遥感图像处理彩色合成
遥感图像增强处理
第八章（4） 遥感图像增强处理一、彩色增强处理彩色合成变换：加色法密度分割：单波段的彩色：密度分割IHS 变换（一）彩色合成多波段彩色合成：利用计算机将同一地区三个波段的影像，分别赋予红、绿、蓝三原色，进行单基色变换（色阶），然后使各影像准确套合叠置显示，依照彩色合成原理，构成彩色合成影像。
分类：假彩色合成、真彩色合成真彩色合成：当三幅影像的工作波段分别为红、绿、蓝时，同时分别对应赋予红色、绿色、蓝色，合成后的影像十分接近自然界的色彩，称为真彩色合成。
假彩色合成：（重点看）各工作波段被赋予的颜色，与波段所代表的真实颜色不同，合成色不是地物真实的颜色，因此这种合成叫做假彩色合成标准假彩色合成：1、近红外波段赋予红色、红光波段赋予绿色，绿光波段赋予蓝色。
2、针对TM 影像的7个波段：第2波段是绿色波段、第3波段是红色波段、第4波段是近红外波段当4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色时，这一合成方案称为标准假彩色合成（二）假彩色密度分割单波段的假彩色密度分割：将单波段影像的像元值从小到大按照某种标准划分等级，每一级别赋予一种颜色，最终影像表现为彩色，这些色彩是人为加上的，与地物的天然色彩不一定相同，称为假彩色密度分割。
等密度分割：对像元数值从小到大划分为n 级，各级内含有的像元数大致相等时，称为等密度分割。
（三）IHS 变换HSI 代表色调、饱和度和明度（hue ，saturation,intensity ）。
色彩模式可以用近似的颜色立体来定量化。
定义：IHS 变换是RGB 颜色系统与HIS 颜色系统之间的变换。
具体方法 ：令IRIGIB ,下标max 为R ，G ，B 中最大值，下标min 为R ，G ，B 中最小值， IRIGIB 和Ｓ均为0-1的实数，Ｈ为0-360的实数。
则有明度： 2/)(min max I I I +=饱和度：5.0≤I )/()(min max min max S S S S S +-=5.0>I )11/()(min max min max S S S S S -+--=色调：min max H H H -=∆如果max H H R =，则]/)[(60H H H H B G ∆-=，位于黄和品红之间如果max H H G =，则]/)(2[60H H H H R B ∆-+=，位于青和黄之间如果max H H B =，则 ]/)(4[60H H H H G R ∆-+=，位于品红和蓝之间二 、光谱增强处理（一）反差增强线性变换，非线性变换，直方图增强⏹ 通过修改各种像元值来改善影像对比度，从而改变影像质量的处理方法。
波段 彩色
波段彩色合成是一种遥感影像处理方法，可以将不同波段的数据通过一定的组合方式生成彩色图像。
通常，彩色合成需要将三个波段的数据分别赋予红、绿、蓝三种颜色，从而生成具有彩色信息的图像。
常见的波段彩色合成方法包括：
真彩色合成：将3、2、1波段分别赋予红、绿、蓝色，获得自然彩色合成图像，图像的色彩与源地区或景物的实际色彩一致。
这种方法适用于浅海探测、作图以及非遥感应用专业人员使用。
标准假彩色合成：将4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色，标准假彩色图像中的植被显示为红色，可突出体现植被特征，常应用于提取植被信息。
此外，根据不同需求，还可以通过调整波段组合方式和设置阈值等方法来优化彩色合成效果。
例如，可以通过增加或减少波段数量来突出或减少特定地物特征的表现；或者通过调整各波段的权重和亮度值来增强或减弱特定颜色或地
物特征的表现。
总之，波段彩色合成是一种基于多波段数据融合的遥感影像处理方法，可以生成具有丰富颜色信息的图像，有助于遥感应用中的地物识别、分类和监测等任务。
多波段遥感图像彩色合成处理解析
多波段遥感图像彩色合成处理解析【摘要】多波段遥感图像彩色合成是一种应用广泛的遥感图像应用处理，本文对其授课目标、授课方式、授课内容、授课顺序、授课重点等进行了设计，并将彩色合成原理从色度学、地物波谱特性、图像灰度值（图像密度、透光性）等几个方面进行关联，使学生真正学懂彩色合成的基本原理，并能灵活地应用到遥感图像专题信息提取的实践之中。
【关键词】标准假彩色合成；真彩色合成；加色法0 引言彩色合成是遥感数字图像处理方法中，最常用、最基本、也是最便捷有效的彩色增强处理方法，是关于遥感图像处理研究最早的内容之一，到目前为止一直在延续使用，而且必不可少，然而在教学中本人发现，学生对于光学原理完成的彩色合成从理论上并不能很好的理解，学生可以看到彩色图像，可以按照排列组合的方式，把所有能做的彩色合成全部完成，观察到色彩的变化，但是很难将色度学、地物波谱特性、图像灰度值、图像透光性等知识融合到一起进行综合分析，从原理上明白色彩变化的原因。
本人从事遥感地质学教学工作多年，将彩色合成的教学经验进行了总结，希望对从事这方面教学工作的教师具有一定的帮助。
1 授课内容假彩色合成，从标准假彩色入手，以植被为例。
1.1 MSS数据的光学标准假彩色合成图1 标准假彩色合成（以植被为例，MSS数据）图1为从波段选择，植被反射率，图像色调、透明正片密度，滤色片颜色、色光混合，植被颜色7大方面对于标准假彩色图像上植被颜色为品红色原理的列表解释。
1.2 ETM+数据的数字标准假彩色合成、真彩色合成。
图2 标准假彩色合成（以植被为例，ETM+数据）图2和图3为以ETM+、TM数据为例，用数字图像处理的方法解释标准假彩色和真彩色合成的原理，因为该原理的实现是在计算机的遥感软件下完成，数据类型有一定的变化，所以透明正片密度用图像密度来代替，滤色片三原色，由计算机的RGB三原色代替，实现标准假彩色、真彩色合成。
工作波段、名称、植物反射率、图像色调、DN值、图像密度、三原色、色光混合原理应该在本次课之前完成，在课上介绍到哪一部分就要做相应的复习。
遥感图像颜色增强处理(彩色变换)
波 段 3-2-1
合 成
二.假彩色合成
由于多波段摄影中，一副图像多不是三原 色的波长范围内获得的，如采用人眼看不见的 红外波段等，因此由这些图像所进行的彩色合 成称假彩色合成。 假彩色增强目的： 使感兴趣的目标呈现奇异的彩色或置于奇特 的彩色环境中，从而更受人注目；
使景物呈现出与人眼色觉相匹配的颜色，以 提高对目标的分辨力。
标准假彩色合成(4-3-2)
4-5-3波段合成的假彩色图像
三.密度分割和伪彩色增强
将一幅图像的整个亮度值变量，按照某 一定量分割为若干等量间隔，每一间隔赋予 一种颜色，以此控制成像系统的彩色显示， 就可得到一幅假彩色密度分割图像。
四.色彩模型变换
图像融合
Transform——ImagSharpening——HSV
1）RGB to HSV
2）HSV to RGB
3）RGB to HLS
4）RGB to HSV（ＵＳＧＳ）
谢谢大家！
图像颜色增强处理 （彩色变换）
彩色变换目的 ：通过对图像色彩空间的变换，
突出图像的有用信息，扩大不同影像特征之间差别，
提高对图像的解译和分析能力。
彩色变换分类：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
真彩色合成
假彩色合成
密度分割和伪彩色增强
色彩模型变换
一.真彩色合成
所谓真彩色合成就是在通过红、绿、 蓝三原色的滤光片而拍摄的同一地物的三 张图像上，若使用同样的三原色进行合成， 可得到接近天然色的颜色。
遥感图像的增强处理
目的：通过上机操作，掌握彩色变换增强，空间域增强，频率域增强，多光谱变换增强等几种遥感图像增强处理的过程和方法，加深对遥感图像增强处理的理解。
实验内容：彩色合成；对比度变换增强；空间滤波增强；频率域增强；图像运算；主成分变换。
一、彩色合成
根据加色法彩色合成原理，选择遥感图像的三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，然后将这三个波段叠加，构成彩色合成图像。
锐化：interpreter—spatical enhancement—convolution（索伯尔）以T1为例。 New为自己新定义一个模板，在Xsize与Ysize中定义，以默认的3为例，在窗口中的行列中输入T1（突出线状地物，为水平方向线性地物）点file中的librarian中的name中命名“suoboer”点save后close，发现自定义的suoboer已出现 在convolution窗口中的kernel下，点击suoboer，再在output file中命名。
（1）索伯尔梯度
1 2 1 -1 0 1
T1= 0 0 0 T2= -2 0 2
-1-2-1 -1 0 1
（2）拉普拉斯算法（有利于提取边缘信息）
0 1 0
T（m，n）=1-4 1（同时突出横、纵向，但边界是断断续续
标准假彩色合成：
TM2(绿波段)赋予蓝
TM3（红波段）赋予绿
TM4（近红外波段）赋予红；
步骤：配准--------合成
空间位置上配准（通过几何校正进行配准）
做一标准假彩色合成（选影像tm2、3、4）
首先将tm2、3、4打开看是否能直接合成（投影坐标是否一样，若不一样则需配准后才能合成）
遥感影像中的真、假彩色合成及伪彩色等
聊一聊遥感影像中的真彩色、假彩色及伪彩色真彩色不是和肉眼一致吗？为什么还会有假彩色、伪彩色呢？【基本认知】➢遥感影像有黑白和彩色之分黑白影像是根据物体的灰度不同而呈现的，一般建筑物为灰白色，而草地和森林颜色较深遥感彩色影像又有真彩色和假彩色之分✧真彩色影像上地物颜色能够真实反映实际地物的颜色特征，符合人的认知习惯✧假彩色影像上，草、树和庄稼覆盖地区通常为红色，而水是灰色和蓝色的，城市是蓝灰色的【何为图像的彩色显示】遥感数据是直接从遥感器得到的数字数据的罗列。
为了使其内容直观易懂，彩色显示是非常重要的技术，彩色显示有两种方法：①把多个波段的图像分别赋予一种原色而进行显示的彩色合成法对一幅黑白图像的灰阶赋予颜色的假彩色（伪彩色）显示法彩色合成【基本概念】从通过滤光片、棱镜、衍射光栅等分光而获得的多波段图像中选出三个波段，分别赋予三原色进行合成，根据三原色的对应方式不同，可以得到不同的彩色合成图像。
1）真彩色合成在通过对应于三原色蓝、绿、红的滤光片而拍摄的三张多波段图像上，如果使用同样的三原色滤光片进行合成，就可以得到接近天然色的颜色，即为真彩色合成。
2）假彩色合成通常的遥感图像不一定是在分解为三原色的滤光片的波长范围内拍摄的，多数场合是使用了人眼看不见的红外波段，因为这种图像的彩色合成已经不是天然色彩了，所以称为假彩色合成。
3）红外彩色合成在遥感中，多采用对近红外区赋予红色，对红色的波长区赋予绿色，对绿色的波长区赋予蓝色，称为红外彩色合成。
彩色合成法可应用于从不同的遥感器中获得的图像显示，例如，通过把空间分辨率高的黑白图像和空间分辨率低的多波段图像进行彩色合成，就可以做出空间分辨率高且具有多波段信息的图像，这对于图像判读是非常有效的。
伪彩色显示（又称密度分割）把一张黑白图像的灰阶分为若干等级，在每个等级上赋予颜色，就成为最简单的伪彩色显示【总结】✧真彩色：R G B三波段的合成显示图✧假彩色：任意三个波段的合成显示图✧伪彩色：只含有一个任意波段的图像显示假彩色也好，伪彩色也罢，都是为了增加遥感影像的可读性。
(标准假彩色合成)
(标准假彩色合成)标准假彩色合成。
在数字图像处理中，彩色合成是一种常见的图像处理技术，它可以将不同光谱波段的图像合成为一幅彩色图像，以便于人们观察和分析。
而标准假彩色合成则是一种特定的彩色合成方法，它通常用于遥感影像、医学影像、地质勘探等领域，能够有效地展现图像中的信息，提高图像的可视性和辨识度。
标准假彩色合成的原理是利用不同波段的灰度图像进行合成，通过选择合适的颜色通道进行叠加，形成一幅彩色图像。
在遥感影像处理中，常用的标准假彩色合成包括红绿蓝（RGB）合成、红外-绿光-蓝光（IRGB）合成等。
这些合成方法能够突出图像中的地物特征，帮助人们更好地理解图像所代表的信息。
在进行标准假彩色合成时，首先需要获取不同波段的灰度图像，然后根据合成方法选择合适的颜色通道进行合成。
在RGB合成中，红色通道对应红光波段的灰度图像，绿色通道对应绿光波段的灰度图像，蓝色通道对应蓝光波段的灰度图像。
而在IRGB合成中，红色通道通常对应红外波段的灰度图像，绿色通道对应绿光波段的灰度图像，蓝色通道对应蓝光波段的灰度图像。
通过合成不同波段的灰度图像，标准假彩色合成能够将图像中的信息进行有效展现。
在遥感影像处理中，这种合成方法可以帮助人们观察地表覆盖情况、地形地貌特征等，对于农业、林业、地质勘探等领域具有重要的应用价值。
在医学影像处理中，标准假彩色合成也能够帮助医生更好地观察病灶、组织结构等，提高诊断的准确性和可靠性。
总之，标准假彩色合成是一种重要的图像处理技术，它能够有效地展现图像中的信息，提高图像的可视性和辨识度。
通过选择合适的合成方法和颜色通道，人们可以根据具体需求进行合成处理，得到符合实际应用要求的彩色图像。
在未来的研究和应用中，标准假彩色合成将继续发挥重要作用，为各个领域的图像处理和分析提供有力支持。
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。
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6
7
10.4-12.5
2.0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-2.35
120
30
热红外波段
中红外波段
热辐射敏感
岩石、矿物敏感
TM真彩色合成方案？
TM假彩色合成
◦ TM标准假彩色合成：当TM4、3、2波段 分别赋予红、绿、蓝色时，这一合成被称 为标准假彩色合成。
TM4、3、2合成 在标准假彩色合成影 像上，植被一般呈现 什么颜色？为什么？
二、TM彩色合成
彩色合成：依照加色法彩色合成原理，选择 遥感影像的某三个波段，分别赋予红、绿、 蓝三原色，合成彩色影像。
遥感图像具体怎样用遥感数据 对应RGB模型进行彩色显示？
TM4
R
TM3
G
TM2
B
TM4
遥感图像彩色合成 R
TM3
G
TM2
B
二、TM彩色合成
真彩合成：依照加色法彩色合成原理，选择 遥感影像的红、绿、蓝波段，分别赋予红、 绿、蓝三原色，合成彩色影像。 假彩合成：依照加色法彩色合成原理，选择 遥感影像的任意三个波段，分别赋予红、绿、 蓝三原色，合成彩色影像。
TM影像
波 段 1 2 3 4 5 波长um 0.45-0.52 0.52-0.60 0.63-0.69 0.76-0.90 1.55-1.75 分辨率m 30 30 30 30 30 光谱信息 蓝波段 绿波段 红波段 近红外波段 中红外波段 识别特征 水体穿透力最大 绿色植物反射峰 叶绿素主要吸收带 对绿色植物类别差异 最敏感 植物和土壤水分敏感
遥感图像处理-彩色合成
颜色模型
TM (Thematic Mapper)彩色合成
课
前
准
备
了解TM影像不同波段光谱特征。 了解加色法原理。 了解水体和植被的光谱特征 。
一、颜色模型—红、绿、蓝（RGB）
加色法原理
三原色： 红、绿、蓝
红＋绿＝黄 红＋蓝＝品红 蓝＋绿＝青 红＋蓝＋绿＝白
植 被
思考
（1）以TM影像为例，如果要在影像上要突出 水系以红色、植被以绿色为最佳的话，可以采用哪 种方式组合?
参考资料
《环境遥感》，王桥，杨一鹏等编，科学出版社。P187、 P418。
/ 地理空间数据云。