的灰度，计算过程如下表所示： 则新灰度级的概率分别是： P s(0) = 0 P s(1) = P r(0) = 0.17 P s(2) = 0 P s(3) = P r(1) = 0.25 P s(4) = 0 P s(5) = P r(2) = 0.21 P s(6) = P r(3) + P r(4) = 0.23
P s(7) = P r(5) = P r(6) = P r(7) = 0.14 编写matlab程序并绘制直方图： s=0:1:7; p=[0 0.17 0 0.25 0 0.21 0.23 0.14]; bar(s,p); axis([-1 8 0 0.3]); 可以看出，此图较题目原图更加“均匀”。 【作业2】1、完成课本数字图像处理第二版114页，习题3.10。 【解答】 由图可知
将两图做直方图均衡变换 令上面两式相等，则 因为灰度级非负，所以 2、请计算如下两个向量与矩阵的卷积计算结果。 （1）[ 1 2 3 4 5 4 3 2 1 ] * [ 2 0 -2 ] （2） 【解答】 （1）设向量a=[ 1 2 3 4 5 4 3 2 1 ]，下标从-4到4，即a(-4)=1，a(-3)=2……a(4)=1；设向量b=[ 2 0 -2 ]，下标从-1到1，即b(-1)=2，b(0)=0，b(1)=-2；设向量c=a*b，下标从-5到5。根据卷积公式可知 其中，，则 c(-5)=a(-4)b(-1)=1*2=2 c(-4)=a(-4)b(0)+a(-3)b(-1)=1*0+2*2=4 c(-3)=a(-4)b(1)+a(-3)b(0)+a(-2)b(-1)=1*(-2)+2*0+3*2=4 c(-2)=a(-3)b(1)+a(-2)b(0)+a(-1)b(-1)=2*(-2)+3*0+4*2=4 c(-1)=a(-2)b(1)+a(-1)b(0)+a(0)b(-1)=3*(-2)+4*0+5*2=4 c(0)=a(-1)b(1)+a(0)b(0)+a(1)b(-1)=4*(-2)+5*0+4*2=0 c(1)=a(0)b(1)+a(1)b(0)+a(2)b(-1)=5*(-2)+4*0+3*2=-4 c(2)=a(1)b(1)+a(2)b(0)+a(3)b(-1)=4*(-2)+3*0+2*2=-4 c(3)=a(2)b(1)+a(3)b(0)+a(4)b(-1)=3*(-2)+2*0+1*2=-4 c(4)=a(3)b(1)+a(4)b(0)=2*(-2)+1*0=-4
实验-图像增强和图像分割实验
实验一图像增强和图像分割实验 （1）分别用图中给出的直线和曲线作为增强函数进行增强，比较它们的效果并讨论其特点。 线性变换对指数变换 图片1 图片 2 实验步骤： 1.在MATLAB中编写灰度图像的线性变换点运算程序 图片1处理程序 I=imread('图片1.png'); %读入原图像 I=im2double(I); %转换数据类型为double [M,N]=size(I); figure(1); imshow(I);%显示原图像 title('原图像'); figure(2); I=rgb2gray(I); L-1
%转化为灰度图像 [H,x]=imhist(I,64); stem(x,(H/M/N),'.'); title('原图像'); %tan=30` a=sqrt(3)/3;b=0; y=a.*I+b; figure(3); imshow(y); title('tan=30'); figure(4); [H,x]=imhist(y,64); stem(x,(H/M/N),'.'); title('tan=30'); %tan=45` a=1;b=0; y=a.*I+b; figure(5); imshow(y); title('tan=45'); figure(6); [H,x]=imhist(y,64); stem(x,(H/M/N),'.'); title('tan=45'); %tan=60` a=sqrt(3);b=0; y=a.*I+b; figure(7); imshow(y); title('tan=60'); figure(8); [H,x]=imhist(y,64); stem(x,(H/M/N),'.'); title('tan=60'); 实验结果如下图所示： 原图像 图片1的原图像
直方图均衡化图像增强与彩色图像处理算法分析
直方图均衡化图像增强与彩色图像处理算法分析 2012.05.29
目录 1. 前言 (1) 2. 理论分析 (2) 2.1 直方图修正技术的基础 (2) 2.2 直方图的均衡化 (3) 2.3 直方图均衡化的算法步骤 (4) 3. 仿真实验与结果 (6) 3.1直方图均衡化Matlab程序 (6) 3.2 彩色图形处理Matlab程序 (8) 3.3 直方图均衡化仿真结果： (10) 3.4 彩色图像处理仿真结果： (13) 4. 结论 (14) 参考文献 (15)
1. 前言 在实际应用中，无论采用何种输入装置采集的图像，由于光照、噪声等原因，图像的质量往往不能令人满意。例如，检测对象物的边缘过于模糊；在比较满意的一幅图像上发现多了一些不知来源的黑点或白点；图像的失真、变形等等。所以图像往往需要采取一些手段进行改善以求达到较好的效果。图像增强技术正是在此基础上提出的。图像增强是图像分析与处理的一个重要的预处理过程，其主要有两个目的：一是运用一系列技术手段改善图像的视觉效果,提高图像的清晰度；二是将图像转化成一种更适合于人或计算机进行分析处理的形式。即改善图像质量是图像增强的根本目的。图像增强的意义一般可以理解为：按需要进行适当的变换，对图像的某些特征，如边缘、轮廓、对比度进行强调或锐化，突出某些有用的信息，去除或削弱无用的信息以便于显示、观察或进一步分析和处理。 图像增强技术是一类基本的图像处理技术，是指有选择地突出图像中感兴趣的特征或者抑制图像中某些不需要的特征，其目的是使处理后的图像更适合于人的视觉特性或机器的识别系统，包括图像的轮廓线或者纹理加强、图像去噪、对比度增强等。因此图像增强处理是图像分析和图像理解的前提和基础。在图像的获取过程中，特别是对于多媒体监控系统采集的图像，由于监控场景光线照射复杂、拍摄背景也比较复杂等环境因素的影响。加之摄像设备、传感器等因素引入的噪声，使监控图像在一定程度上存在对比度差、灰度分布范围窄、图像分辨率下降。因此，为得到一幅清晰的图像必须进行增强处理。传统的图像增强算法通常是基于整幅图像的统计量，这样在计算整幅图像的变换时，图像中的低频信息、高频信息以及含有的噪声，同时进行了变换，因而在增强图像的同时增强了噪声，导致信息熵下降，给监控图像的分析和后期处理带来了困难。针对此问题，提出一种新算法。 图像增强处理方法根据图像增强处理所在的空间不同，可分为基于空间域的增强方法和基于频率域的增强方法两类。空间域处理方法是在图像像素组成的二维空间里直接对每一个像素的灰度值进行处理，它可以是一幅图像内像素点之间的运算处理，也可以是数幅图像间的相应像素点之间的运算处理。频率域处理方法是在图形的变换域对图像进行间接处理。其特点是先将图像进行变换，在空间域对图像作傅里叶变换得到它的频谱按照某种变化模型（如傅里叶变换）变换到频率域，完成图像由空间域变换到频率域，然后在频率域内对图像进行低通或高通频率域滤波处理。处理完之后，再将其反变换到空间域。 直方图均衡化算法是图像增强空域法中的最常用、最重要的算法之一。它以概率理论作基础，运用灰度点运算来实现直方图的变换，从而达到图像增强的目的。本文介绍一种基于累积分布函数变换法为基础的直方图修正法。它可以通过对直方图进行均匀化修正，可使图像的灰度间距增大或灰度均匀分布、增大反差，是图像的细节变得清晰。
实验5多光谱彩色合成
实验5 多光谱图像合成 一、实习目的和要求 1、了解彩色的基本特性和相互关系。 2、掌握三原色及其补色，掌握加色法及其减色法。 3、认识彩色正负像片的产生过程。 4、彩色合成原理 二、材料和工具 卫星图像、计算机,遥感图像处理软件等。 三、原理与方法 遥感图像光学处理的目的是通过光学手段增强目标地物的影像差异或影响特征，将目标地物从环境背景信息中突出出来。 1、色度学的基础知识 （1）颜色与视觉：在电磁波谱中，波长在0.38~76um范围的电磁波能够引起视觉反应，产生色觉的差异。物体的颜色取决于两方面的因素，对发光体而言，物体的颜色由其发出的光所具有的波长而定。常见的地物多为非发光体，其颜色取决于地物对可见光各波段的吸收、反射和透射等特性。对不透明地物而言，其颜色取决于地物对可见光的吸收、反射特性。地物对可见光各波段具有选择性的吸收和反射，则产生了彩色；地物对可见光各波段不具有选择性的吸收和反射，即对各波段具有等量吸收和反射，则产生非彩色。 （2）彩色的基本特性：明度、色调和饱和度为彩色的基本特性。明度是指彩色的明亮程度，是人眼对光源或物体明亮程度的感觉，彩色光亮度越高，人眼感觉越明亮，即有较高的明度。明度的高低取决于光源光强及物体表面对光的的反射率。色调是色彩彼此相互区分的特性，色调取决于光源的光谱组成和物体表面的光谱反射特性。饱和度是彩色的纯洁性，取决于物体表面的反射光谱的选择性程度，反射光谱越窄，即光谱的选择性越强，彩色的饱和度就越高。非彩色，即黑白色只用明度来描述，不使用色调和饱和度。 （3）颜色立体：下左图是表示明度、色调和饱和度三者之间关系的理想模型。模型呈枣核形，中间垂直轴代表明度，从底端到顶端，由黑到灰再到白，明度逐渐递增。中间水平面的圆周代表色调，顺时针方向由红、黄、绿、蓝到紫逐步过渡。圆周上的半径大小代表饱和度，半径最大饱和度最大，沿半径向圆心移动时饱和度逐渐降低，到了中心便成了中灰色。如果离开水平圆周向上、下（白或黑）的方向移动，也说明饱和度降低。 （4）互补色、三原色和彩色相加：当两种颜色混合产生白色或灰色时，这两种颜色为互补色。当三种颜色相混合时，其中的任一种不能由其余两种颜色混合相产生，这三种
多光谱影像分类实践
多光谱影像分类实践 杨沈斌 南京信息工程大学应用气象学院 概述 遥感影像分类是遥感应用的重要内容之一。多光谱遥感图像通过亮度或像元值的高低差异，即地物光谱信息在各波段图像上的反映，以及地物分布的空间特征来表示不同地物的差异。因此，不同地物的光谱特征差异及空间分布特性是区分不同地物的物理基础。遥感图像分类就是利用计算机通过对遥感图像中各类地物的光谱信息和空间信息进行分析，选择特征，将图像中每个像元按照特定的规则或算法划分为不同的类别，识别不同地物，并获取不同地物的空间分布。遥感图像分类主要分为两种方法：监督分类与非监督分类。另一种是将多源数据应用于图像分类中，发展成基于专家知识的决策树分类。 监督分类方法的一般过程： 1)定义训练样本 2)执行监督分类 3)评价分类结果 4)分类后处理 非监督分类方法的一般过程： 1)执行非监督分类 2)类别定义 3)合并子类 4)评价结果 监督分类方法的实践操作 以ENVI软件自带的Landsat TM数据can_tmr.img为例，运用最大似然分类算法（Maximum Likelihood Classification）进行影像分类的操作。按照该分类方法的一般过程执行，步骤如下： 1. 启动ENVI，使用File—Open Image File命令并打开ENVI软件默认路径下的can_tmr.img影像。打开后，使用波段组合R=7、G=4、B=2方式Load RGB显示，如图1所示。从Available Bands List中可以看出，该影响不带投影坐标系统（即没有蓝色的小地球图标）。从打开的图像中，基本上可以看出，绿色对应植被区域，山区有植被覆盖（深绿色），山的背阳面为黑色，白色的区域主要对应裸地（但笔者不是非常确定）。利用Z Profile（Spectrum）工具提取植被、河流、裸地的波段光谱曲线，如图2所示。从图中可以看出，不同地物的光谱曲线差异明显。
全色与多光谱并用空间相机的混叠问题
第43卷第5期 光电工程V ol.43, No.5 2016年5月Opto-Electronic Engineering May, 2016 文章编号：1003-501X(2016)05-0035-06 全色与多光谱并用空间相机的混叠问题 田富湘，何欣 ( 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033 ) 摘要：目前大多数空间相机不仅具有高分辨力的全色谱段，还包含越来越多的多光谱谱段。对于这种全色与多光谱并用空间相机，为使多光谱谱段具有足够高的信噪比，多光谱谱段像元尺寸普遍较大，Fλ/d较小，容易出现混叠问题。从采样式光学成像系统的模型出发，对混叠产生的机理进行详细分析，介绍了采用虚假响应来度量混叠程度的方法。以Wordview-2为例，采用虚假响应法对全色与多光谱并用空间相机的混叠问题进行了定量计算分析。 结果表明，Wordview-2全色谱段的混叠大小为7.35%，而多光谱谱段的混叠大小为14.76%~18.15%，后者是前者的2~2.5倍。最后，分析了混叠的影响和抑制混叠的措施。 关键词：空间相机；多光谱；混叠；虚假响应 中图分类号：V445.8 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-501X.2016.05.006 Aliasing Problems of Space Cameras including Panchromatic and Multispectral Bands TIAN Fuxiang，HE Xin ( Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China ) Abstract: At present, most space cameras contain not only panchromatic band with high resolution but also more and more multispectral bands. In order to obtain high signal to noise ratio of multispectral bands for this kind of space camera, sensors with big size element was applied for multispectral bands , so the system parameter Fλ/d turned smaller, and then aliasing problems appeared. Started from the model of sampling optical imaging system, the reasons for aliasing were analyzed, and the method to denote the extent of aliasing by spurious response was introduced. WordView-2 was taken as an example to analyze the aliasing problems of space cameras with panchromatic and multispectral bands. The results show that the aliasing of WordView-2’s panchromatic band is 7.35%, the aliasing of WordView-2’s multispectral bands is 14.76%~18.15%, and the latter is 2~2.5 times of the former. At last, the effects of aliasing and the measures to restrain aliasing were illustrated. Key words: space camera; multispectral bands; aliasing; spurious response 0 引 言 目前空间相机普遍采用以光电探测器为感光元件的采样式光学成像系统。采样式光学成像系统包含采样环节，具有采样的移变特性，调制传递函数(MTF)与景物和采样点间相位有关，欠采样会产生混叠[1]。根据采样定理，要不失真地恢复被采样信号，采样频率必须大于2倍的被采样信号最高频率[2]。为保证奈奎斯特频率处具有足够高的MTF，目前空间相机普遍为欠采样光学成像系统。对于欠采样光学成像系统，采样后信号的频谱会产生重叠，高于奈奎斯特频率的频率成分将被重建成低于奈奎斯特频率的信号，即产生混叠。混叠会在最终输出图像中引入伪像和畸变，影响图像判读[3]。混叠在采样式空间光学遥感器中普遍 收稿日期：2015-08-21；收到修改稿日期：2015-12-16 基金项目：中国科学院三期创新工程(07423JN70) 作者简介：田富湘(1983-)，男(汉族)，福建三明人。助理研究员，硕士，主要研究工作是光学仪器光机结构设计。E-mail:tian.fuxiang@https://www.360docs.net/doc/8417669864.html,。 https://www.360docs.net/doc/8417669864.html,
图像处理实验 图像增强和图像分割
图像增强和图像分割 一、实验目的： 掌握用空间滤波进行图像增强的基本方法，掌握图像分割的基本方法。 二、 实验要求： 1、测试图像1中同时含有均值为零的均匀分布噪声和椒盐噪声。用大小为5×5的算术均值滤波器和中值滤波器对图像进行处理，在不同窗口中显示原图像及各处理结果图像，并分析哪一种滤波器去噪效果好 2、对测试图像2进行图像分割，求出分割测试图像2的最佳阈值。分别显示原图、原图的直方图（标出阈值）、和分割后的二值图。 实验内容： 1. 实验原理 1) 图像增强：流程图： 图像增强可以通过滤波的方式来完成，即消除一部分的噪声。滤波又可以分为均值滤波和中值滤波。 1. 中值滤波原理：中值滤波就是选用一个含有奇数个像素的滑动窗口，将该窗口在图像上扫描，把其中所含像素点按灰度级的升（或降）序排列，取位于中间的灰度值来代替窗口中心点的灰度值。 对于一维序列{N f }： 21,},...,,...,{-=∈=+-m u N i f f f Med y u i i u i i
对于二维序列{ij F }：为滤波窗口W y ij F Med W ij }{= 2. 均值滤波原理：对于含噪声的原始图像g(s,t)的每一个像素点去一个领 域N ，用N 中所包含的相速的灰度平均值，作为领域平均处理后的图像f(x,y)的像素值，即： ∑∈=xy S t s t s g mn y x f ),(),(1),(? 2) 图像分割： 图像分割：依据图像的灰度、颜色等特征，将一幅图像分为若干个互不重叠的、具有某种同质特征的区域。 本实验中我们是根据灰度值，将灰度值大于阈值T 的像素统一置为255，小于的则置为0。如何求出最合适的分割阈值，则需要用到迭代算法。