遥感数字图像处理复习题(第一、二章)

遥感数字图像处理复习题

第一章

一、名词解释

1.数字图像

答：数字图像指用计算机存储和处理的图像，是一种空间坐标和灰度均不连续的、用离散数学表示的图像。

2.遥感数字图像

答：遥感数字图像(digital image)是以数字形式表述的遥感图像。不同的地物能够反射或辐射不同波长的电磁波，利用这种特性，遥感系统可以产生不同的遥感数字图像。

3.像素

答：数字图像最基本的单位是像素，像素是A/D转换中的取样点，是计算机图像处理的最小单元；每个像素具有特定的空间位置和属性特征。

4.遥感数字图像处理

答：遥感数字图像处理是通过计算机图像处理系统对遥感图像中的像素进行的系列操作过程。

5.频率域

答：频率域基于傅里叶变换，频率域的图像处理是对傅里叶变换后产生的反映频率信息的图像进行处理。

二、简答

1.遥感数字图像与照片的区别？

答：遥感数字图像与照片的区别有：

（1）照片来自于模拟方式，是通过摄影系统产生的；而遥感数字图像来自于数字方式，通过扫描和数码相机产生；

（2）照片没有像素，没有行列结构，没有扫描行；遥感数字图像中的基本构成单位就是像素，具有行和列，可能会观察到扫描行；

（3）照片中0表示没有数据；遥感数字图像中0是数值，不表示没有数据；（4）照片中任何点都没有编号；遥感数字图像中每个点都有确定的数字编号；（5）照片的摄影受到电磁波谱的成像范围限制；遥感数字图像可以使电磁波谱的任意范围

（6）一旦获取了照片，它的颜色就是确定的；遥感数字图像中颜色没有特定的规划，在处理过程中可以根据需要通过合成产生；

（7）照片只具有红、绿、蓝三个通道；遥感数字图像有多个波段。

2.怎样理解图像处理的两个观点？

答：当前，对于数字图像处理存在两种观点：离散方法的观点和连续方法的观点。

（1）离散方法的观点认为，一幅图像的存储和表示均为数字形式，数字是离散的，因此，使用离散方法进行图像处理才是合理的。与该方法相关的一个概念是空间域。空间域图像处理以图像平面本身为参考，直接对图像中的像素进行处理。（2）连续方法的观点认为，我们感兴趣的图像通常源自物理世界，它们服从可用连续数学描述的规律，因此具有连续性，应该使用连续数学方法进行图像处理。与该方法相关的一个主要概念是频率域。频率域基于傅里叶变换，频率域的图像

处理是对傅里叶变换后产生的反映频率信息的图像进行处理。完成频率域图像处理后，往往要变换回到空间域进行图像的显示和对比。

3.遥感数字图像处理需要掌握哪些基本知识？

答：遥感数字图像处理需要掌握以下几方面的基本知识：

（1）物理学中电磁辐射、光学和电子光学等方面的基本知识；

（2）地理学知识是有效利用遥感图像处理技术，认识地球客观世界的基本条件；（3）遥感数字图像处理是信息处理的主要组成部分，只有掌握了信息论的基础和方法，才能保证遥感数字图像处理工作在正确的理论指导下进行；

（4）计算机技术和地理信息系统的理论和知识。

三、填空

1.遥感数字图像处理的主要内容包括(图像增强 )、( 图像校正 )、( 信息提取 )。

2.图像校正也称图像恢复、图像复原，校正的方法除了图像增强中的一些方法外，主要包括( 辐射校正 )和(几何校正 )。

3.遥感数字图像处理系统包括硬件系统和软件系统两大部分，其中硬件系统主要由计算机、( 数字化器 )、(大容量存储器 )、( 显示器 )和( 输出设备 )、操作台。

4.在计算机中，基本的度量单位是( 比特 )。存储一幅1024字节的8位图像需要( 1MB )的存储空间。一景正常的包括7个波段的LANDSAT5的TM图像文件，至少占用( 200MB )的存储空间，

5.常用的遥感图像处理系统有(ERDAS IMAGINE遥感图像处理系统 )、( ENVI 遥感图像处理系统)、(PCI Geomatica 遥感图像处理系统 )、( ER Mapper 遥感图像处理系统)。

第二章

一、名词解释

1.电磁波谱

答：将各种电磁波按其波长（或频率）的大小依次排列所构成的图谱。

2.辐射分辨率

答：辐射分辨率是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的能力。

3.空间分辨率

答：空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，即传感器能，把两个目标物作为清晰的实体记录下来的两个目标物之间最小的距离。4.图像分辨率

答：图像分辨率指的是图像上的点被映射或指定到给定的空间里的数量（通常是以英寸、厘米、像素为单位），是图像中的最小可分辨距离。

5.图像采样

答：将空间上连续的图像变换成离散点（即像素）的操作称为采样。

二、简答

1.传感器分辨率的主要指标有哪些，各有什么意义？

答：传感器分辨率指标主要有四个：辐射分辨率、光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率。

辐射分辨率是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的能力。高的辐射分辨率可以区分信号强度中的微小差异。

光谱分辨率是传感器记录的电磁波谱中特定的波长范围和数量。波长范围越窄，光谱分辨率越高。波段数越多，光谱分辨率越高。

空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，即传感器能把两个目标物作为清晰的实体记录下来的两个目标物之间最小的距离。它是表征图像分辨地面目标细节能力的指标。环境变化的空间尺度不同，需要采用空间分辨率不同的遥感图像。

对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔称为时间分辨率。不同时间的遥感图像能提供地物动态变化的信息，可用来对地物变化进行监测，也可以为某些专题要素的精确分类提供附加信息。

2.什么是图像的采样和量化？量化级别有什么意义?

答：将空间上连续的图像变换成离散点（即像素）的操作称为采样。采样时，连续的图像空间被划分为网格，并对各个网格内的辐射值进行测量。通过采样，才能将连续的图像转换为离散的图像，供计算机进行数字图像处理。

采样后图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度值没有改变。量化是将像素灰度值转换成整数灰度级的过程。

采样影响着图像细节的再现程度，间隔越大，细节损失越多，图像的棋盘化效果越明显。量化影响着图像细节的可分辨程度，量化位数越高，细节的可分辨程度越高；保持图像大小不变，降低量化位数减少了灰度级会导致假的轮廓。

3.当前常用的传感器有哪些？

答：当前常用的传感器有：资源卫星的专题制图仪TM、增强型专题制图仪ETM+、高分辨率几何成像仪HGR、高分辨率立体成像系统HRS、植被传感器VEGETATION、高级空间热辐射热反射探测器、中等高分辨率成像光谱辐射仪MODIS、甚高分辨率辐射仪AVHRR、艾克诺斯IKONOS2、快鸟QuickBird、海岸带影色扫描仪CZCS、海洋宽视场观测传感器SeaWIFS。

4.遥感图像的主要类型有哪些？各有什么特点？

答：根据传感器选用的波长范围不同，遥感图像可以划分为不相干图像和相干图像。前者为光学遥感所产生的图像，通过自然光源或者通过非相干辐射源得到，包括多光谱图像、高光谱图像和高空间分辨率图像，在该类图像中，像素记录的是各个相关物体发射的辐射能量之和；后者则是指微波遥感所产生的图像，图像中像素的值是一些相关物体辐射的复振幅总和。

根据传感器的空间分辨率不同，遥感图像分为高空间分辨率图像、中空间分辨率图像、低空间分辨率图像。

高空间分辨率图像：空间分辨率小于10米。常用的传感器有SPOT，快鸟和IKNOS 等。这些传感器往往具有较高的重访周期（数天），能够反映明确的地物几何信息，适用于对特定地区进行定点监测，当前主要应用于数字城市和工程制图。中空间分辨率图像：空间分辨率10－100米。例如ASTER, TM等。重访周期为数周。具有较多的光谱信息，便于进行土地利用和土地覆盖、资源、地表景观等方面的研究。

低空间分辨率图像：空间分辨率大于100米。例如NOAA，MODIS等。这些传感器往往具有较高的重访周期（数小时），适用于进行大范围的环境遥感监测，例如洪水、火灾、云和沙尘暴等。

5.遥感数字图像产品有哪些数据级别?

答：根据中国科学院遥感卫星地面站的资料，遥感图像数据级别划分如下：（1）0级产品：未经过任何校正的原始图像数据；

（2）1级产品：经过了初步辐射校正的图像数据；

（3）2级产品：经过了系统级的几何校正，即利用卫星的轨道和姿态等参数、以及地面系统中的有关参数对原始数据进行几何校正。产品的几何精度由这些参数和处理模型决定；

（4）3级产品：经过了几何精校正，即利用地面控制点对图像进行了校正，使之具有了更精确的地理坐标信息。产品的几何精度要求在亚像素量级上。

6.什么是遥感图像的元数据，包括哪些主要的参数？

答：元数据是关于图像数据特征的表述，是关于数据的数据。元数据描述了与图像获取有关的参数和获取后所进行的后处理。例如，LANDSAT,SPOT等图像的元数据中包括了图像获取的日期和时间、投影参数、几何纠正精度、图像分辨率、辐射校正参数等。

7.通用的遥感数据存储格式有哪三种？

答：遥感图像包括多个波段，有多种存储格式，但基本的通用格式有三种，即BSQ、BIL和BIP格式。

BSQ(band sequential)是像素按波段顺序依次排列的数据格式。即先按照波段顺序分块排列，在每个波段块内，再按照行列顺序排列。同一波段的像素保存在一个块中，这保证了像素空间位置的连续性。

BIL(band interleaved by line)格式中，像素先以行为单位分块，在每个块内，按照波段顺序排列像素。同一行不同波段的数据保存在一个数据块中。像素的空间位置在列的方向上是连续的。

BIP(band interleaved by Pixel)格式中，以像素为核心，像素的各个波段数据保存在一起，打破了像素空间位置的连续性。保持行的顺序不变，在列的方向上按列分块，每个块内为当前像素不同波段的像素值。

8.HDF图像格式的优点是什么？

答：HDF（Hierarchy Data Format，层次数据格式）数据格式主要用来存储由不同计算机平台产生的各种类型科学数据，适用于多种计算机平台，易于扩展。它的主要目的是帮助NCSA的科学家在不同计算机平台上实现数据共享和互操作。HDF数据结构综合管理2D、3D、矢量、属性、文本等多种信息，能够帮助人们摆脱不同数据格式之间相互转换的繁琐，而将更多的时间和精力用于数据分析。HDF 能够存储不同种类的科学数据，包括图像、多维数组、指针及文本数据。HDF格式还提供命令方式，分析现存HDF文件的结构，并即时显示图像内容。科学家可以用这种标准数据格式快速熟悉文件结构，并能立即着手对数据文件进行管理和分析。

HDF文件格式的优势在于：1）独立于操作平台的可移植性；2）超文本； 3）自我描述性；4）可扩展性。

9.GeoTIFF图像格式的特点是什么？

答：GeoTIFF利用了TIFF的可扩展性，在其基础上加了一系列标志地理信息的标签（Tag），来描述卫星成像系统、航空摄影、地图信息和DEM等。GeoTIFF 设计使得标准的地图坐标系定义可以随意存储为单一的注册标签。GeoTIFF也支持非标准坐标系的描述，为了在不同的坐标系间转换，可以通过使用3~4个另设

的TIFF标签来实现。然而，为了在各种不同的客户端和GeoTIFF提供者间正确交换，最好要建立一个通用的系统来描述地图投影。

GeoTIFF描述地理信息条理清晰、结构严谨，而且容易实现与其他遥感影像格式的转换，因此，GeoTIFF图像格式应用十分广泛，绝大多数遥感和GIS软件都支持读写GeoTIFF格式的图像，比如ArcGIS，ERDAS IMAGINE和ENVI等。在图像处理中，将经过几何纠正的图像保存为GEOTIFF，可以方便的在GIS软件中打开，并与已有的矢量图进行叠加显示。

10.怎么计算图像文件的大小？

答：图像文件的大小（字节）按照下面的公式计算：

图像行数x图像列数x每个像素的字节数x波段数x辅助参数

其中，辅助参数一般为1。一些系统如ERDAS，在图像文件中加入了图像金字塔索引等信息，该值为1.4。每个像素的字节数与存储有关，8位数为1个字节。以8位量化产生的图像，每个像素值为0－255，占用一个字节。16位数占用两个字节，以此类推。