第八讲多光谱变换与多源信息复合
-多光谱变换
差值运算
多光谱变换
• 应用
– 增强在两个不同波段间亮度差异大的目标 – 检测同一区域内目标的运动变化
TM4－TM3
2019/7/22
TM41999.9－TM42001.9
邱永红
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遥感数字图像处理
比值运算
多光谱变换
• 两个波段对应像元的灰度值之比或几个波段 组合的对应像元灰度值之比
– 简单比值运算
F (x, y) f2 (x, y) f1(x, y)
• 可用于削弱图像的加性噪声
2019/7/22
邱永红
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遥感数字图像处理
差值运算
多光谱变换
• 指两幅同样大小的图像对应象元的灰度 值相减
F(x, y) f1(x, y) f2 (x, y) b
• 用于动态监测、运动目标检测和跟踪及目标 识别等
2019/7/22
邱永红
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遥感数字图像处理
比值运算
多光谱变换
• 应用
– 可以扩大不同地物的光谱差异，区分在单波段 中容易发生混淆的地物
– 可以消除或减弱地形阴影、云影影响和植被干 扰以及显示隐伏构造等
• 运用图像相除应注意它的缺点
– 比值使得原来图像的独立波谱意义不存在了， 失去了地物的总的反射强度信息
– 比值处理常常放大了噪声，因而比值处理前应 充分做好消除噪声的工作
多光谱变换
图像融合
• 多光谱变换方法可通过函数变换， 达到保留主要信息、降低数据量， 增强有用信息的目的
• 变换的本质是对遥感图像实行线性 变换，使多光谱空间的坐标系按一 定规律进行旋转
2019/7/22
邱永红
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遥感数字图像处理
遥感名词解释
遥感平台：遥感中搭载传感器的工具统称为遥感平台，常见的有气球、飞机、人造地球卫星和载人航天器遥感技术系统：包括被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。
电磁波; 当电磁振荡进入空间，变化的磁场激发了涡旋电场，变化的电场又激发了涡旋电场，使电磁振荡在空间传播，这就是电磁波。
辐射源：任何物体都是辐射源。
维恩位移定律：λ（max）T=b黑体：对任何波长的电磁辐射大都全部吸收的物体微波遥感：指利用微波传感器获取从目标地物发射或者反射的微波辐射，经过判读处理来识别地物的技术。
被动遥感：传感器本身不产生电磁波，而是被动的接受和反射其他物体的电磁辐射而获取地物信息的遥感方式。
瑞利散射:当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射。
米氏散射: 当大气中粒子的直径与辐射的波长相当时发生的散射。
大气窗口：由于大气层的反射、散射和吸收作用，使得太阳辐射的各波段受到衰减的作用轻重不同，因而各波段的透射率也各不相同。
我们就把受到大气衰减作用较轻、透射率较高的波段叫做大气窗口。
多波段遥感：探测波段在可见光和红外波段范围内再分成若干窄波段感光度：胶片的感光速度。
垂直摄影：摄影机主光轴垂直于地面或偏离垂线在3’以内。
倾斜摄影：摄影机主光轴偏离垂线大于3’。
三原色：若三种颜色，其中的任一种都不能由其余二种颜色混合相加产生，这三种颜色按一定比例混合，可以形成各种色调的颜色，称之为三原色。
（红绿蓝）辐射亮度：假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向不同而不同。
则辐射亮度定义为辐射源在某一方向单位投影表面单位立体角内的辐射通量。
观察者以不同的观测角观察辐射源时，辐射亮度不同。
亮度系数：物体表面受到光照后所产生的明亮程度的数值辐射畸变：实际测量时，辐射强度值还受到其他因素的影像而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分。
辐射校正 :对大气影响的纠正是通过纠正辐射亮度的办法实现的。
几何畸变：遥感图像在几何位置上发生了变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等畸变时，说明发生了几何畸变。
第四章 遥感图像处理—数字图像增强
同一景物不同波段图像之间的运算—识别地物
图像的差值运算有利于目标与背景反差较小 的信息提取。 如在红光波段，植被和水体难以区 分，在红外波段，植被和土壤难以区分，通过相 减,可以有效的区分出三种地物
2、比值运算 两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相除 (除数不为0)就是比值运算，即：
真彩色合成 假彩色合成
彩色合成的原理图
①真彩色合成
红光波段赋成红 绿光波段赋成绿 蓝光波段赋成蓝
真彩色合成 红光波段赋成红
真彩色合成 红光波段赋成红 绿光波段赋成绿
真彩色合成 红光波段赋成红 绿光波段赋成绿 蓝光波段赋成蓝
②假彩色合成 假彩色合成 近红外波段赋成红 红光波段赋成绿 绿光波段赋成蓝
1 图像卷积运算
数字图像的局部
模板
z1 z2 z3
z4 z5 z6 z7 z8 z9
w1 w2 w3 w4 w5 w6 w7 w8 w9
1/9
1/9 1/9
1/9 1/9 1/9 1/9 1/9 1/9
Replace with R
= w1z1 + w2z2 + ….. +w9z9
模板按像元依次向右移动，而后换行，直到整幅图 像全部处理完为止
对于亮点噪音，用中值滤波好
带有椒盐噪声的ikonos图像
中值滤波后的图像
均值平滑后的图像
3
图像锐化
（1）图像锐化的目的是突出图像中景物的边缘、线状目 标或某些亮度变化率大的部分。 （2）边缘或轮廓通常位于灰度突变或不连续的地方，具
有一阶微分最大值和二阶微分为0的特点;
锐化的方法很多，在此只介绍常用的几种：
遥感原理
名词解释1、多光谱遥感:探测波段在可见光与近红外波段范围内，再分为若干窄波段来探测目标。
2、瑞利散射与米氏散射：前者是指当大气中的粒子直径比波长小得多的时候所发生的大气散射现象。
后者是指气中的粒子直径与波长相当时发生的散射现象。
3、多源信息复合：遥感信息图遥感信息，以及遥感信息与非遥感信息的复合。
4、空间分辨率与波谱分辨率：像元多代表的地面范围的大小。
后者是传感器在接收目标地物辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔。
5、辐射畸变与辐射校正：图像像元上的亮度直接反映了目标地物的光谱反射率的差异，但也受到其他严肃的影响而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分，称为辐射畸变。
通过简便的方法，去掉程辐射，使图像的质量得到改善，称为辐射校正。
6、多光谱变换：通过函数变换，达到保留主要信息，降低数据量；增强或提取有用信息的目的。
本质是对遥感图像实行线形变换，使多光谱空间的坐标系按照一定的规律进行旋转。
7、监督分类：包括利用训练样本建立判别函数的“学习”过程和把待分像元代入判别函数进行判别的过程。
8、遥感与遥感技术系统：遥远地感知；目标地物的电磁波，信息获取，信息接受，信息处理，信息应用。
9、主动遥感与被动遥感：前者是探测器主动发射电磁波并接受信息。
后者是被动接受目标地物的电磁波。
10、电磁波与电磁波谱：电磁振动的传播；按电磁波在真空中的传播的波长排列。
、遥感与遥感技术系统：遥远地感知；目标地物的电磁波，信息获取，信息接受，信息处理，信息应用。
2、空间分辨率与波谱分辨率：像元多代表的地面范围的大小。
后者是传感器在接收目标地物辐射的波谱时，能分辨的最小波长间隔。
3、影像变形与几何校正：各种原因造成的几何位置变化4、辐射畸变与辐射校正：图像像元上的亮度直接反映了目标地物的光谱反射率的差异，但也受到其他严肃的影响而发生改变，这一改变的部分就是需要校正的部分，称为辐射畸变。
通过简便的方法，去掉程辐射，使图像的质量得到改善，称为辐射校正。
多光谱变换与多源信息复合
作业和思考题：
3、什么叫多源信息复合并阐述其意义？
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅地阐述观点。
4、在遥感与非遥感信息的复合中如何确定
地理数据的网格大小？
5、遥感与非遥感信息的复合中如何达到最优
遥感数据的选取？
6、影像配准的一般方法和要求有哪些?
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅地阐述观点。
3. 复合：彩色合成法、差值法、比值法。
2、不同时 相的遥感数 据复合
观测地物的类型、位置、轮廓及动态 变化是常用。
一．配准：利用几何校正的方法。
二．直方图调整：将配准后的直方图调整成 一致的直方图，使图像亮度值趋于协调， 以便于比较。
三．复合：彩色合成法、差值法、比值法。
二、遥感与非遥感信息的复合
1、K-L变换
离散变换的简称，又称主成分变换 它是对某一多光谱图像X.利用K-L变换矩阵A进行线性组合,而产生一组新
的多光谱图像Y. K-L变换的特点: 变换后的主分量空间与变换前的多光谱空间坐标系相比旋转了一个角度。
新坐标系的坐标轴一定指向数据量较大的方向。可实现数据压缩和图像增 强。
2、K-T变换
K-T变换的应用对象和领 域？
何谓多光谱变换其本质是 什么？
K-T变换
是kauth-Thomas变换的简称，也称缨帽 变换.是一种坐标空间发生旋转的线性变换， 旋转后的坐标轴指向与地面景物有密切关 系的方向
K-T变换的应用:
主要针对TM图像数据和MSS数据. 对于扩大陆地卫星TM影像数据分 析在农业方面的应用有重要意义.
多源信息复合
多种信息源的复合:是将多种遥感平台，多时相遥感数据之间以 及遥感数据与非遥感数据之间的信息组合匹配的技术。
空间数据中的多源融合技术与方法研究进展
空间数据中的多源融合技术与方法研究进展近年来，随着遥感技术和地理信息系统的迅猛发展，空间数据的获取和利用已经成为科学研究、城市规划、资源管理等领域的重要手段和决策依据。
然而，由于各种遥感传感器的不同特性和限制以及地理信息的多样性，获取的空间数据往往存在不同的噪声和不一致性。
因此，如何将多源空间数据进行融合，提高数据的精度和可靠性，成为了当前研究的热点之一。
多源融合技术可以将不同传感器获得的数据进行融合，以达到比单一传感器更高的数据精度和信息含量。
多源数据的融合可以分为同源数据的融合和异源数据的融合两类。
同源数据的融合是指来自相同传感器或同一类型的传感器的数据融合。
这类融合主要包括多角度遥感数据的融合、多时相遥感数据的融合以及多波段遥感数据的融合等。
多角度遥感数据的融合可以通过融合不同视角的数据，提取出地表粗糙度、植被高度等地理信息。
多时相遥感数据的融合可以通过对多个时期的数据进行分析，揭示地表的变化情况。
多波段遥感数据的融合则可以通过融合不同波段的数据，提取出不同地物特征，用于土地利用分类、环境监测等方面。
异源数据的融合是指来自不同传感器或不同类型的传感器的数据融合。
这类融合主要包括遥感与地理信息系统数据的融合、遥感与地面观测数据的融合以及遥感与模型模拟数据的融合等。
遥感与地理信息系统数据的融合可以利用遥感数据和地理信息系统数据的互补性，提高地理信息的可视化效果和决策支持能力。
遥感与地面观测数据的融合可以通过将遥感数据与地面观测数据相结合，提高数据的可信度和准确性。
遥感与模型模拟数据的融合则可以通过将遥感数据与模型模拟数据相结合，提高模型的验证和预测能力。
在多源融合技术与方法的研究中，人工神经网络、小波变换和贝叶斯分类等方法被广泛应用。
人工神经网络是一种模仿人脑神经网络结构和功能的方法，可以通过训练，将不同传感器的数据进行融合，提高分类和识别准确率。
小波变换是一种将信号分解为不同频率分量的方法，可以通过对不同传感器数据进行小波变换，提取出不同频率的信息，用于多源数据的融合和特征提取。
多传感器和多源信息的融合：结构、算法和应用(SPIEV01.5813)
高跟踪技术的可靠性 （ ． ． ｔｅ ， Ｓ Ｅ Ｇａｔｉ 法国欧洲防 ｎ
空与 空 间公 司）
３ 利 用 混 合 式 展 开 算 法 和 响 应 率 分 析 进 行 图 像 融 合 ．
１ ．用以护卫地面车辆的成群跟踪算法 （ ． ． ｈｎ ５ Ｗ Ｃ Ｃ ｉ
等，新 加坡 ＤＳ 国家 实验室） Ｏ
２． ６ 主动式 传感器管理 中的多 目标 优化 （ ． ． ａ ｅ Ｓ Ｆ Ｐ ｇ
等，英 国索斯安普敦大学）
２ ．分 配 式 传 感 器 网 络 中 用 于 传 感器 管 理 的市 场 结 构 ７
器的设计 （ Ｇ． ａｉ ｎ ｏ 乌克 兰人类发展 国 Ｖ． Ｋｒｓｅ ｋ ， ｌ
际开放大学）
１ 利 用 主 成分 分 析 对 压 缩 数 据 投 影 限 幅 图像 进 行 融 ．
Ｓ Ａ肌 公 司 ） Ｐ 来自合 （ Ｒ． ａ ａｉ美国科学应用国际公 司） Ｖ． Ｒｉ ｔ， ｓ
２ ．实时执行 图像 的配准和融合 （ Ｊ Ｄｗ ｅ， 国 Ｄ． ． ｙ ｒ 英
Ｏｃｅ ｔｃ公 司）
１ ．预先 积 累 与道 路 有关 的 地 面 目标 特 性 的 知 识 以提 ４
ｆ Ｖｉ ｎ ｔ Ａ． ｓ ａｈ等，美 国宾夕法尼亚州立大学） ｗａ
八 、其 它 论 题 Ｉ Ｉ
３． ３ 估计融合中最佳传感器尺寸的压缩 （ Ｓ ｎ Ｅ． ｏ ｇ等 ，
中 国 四川 大 学）
七 、其 它 论 题 Ｉ
２ ．概率论证系统 中的灵敏度分析 （ Ｃ ｅ ８ Ｙ． ｈ ｎ等， 美国
（ Ｖ． ｓ ｖ 美 国 Ｇ ａ ｕ ｔ Ｉ ． Ｍａｌ ， ｏ ｒ ｄ ａｅ中心）
４ 基 于 局 部 信 息 、用 于 图像 融合 的 感 性 质 量 度 量 标 ．
遥感数字影像处理：信息复合
信息复合的概念
信息复合的发展
起初是进行同种遥感信息多波段、多时相的信息复合， 以提高遥感解译能力和进行动态分析。
后来发展到不同类型遥感数据的复合，如陆地卫星与 气象卫星、陆地卫星MSS与航天飞机成象雷达SIR－A、 陆地卫星MSS与海洋卫星侧视雷达SAR，以及陆地卫星 MSS与RBV等，以扩大应用范围，提高分析精度，获得 更好的遥感应用效果。
最优遥感数据的选取
复合时的遥感数据常常只需一个或二个波段，如为使 分辨率优化，可选取SPOT数据的全色波段，当用TM 数据时，则可选用K－L变换后的前两个波段，以达 到减少数据量，保持信息量的目的。因此选取适合 需要的遥感波段十分重要。
配准复合
栅格数据与栅格数据：在完成分辨率与位置配准后， 多采用两种方法：①非遥感数据与遥感数据共组成 三个波段，实行假彩色合成；②两种数据直接叠加， 波段之间可作加法或其他数学运算，也可在波段之 间做适当的“与”、“或”等布尔运算。
遥感信息的复合
遥感信息的复合主要指不同传感器的遥感 数据的复合，以及不同时相的遥感数据的 复合。复合方式的确定应根据目标空间分 布、光谱反射特性及时相规律方面的特征 选择不同的遥感图像信息，它们在空间分 辨率、光谱分辨率和时间分辨率方面相互 补充，以形成一个更有利的识别环境，来 识别所要识别的目标或类型。
与此同时，人们越来越感到由于遥感本身以及实际应 用中的局限性，要真正认识事物，并非遥感独家所能 完成。它需要其它学科的支持，只有遥感与非遥感信 息的复合，如与气象、水文信息，与重力、磁力等地 球物理增息，与地球化学勘探信息，与专题地图信息， 以及与数字地形模型（DTM）等信息复合，进行综合分 析，才能更好地发挥作用。
解析变换法 数值变换法
遥感图像的空间配准
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变换.是一种坐标空间发生旋转的线性变 换，旋转后的坐标轴指向与地面景物有密 切关系的方向 K-T变换的应用: 主要针对TM图像数据和MSS数据.对于扩大 陆地卫星TM影像数据分析在农业方面的应 用有重要意义.
多源信息复合
多种信息源的复合:是将多种遥感平 台，多时相遥感数据之间以及遥感数 据与非遥感数据之间的信息组合匹配 的技术。
（3）复合：彩色合成法、差值法、比值法。
2、不同时相的遥感数据复合
观测地物的类型、位置、轮廓及动态变化是常用。 （1）配准：利用几何校正的方法。 （2）直方图调整：将配准后的直方图调整成一致
的直方图，使图像亮度值趋于协调，以便于比较。 （3）复合：彩色合成法、差值法、比值法。
二、遥感与非遥感信息的复合
第八讲 遥感图像处理-多光谱变换与
多源信息复合
多光谱变换
✓多光谱变换: 针对多光谱影象存在的一定程度上的相关 性以及数据冗余现象，通过函数变换，达 到保留主要信息，降低数据量,增强或提取 有用信息目的的方法。
✓其变换的本质: 对遥感图像实行线性变换，使光谱空间的 坐标按一定规律进行旋转。
1、K-L变换
主要步骤： 1、地理数据的网格化 （1）网格数据生成 （2）与遥感数据配准 2、最优遥感数据的选取 3、配准复合 （1）栅格数据与栅格数据 （2）栅格数据与矢量数据。
二、遥感与非遥感信息的复合
1、地理数据的网格化 （1）网格数据生成； （2）与遥感数据配准。 2、最优遥感数据的选取。 3、配准复合： （1）栅格数据与栅格数据； （2）栅格数据与矢量数据。
离散变换的简称，又称主成分变换
它是对某一多光谱图像X.利用K-L变换矩 阵A进行线性组合,而产生一组新的多光 谱图像Y.
K-L变换的特点: 变换后的主分量空间与变换前的多光谱空间
坐标系相比旋转了一个角度。新坐标系的坐 标轴一定指向数据量较大的方向。可实现数 据压缩和图像增强。
2、K-T变换
多源信息复合的意义:发挥不同遥感 数据源的优势,弥补某种遥感数据的 不足,提高遥感数据的应用性;还有利 于综合分析和深入理解遥感数据.
多源信息复合
一、遥感信息的复合 1. 不同传感器的遥感数据复合 2. 不同时相的遥感数据复合
二、遥感与非遥感信息的复合
一、遥感信息的复合
1、不同传感器的遥感数据复合
作业和思考题：
1、何谓多光谱变换其本质是什么？
2、K-T变换的应用对象和领域？
3、什么叫多源信息复合并阐述其意义？ 4、在遥感与非遥感信息的复合中如何确定
地理数据的网格大小？ 5、遥感与非遥感信息的复合中如何达到最优
遥感数据的选取？ 6、影像配准的一般方法和要求有哪些?
பைடு நூலகம்
（1）配准：采用几何校正，分别在不同数 据源的影像上选取控制点，用双线性内插 或三次卷积内插运算等对分辨率较小的图 像进行重采样，完成配准。
（2）复合：彩色合成、代换法。
2、不同时相的遥感数据复合
（1）配准：利用几何校正的方法进行位置 配准。
（2）直方图调整：调整成一致的直方图， 是图像的亮度趋于一致，便于比较。