遥感图像处理.pptx
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1、原因:辐射畸变畸变由于遥感检测系统、大气散射和吸收等原因引起的图像模糊失真、分辩率和对比度下降等辐射失真;几何变形变形是由于搭载传感器的遥感平台飞行资态变化、地球自传、地球曲率等原因引起的图像几何益畸变。第1页/共53页3.1 数字图像基础知识一、数字图像和图像数字化(一)数字图像的概念 早期的遥感技术通过摄影成像方法得到的像片称之为光学图像。能在计算机里存储、运算、显示和输出的图像称为数字图像。光学图像可以看成是由无数个很小的单元点子(像元)组成的,每个单元点子的明暗程度记录了成像瞬间对应的物体的反射光强度(灰度),在遥感图像其实质就是探测范围内电磁辐能量分布图。第2页/共53页数字方法表示
2、图像:O图像xy(x,y)表示像元的位置;f(x,y)表示(x,y)位置上的对应地物电磁辐射强度。对于模拟图像,x,y,f(x,y)的取值是连续的。第3页/共53页O图像xy1234213456Pixel 要经过“离散化”取样才能变成计算机可存储和运算的数字图像。函数f(x,y)的取值:离散整数取样是根据需要,将灰度空间分成2n级(目前n的取值有1、4、7、8,甚至更多),然后根据方格内电磁辐射强弱取其平均值整数作为函数f(x,y)的值。第4页/共53页一幅模拟图像表示为数字图像其实质是一个数字矩阵。数字矩阵可以计算机里进行存储和运算。第5页/共53页(二)图像数字化 一幅光学图像经过上述离散
3、取样,转化为数字图像的过程即图像数字化。图像的数字化内容:(1)图像空间位置的数字化,即图像的空间取样。(2)图像灰度的数字化,即指从图像灰度的连续变化中进行离散的采样,目前经常使用的灰度量度有32级,64级,128级,256级。除光学图像可以数字化为数字图像外,更多的遥感图像源于传感器获得后直接的数字产品,如SPOT,MSS,TM,ETM等航天遥感数字。第6页/共53页(三)灰度直方图用平面直角坐标系表示一幅灰度范围为0-n数字图像像元灰度分布状态。横轴表示灰度级,纵轴(Pi=mi/M)表示灰度级为gi的像元个数mi占像元总数的百分比。将2n个Pi绘于图上,所形成的统计直方图叫灰度直方图。第
4、8页/共53页通过灰度直方图可以直观地了解图像增强的效果。第10页/共53页正态分布:正态分布:反差适中,亮度分布均匀,层次丰富,图像质量高。反差适中,亮度分布均匀,层次丰富,图像质量高。偏态分布:偏态分布:图像偏亮或偏暗,层次少,质量较差。图像偏亮或偏暗,层次少,质量较差。小结 图像直方图是描述图像质量的可视图像直方图是描述图像质量的可视化图表。在图像处理中,可以通过调整图像化图表。在图像处理中,可以通过调整图像直方图的形态,改善图像显示的质量,以达直方图的形态,改善图像显示的质量,以达到图像增强的目的。到图像增强的目的。第11页/共53页二、辐射校正二、辐射校正(Radiometric c
5、orrection)1.1.辐射畸变:辐射畸变:地物目标的光谱反射率的差异在实际测量时,受到传感器本身、地物目标的光谱反射率的差异在实际测量时,受到传感器本身、大气辐射等其他因素的影响而发生改变。这种改变称为辐射畸变。大气辐射等其他因素的影响而发生改变。这种改变称为辐射畸变。2.2.影响辐射畸变的因素影响辐射畸变的因素传感器本身的影响:导致图像不均匀,产生条纹和噪音。传感器本身的影响:导致图像不均匀,产生条纹和噪音。大气对辐射的影响大气对辐射的影响第13页/共53页第14页/共53页 Dropped lines occur when there are systems errors which
6、 result in Dropped lines occur when there are systems errors which result in missing or defective data along a scan line.missing or defective data along a scan line.Dropped lines are normally corrected by replacing the line with the pixel Dropped lines are normally corrected by replacing the line wi
7、th the pixel values in the line above or below,or with the average of the two.values in the line above or below,or with the average of the two.第15页/共53页5.2 图像辐射校正一、系统辐射校正(一)光学摄影机内部辐射误差校正(二)光电扫描仪内部辐射误差的校正 二、大气校正定义:指消除主要由大气散射引起的辐射误差的处理过程。(一)公式法(二)回归分析法(三)直方图校正法注:由于辐射校正模型存在较大误差,所以多数模型争议较大。第16页/共53页三、几何
8、校正三、几何校正几何畸变: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变形。几何畸变是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲等作用的结果。第17页/共53页第18页/共53页1、遥感影像变形的原因、遥感影像变形的原因遥感平台位置和运动状态变化的影响:航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。地形起伏的影响:产生像点位移。地球表面曲率的影响:一是像点位置的移动;二是像元对应于地面宽度不等,距星下点愈远畸变愈大,对应地面长度越长。大气折射的影响:产生像点位移。地球自转的影响:产生影像偏离。第19页/共53页二、遥感图像几何校正原理二、遥感图像几何校正原理 遥感图像
9、几何校正包括遥感图像几何校正包括光学校正光学校正和和数字纠正数字纠正两种方法。两种方法。数字纠正数字纠正是通过计算机对图像每个像元逐个地解析纠正处理完成的,其包括两是通过计算机对图像每个像元逐个地解析纠正处理完成的,其包括两方面:一是方面:一是像元坐标变换;像元坐标变换;二是二是像元灰度值重新计算(重采样)。像元灰度值重新计算(重采样)。(一)坐标变换的两种方案(一)坐标变换的两种方案 首先要确定原始图像和纠正后图像之间的坐标变换关系。对其包括:首先要确定原始图像和纠正后图像之间的坐标变换关系。对其包括:直接法:直接法:从原始图像阵列出发,依次对其中每一个像元分别计算其在输出(纠从原始图像阵列
10、出发,依次对其中每一个像元分别计算其在输出(纠正后)图像的坐标,即:正后)图像的坐标,即:第20页/共53页式中,x,y为P点原始图像的行数和列数;X,Y为P在新图像中的坐标(即地面坐标系),并把P(x,y)的灰度值重新计算后送到P(X,Y)位置上去。间接法:从空白图像阵列出发,依次计算每个像元P(X,Y)在原始图像中的位置P(x,y),然后把该点的灰度值计算后返送给P(X,Y)。其纠正公式为:第21页/共53页(二)输出图像的边界大小输出图像边界的地面坐标值是由包括纠正后图像在内的最小长方形范围来确定的。第22页/共53页2 2 数字图象纠正的处理过程数字图象纠正的处理过程 1)准备工作。包
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