第三章__遥感图像处理
遥感数字图像处理知到章节答案智慧树2023年西北师范大学
遥感数字图像处理知到章节测试答案智慧树2023年最新西北师范大学第一章测试1.数字图像本质上就是一个存储数字的矩阵，是你肉眼直接看不见的。
（）参考答案:对2.在同等水平条件下，模拟图像的成像效果比数字图像更好。
（）参考答案:对3.采样就是指电磁辐射能量的离散化。
（）参考答案:错4.按照数字图像的光谱特性可以将图像分为彩色图像和黑白图像。
（）参考答案:错5.任何一幅图像都有自己对应的直方图，但相同的直方图可能对应于不同的图像。
（）参考答案:对6.图像显示时的屏幕分辨率等同于图像空间分辨率。
（）参考答案:错7.时间分辨率是指对同一区域进行重复观测的最小时间间隔，也称为重访周期。
（）参考答案:对8.数字图像的灰度分辨率越高，可展现在屏幕上的灰度级越多，说明图像显示的灰度层次越丰富。
（）参考答案:对9.为了使同一波段的像素保证存储在一块，从而保持了像素空间的连续性。
应该选择（）存储方式.参考答案:BSQ10.遥感影像灰度直方图反映的是一幅图像中各灰度级像素出现的（）。
参考答案:频率11.已知一幅数字图像的辐射量化等级是4 bit，则这幅图像所存储的灰度值范围是（）。
参考答案:0－1512.一台显示器的屏幕在水平方向显示800个像元，在垂直方向显示600个像元，则表示该显示器的分辨率为（）dpi。
参考答案:80060013.从连续图像到数字图像需要（）。
参考答案:采样和量化14.下面哪些特征参数直接影响数字图像的信息含量？（）参考答案:光谱分辨率;时间分辨率15.下列图像中属于单波段图像的是（）。
参考答案:二值图像;伪彩色图像16.遥感数字图像直方图的作用有（）。
参考答案:计算图像的信息量;辅助计算图像中物体的面积;辅助图像分割时的边界阈值选择;辅助判断图像数字化量化是否恰当17.遥感数字图像的质量可用以下哪些分辨率来衡量？（）参考答案:空间分辨率;时间分辨率;光谱分辨率;辐射分辨率;温度分辨率18.常用的颜色空间模型有（）。
三讲遥感图像处理3
原始图像
复合后图像 27
28
多源信息复合
1、遥感信息复合 2）不同时相的遥感数据复合
步骤 （1）配准 （2）直方图调整 （3）复合
29
多源信息复合
2、遥感与非遥感信息复合
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
1、n维多光谱空间
像元矢量
11多光谱变换1、n维多光谱间12多光谱变换
1、n维多光谱空间 每个像元点在多光谱空间中的位置都可以表示为一个N维向量X
x1
x2
X
xi
x1, x2 , xi , xn T
xn
13
多光谱变换
2、K-L变换[离散（Karhunen-Loeve）变换]
主 成 分 变 换 （ PCA, Principal Component Analysis）
数字图像增强
4 图像运算 5 多光谱变换
1
图像运算
两幅或多幅单波段图像，空间配准后可进行算术运算， 实现图像的增强。
1、差值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮 度（灰度）值相减。差值图像提供了不同波段或不同时相图 像间的差异信息。
2、比值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮 度（灰度）值相除（除数不为0）。比值图像，像元的亮度反 映了两个波段光谱比值的差异，常用来检测植被，消除“同 物异谱”现象。
2、最优遥感数据的选取：可选PCA变换后的前 两个波段。 3、复合
30
地层（R），化探（G）和重力（B）数据合成影像 31
遥感与地层，重力，化探融合影像
32
主要成矿地层影像
遥感数字图像处理-第三章-图像变换
含有各种信号，有变化缓慢的背景，有变换激
烈的边缘和噪声部分，而傅立叶变换就像光学
中的三棱镜，在三棱镜的作用下，一束自然光
光信号可以分为无数的单色光信号，单色光信
号从频谱中心开心频率逐渐增加，那么一幅图
像经过一个类似三棱镜的系统（傅里叶变换）
就把源图像中的信号给分开了，这样我们就可
以做各种处理就更为方便。
2021/3/11
2
2021/3/11
3
2021/3/11
4
第三章 图像变换
图像变换的目的在于：①使图像处理问题简化；② 有利于图像特征提取；③有助于从概念上增强对图像信 息的理解。
图像变换通常是一种二维正交变换。一般要求： ① 正交变换必须是可逆的； ②正变换和反变换的算法不能 太复杂； ③正交变换的特点是在变换域中图像能量将集 中分布在低频率成分上，边缘、线状信息反映在高频率 成分上，有利于图像处理。
2021/3/11
17
图像的傅立叶变换
• 灰度在平面空间上的梯度表征图像中灰 度变化剧烈程度，可以描述为图像的频 率。
• 如：大面积的沙漠在图像中是一片灰度 变化缓慢的区域，对应的频率值很低；
• 而对于地表属性变换剧烈的边缘区域在 图像中是一片灰度变化剧烈的区域，对 应的频率值较高。
2021/3/11
24
3.2傅立叶变换
在学习傅立叶级数的时候，一个周期为T的函数f(t)在[T/2,T/2]上满足狄利克雷（Dirichlet)条件，则在[-T/2,T/2] 可以展成傅立叶级数
fT(t)a 2 0n 1(anco nsw b n tsin nw ) t
其复数形式为
其中
cn
1 T
T 2
遥感第3章--遥感成像原理与遥感图像特征
遥感车--地面遥感平台
• 高空平台(5-10km)
航摄飞机
运七 运八
其他：里尔、双水獭、 空中国王等
遥感飞机
• 中低空(1-8Km)
航摄飞机
运十二 运五
• 其他飞机(500m)
蜜蜂3 无人机
航摄飞机
GT50 0
航天飞机
遥感卫星
遥感卫星
§3.1 遥感平台与遥感器
3.1.2 遥感器与遥感图像特征参数
❖ 按传感器的工作波段分为：可见光传感器、红外传感器 和微波传感器，从可见光到红外区的光学波段的传感器 统称光学传感器，微波领域的传感器统称为微波传感器。
§3.1 遥感平台与遥感器
二、遥感器的分类
❖ 按工作方式分为
（1）主动方式传感器：侧视雷达、激光雷达、 微波辐射计。
（2）被动方式传感器：航空摄影机、多光谱扫 描仪（MSS）、TM、ETM、HRV、红外扫描仪 等。
❖ 热红外像片：8~14μｍ。
热红外像片典型特征：热阴影；
高速运动热物体的“拖迹”；
（参见教材P144 ）
受风的影响较大。
§3.2 摄影成像
3.2.4 摄影像片的种类与特点
摄影像片特点： (1) 投影方式：绝大部分采用中心投影方式成像； (2) 视觉感受：大部分为大中比例尺像片，像片中各种人造地物 的形状特征与图型结构清晰可辨，从航空像片上可看到地物顶 （冠）的形态； (3) 阴影：本影与落影受地物在相片上的方位影响。 详见教材P145
些情2）况利下用，数波理统段计太方多法，，分选辨择率相关太性高小，、接方收差到大的信 息的量图太像大。熵，，形方成差海大量，数信据息量，大反。而会“掩盖”地物
辐射特性，不利于快速探测和识别地物。
遥感图像处理综合课程设计
遥感图像处理综合课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解遥感图像的基本概念、成像原理及在地理信息系统中的应用。
2. 使学生掌握遥感图像预处理、增强、分类及解译的基本方法和技巧。
3. 帮助学生了解遥感图像处理软件的操作流程，并熟悉相关功能。
技能目标：1. 培养学生运用遥感图像处理软件进行图像预处理、增强、分类及解译的能力。
2. 培养学生运用遥感技术解决实际地理问题的能力，如资源调查、环境监测等。
3. 提高学生团队协作、沟通表达及分析解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对遥感科学的兴趣和热情，激发学生探索未知世界的欲望。
2. 培养学生严谨、务实的学习态度，提高学生的自主学习能力和创新能力。
3. 增强学生的环保意识，使学生认识到遥感技术在资源环境保护中的重要作用。
本课程针对高年级学生，结合遥感图像处理相关教材，注重理论与实践相结合。
在教学过程中，充分考虑学生的认知水平、学习兴趣和实际需求，设计具有针对性和实用性的教学活动。
通过本课程的学习，期望学生能够掌握遥感图像处理的基本知识和技能，培养解决实际问题的能力，同时提高学生的情感态度价值观。
为确保教学效果，课程目标将分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 遥感图像基本概念与成像原理：包括遥感图像的定义、类型、成像过程及其在地理信息科学中的应用。
- 教材章节：第一章 遥感图像概述- 内容列举：遥感图像的定义、分类、成像平台、传感器等。
2. 遥感图像预处理：涉及图像校正、配准、裁剪等操作，为后续图像分析奠定基础。
- 教材章节：第二章 遥感图像预处理- 内容列举：辐射校正、几何校正、图像配准、图像裁剪等。
3. 遥感图像增强：介绍图像增强技术，提高图像质量，突出感兴趣信息。
- 教材章节：第三章 遥感图像增强- 内容列举：直方图增强、空间域增强、频率域增强等。
4. 遥感图像分类与解译：讲解图像分类方法，培养学生解译遥感图像的能力。
遥感数字图像处理教程
遥感数字图像处理教程第一章名词解释1、遥感数字图像（P1）:以数字形式存储和表达的遥感图像2、A/D 转换（P1）：把模拟图像转变成数字图像称为模/数转换，记作A/D 转换3、D/A 转换（P1）：把数字图像转 变成模拟图像称为数/模转换，记作D/A 转换简答题1、模拟图像（照片）与遥感数字图像有什么区别？ （P2） 答表1.1遥感数字图像与印刷照片的区别颜色没有特定的规则，在处理过程「二可以根据需 要通过合成产生多个波段（3-8000） 2、怎么理解图像处理的两个观点？ （P7）答：两种观点是：离散方法的观点和连续方法的观点。
1 .离散方法：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：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。
四、论述题1、什么是遥感数字图像处理，主要内容有哪些？ （P2）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系列 操作的过程。
（1）图像增强：使用多种方法去除噪声，增强显示图像整体或突出图像中的特 定地物的信息，使图像更容易理解、解释和判读。
例：例如灰度拉伸、平滑、锐 化、彩色合成、主成分（K-L ）变换、K-T 变换、代数运算、图像融合照片来自于模拟方式通过摄影系统产生没有像素没有行列结构没有才」推行o 表示投有数据任何点，都没有编号摄影受电黑波谱的成像范围限制遛感数字图像 来自干数字方式 通过扫描和数码相机产生 基本利成单位是像素 具有行和列 可能会观察到扫描行 。
遥感图像处理
3. 常用的颜色空间模型：
◆RGB(红/绿/蓝)模型: RGB颜色空间是根据人眼锥体接受光线的方法构造成的模型，是由红、绿、蓝三原色混合得到的颜色集合所构成的颜色空间。RGB模式 ：用于显示彩色图像的相加混色模型 。
◆CMYK(青/洋红/黄/黑)模型: CMYK颜色空间是彩色胶片的染料和印刷油墨所形成的颜色空间。是与设备相关的颜色空间。以红、绿、蓝的补色青(Cyan)、品红(Magenta)、黄(Yellow)为原色构成的CMY颜色模型，常用于从白光中滤去某种颜色，又被称为减性原色系统。
黑白系列的非彩色只能反映物质的光反射率的变化，其在视觉上的感觉是亮度的变化。
彩色是指除黑白系列以外的各种颜色。彩色有3个基本性质：
明度：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。
色调：是色彩彼此相互区分的特性。
饱和度：是彩色纯洁的程度，也就是光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。
? 线性拉伸是最常用的方法，通过对像素值进行比例变化来实现。
(1)全域线性拉伸
(2)分段线性拉伸
非线性拉伸
? 如果拉伸函数是非线性的，即为非线性拉伸。
? 常用的非线性函数有指数函数、对数函数、平方根、高斯函数等。
9.直方图均衡化的基本思想是对原始图像的像素灰度做某种映射变换，使变换后图像灰度的概率密度呈均匀分布，即变换后图像的灰度级均匀分布。
◆ 真彩色图像的颜色与人眼视觉所看到的颜色基本一致。
◆ 假彩色图像是图像的色调与实际地物色调不一致的图像。
彩色合成包括伪彩色合成、真彩色合成、假彩色合成和模拟真彩色合成4种方法。
? 伪彩色合成是把单波段灰度图像中的不同灰度级按特定的函数关系变换成彩色，然后进行彩色图像显示的方法，主要通过密度分割方法来实现。
61-实验三遥感图像预处理（波段合成、裁剪与拼接）
实验三遥感图像预处理（波段合成、裁剪与拼接）一、 实验目的通过实验了解整个图像的预处理过程，从而加深对遥感图像计算机处理的内容及概念的理解。
二、 实验内容1.自定义坐标系2.波段合成（图像融合）3.图像镶嵌（图像拼接）4.图像裁剪三、 实验数据1. TM-30m.img2. bldr_sp.img3. Mosaic1.img4. Mosaic2.img5. bhtmsat.img6. can_tmr.img7. qb_boulder_msi.img8. qb_boulder_pan.img四、 实验操作原理及步骤遥感图像预处理主要包括图像几何校正、图像融合、图像镶嵌、图像裁剪等过程，其处理顺序一般如下图所示。
图 1一般图像预处理流程1.自定义坐标系一般国外商业软件坐标系都分为标准坐标系和自定义坐标系两种。
我国情况较为特殊，往往需要自定义坐标系。
所以，在ENVI第一次使用时，需要对系统自定义北京54坐标系西安80坐标系。
1.1添加参考椭球体找到ENVI系统自定义坐标文件夹—C:\Program Files\ITT\IDL708\products\envi46\map_proj。
根据每台电脑安装的路径以及版本不同而略有不同。
以记事本形式打开ellipse.txt，将“Krasovsky,6378245.0,6356863.0”和“IAG-75,6378140.0,6356755.3”加入文本末端。
（这里主要是为了修改克拉索夫斯基因音译而产生的错误，以便让其他软件识别；另外中间的逗号必须是英文半角。
）1.2添加基准面以记事本格式打开datum.txt，将“Beijing-54, Krasovsky, -12, -113, -41”和“Xi'an-80,IAG-75,0,0,0”加入文本末端。
1.3定义坐标定义完椭球参数和基准面后就可以在ENVI中以我们定义的投影参数新建一个投影信息（Customize Map Projections），在编辑栏里分别定义投影类型、投影基准面、中央子午线、缩放系数等，最后添加为新的投影信息并保存。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.3 图像增强
3.4 图像融合
遥感技术的目的-获得地物的几何属性和物理属性
原始的遥感图像并不能提供实现这个目的所需的准 确而完备的条件。为了实现这个目的，原始遥感影像需要 经过图像处理，来消除成像过程中的误差，改善图像质量。 因此，需要进行遥感图像处理。
3.2 遥感图像预处理
遥感数据预处理是进行遥感影像信息提取的
前提。具体预处理过程包括：
♫
♫ ♫ ♫
影像校正
噪声消除 影像合成 图像拼接和裁切
1. 辐射校正
辐射校正是对在光学遥感数据获取过程中产生的 一切与辐射有关的误差的校正，包括辐射定标和 大气校正两个过程。辐射定标的目的是消除传感 器本身产生的误差，而大气校正则消除大气散射、 吸收等引起的误差（池宏康等，2005）。
2）大气校正
一般运用6S模型进行遥感影像的大气纠正。模型
中需要输入的太阳高度角、太阳方位角、卫星高度角、
卫星方位角、卫星过境时间等参数可直接从头文件中
查得，大气组分参数选择中纬度夏季大气模式，气溶 胶组分参数选择大陆型。海拔高度通过匹配DEM输入 每一个对应像元进行校正，比采用研究区平均海拔高 度进行校正更精确。对热红外波段的大气纠正是通过
（1：50000）在影像上均匀选择地面控制点（Ground Control Point，简称GCP），进行几何精纠正。影像 几何精纠正的误差必须小于1个像元或0.5个像元（根 据研究要求而定）。
2.几何校正
几何变形：遥感图像的几何位置上发生变化，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
单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作为该单元的亮度值 进行数字化的影像。 把前一部分的空间离散化处理叫采样（sampling）， 而后一部分的亮度值的离散化处理叫量化（quantization），
以上两种过程结合起来叫影像的数字化（digitization）。
采样
采 样 的 原 理
遥感数字图像是以二维数组来表示的.
大气顶层反射率再经 过大气校正后，就是 地物反射率，能本质 地反映地物的辐射特 性。 日地距离（天文单位）
太阳天顶角 大气顶层的平均太阳光谱辐照度
大气顶层反射率
2）大气校正
大气是介于遥感传感器与地球表 层之间的一层有多种气体及气溶胶组成 的介质层。当电磁波由地球表层传至遥 感传感器时，必须经过大气。因而在消 除由遥感器灵敏度引起的畸变后，还需 对遥感影像进行大气校正。
抽象性强：尽管不同类别的遥感数字影像，有不同的视觉
效果，对应不同的物理背景，但由于它们都采用数字形式 表示，便于建立分析模型，进行计算机解译和运用遥感影 像专家系统。
3. 数字影像的数据格式
۩ BSQ格式(Band sequential) ۩ BIP格式(Band interleaved by pixel) ۩ BIL格式(Band interleaved by line)
1）辐射定标
过程。
辐射定标是将DN值转化为大气顶层（TOA）反射率的 在该过程中，先要将DN值转换成与大气顶层反射率
直接相关的大气顶层进入卫星传感器的光谱辐射亮温 L，
具体转化公式如下：
式中：L是辐射亮度，gain和bias分
别为增益和偏移，可在影像头文件中 查得。
辐射亮温L转换成大气顶层反射率。转化公式如下： 辐射亮温
（4）HDF格式
HDF格式是用于存储和分发科学数据的一种自我描
述、多对象文件格式。当我们打开一个HDF图像文 件时，除了可以读取图像信息以外，还可以很容 易的查取其地理定位，轨道参数，图像噪声等各 种信息参数。HDF 的数据结构是一种分层式数据 管理结构。
一个HDF 文件应包括一个文件头，一个或多 个描述符块，若干个数据元素。
假彩色合成
真彩色合成 R-红色波段 G-绿色波段 B-蓝色波段
TM图像的真彩色合成
ETM第8波段的假彩色合成
3.4 图像融合（多源信息复合）
遥感信息复合
遥感与非遥感信息的复合
多源信息复合
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 将不同传感器的遥感数据复合
遥感图像处理包括以下几个阶段：图像的预处理、 图像的增强、图像的融合与图像的分类等。
3.1 遥感数据存储格式
1. 模拟影像与数字影像
2. 数字影像的特点
3. 遥感数据的存储格式
1.模拟影像与数字影像
模拟影像：普通像片那样的灰度级及颜色连续变化的影像
数字影像：把模拟影像分割成同样形状的小单元，以各个小
几何精纠正步骤
3.噪声消除
噪声是影响遥感影像质量和反演精度的重要因子. 噪声可分为：线状条带噪声、随机噪声、尖峰噪声。 线状条带噪声可通过直方图匹配法消除 随机噪声消除方法复杂，如通过数字过滤法等 尖峰噪声可通过其周围像元的DN值比较并内 插来消除。
4. 影像合成——Landsat TM
ETM+图像与 该地区1:10万 地形图复合
图像融合
左图为TM图像RGB合成的真彩色图像，先进性RGB-
HIS变换，用第8波段替换L分量后，然后进行HISRGB逆变换，结果如右图所示
3.1 遥感数据存储格式 3.2 遥感图像预处理 3.3 图像增强
3.4 图像融合
பைடு நூலகம்
۩ HDF格式
(1) BSQ格式（band sequential）
各波段的二维影像数 据按波段顺序排列。
（2）BIL格式（band interleaved by line） 对每一行中代表一个波 段的光谱值进行排列，然 后按波段顺序排列各行， 最后对各行进行重复。
（3）BIP格式（band interleaved by pixel） 在一行中，每个像元按光谱波段次序进行排列， 然后对该行的全部像元进行这种波段次序排列， 最后对各行进行重复。
几何配准
数据复合：彩色合成、代换法
光学遥感图 像与SAR图 像复合
不同时相的遥感图相复合
几何配准 直方图调整
数据复合：彩色合成法、差值法、比值法
不同时相 的气象卫 星数据与 NOAA数 据复合
遥感数据与非遥感数据的复合
地理数据的网格化 最优遥感数据的选取 配准复合
量化
灰度：每个像素的明亮度 灰度量化：像素灰度表现为从黑到白，我们把从黑到
白分成若干等级，这种做法就叫做灰度量化。即，将 像素灰度转换为离散的整数值的过程叫量化。 例如：黑——〉白：L级，当 L=2 黑白二级 二值图像 L=4 黑、深灰、浅灰、白 4值图像 L=64 黑——〉白 64级图像 64级 ……
3.3 图像增强 目的
增强目视效果，提高影像质 量和突出所需信息，以利于分
析判读或作进一步的处理
数字影像增强的方法
对比度变换
空间滤波
彩色变换
图像运算 多光谱变换
1）图像变换方法
傅里叶变换
沃尔什变换
离散余弦变换
小波变换 K-L变换 K-T变换
2）彩色合成
f
2. 数字影像的特点
便于计算机处理与分析：计算机是以二进制方式处理各种
数据的。采用数字形式表示遥感影像，便于计算机处理。 因此，与光学影像处理方式相比，遥感数字影像是一种适 于计算机处理的影像表示方法。
影像信息损失低：由于遥感数字影像是用二进制表示的，
因此在获取、传输和分发过程中，不会因长期存储而损失 信息，也不会因多次传输和复制而产生影像失真。而模拟 方法表现的遥感影像会因多次复制而使影像质量下降。
利用相邻波段间的相关和组合关系来剔除大气对热红
外波段的影响。
2. 几何精纠正
几何精纠正是通过纠正模型，利用相关数据（如
地面控制点、数字高程模型、卫星姿态参数等）把原 始卫星影像纳入到某个制图坐标系中，同时消除其畸 变。 在纠正过程中除采用模型（最邻近模型、双线性
内插模型、三次卷积内插模型）外，还要参考地形图
将两景/多景影像的7个.dat文件用ERDAS
IMAGINE 遥感处理软件中的import命令转换
成.img格式并保存；然后根据研究需要利用 ERDAS中的Layer stack命令对每景影像的各 波段.img文件进行合成，并将其也保存 为.img文件，用于后续的几何精纠正。
5. 图像拼接和裁切