发布时间 : 星期二 文章遥感导论 - 图文更新完毕开始阅读0ecada6d2f60ddccda38a0ef
第一章 概论
第一节 图像和数字图像 一、几个基本概念
1.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、以离散数学原理表达的图像，属于不可见图像。
模拟图像：是空间坐标和明暗程度连续变化的、计算机无法直接处理的图像，属可见图像。 像素：数字图像最基本的单位(pixel)，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
数字图像处理：对一个物体的数字表示施加一系列操作，以得到所期望结果的过程
数字图像分析：将一幅图像转化成为一种非图像的表示，如一个测量数据集或一个决策等 数字图像的表示：一幅数字图像可表示和记录为M行×N列像素组成的矩阵。 2.遥感数字图像：
定义：数字形式表示的遥感图像 特点：便于计算机存储和处理
图像信息损失低（在获取、传输和分发过程中质量并不降低）
抽象性强，用数字形式表示，便于建立分析模型，进行计算机解译和 运用遥感图像专家系统 像素和灰度值：
像素（正像素，混合像素）
DN值（Digital Number）是遥感数字图像中的像素值，又称为亮度值或灰度级。（无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等有关。）
反映了传感器探测到的地物反射或辐射电磁波的强度
DN值的相对性：同一物理过程获取的两景图像（如：TM或SPOT获取的不同波段图像） 经过标准化处理后的不同物理过程获取的两景图像。
遥感图像处理：利用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 3.遥感数字图像处理的主要内容： ① 图像增强：去除噪声、增强整体图像或突出图像中的特定地物信息，使图像更容易理解、解释和判读，不会增加数据原有信息内容，其目的是增强整体图像或突出图像中的特定地物的信息，其方法主要包括：灰度拉伸、平滑、锐化、彩色合成、主成分变换、缨帽变换、代数运算、图像融合等； ② 图像校正：对传感器或环境造成的退化图像进行模糊消除、噪声滤除、几何失真消除等，
其目的是对传感器或环境造成的模糊、噪声、几何失真等进行校正，其主要方法是辐射校正和几何校正；
③ 信息提取：根据地物光谱特征和几何特征，从校正后的遥感图像中提取各种有用的地物信息，主要包括图像分割、监督分类、非监督分类等，处理结果为分类专题图。 4.数字图像处理存在的两种观点：(P7，第三段)
① 离散方法的观点：即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，与其对应的概念为空间域；
② 连续方法的观点：即图像具有连续性，可用连续的数学形式表达，与其对应的概念为频率域。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。 5.遥感数字图像处理系统： 硬件系统：指进行图像处理所必须具备的设备，包括输入、存储、处理、显示、输出等设备。主要由5部分组成：计算机、数字化设备、大容量存储器、显示器和输出设备以及操作台。软件系统：指用于图像处理的各种程序。由图像处理控制程序、管理程序、图像处理程序组成。
第二章 遥感数字图像的获取和存储 第一节 遥感图像的获取和数字化 遥感系统
传感器 摄影成像 扫描成像 电磁波与传感器
-- 电磁波：紫外（50~380）、可见光（380~760）、红外（760~1mm）、微波(1mm~1m) 传感器的分辨率
辐射分辨率、光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率 采样和量化
--采样 --量化 遥感图像的特征
目标地物---传感器---遥感图像----遥感图像处理
空间分辨率-----几何特征------目标地物的大小、形状及空间分布 光谱分辨率
辐射分辨率----物理特征-------目标地物的属性特点 时间分辨率----时间特征------目标地物的变化动态特点 空间分辨率
图像的空间分辨率指像素所代表的地面范围的大小，即扫描仪的瞬时视场，或地面物体能分辨的最小单元。 波 谱分辨率
是指传感器在接收目标辐射的波谱时能分辨的最小波长间隔。间隔愈小，分辨率愈高。不同波谱分辨率的传感器对同一地物探测效果有很大区别。成像光谱仪在可见光至红外波段范围内，被分割成几百个窄波段，具有很高的光谱分辨率，从其近乎连续的光谱曲线上，可以分辨出不同物体光谱特征的微小差异，有利于识别更多的目标，甚至有些矿物成分也可被分辨。 传感器的波段选择必须考虑目标的光谱特征值，才能取得好效果。 辐射分辨率
是指传感器接收波谱信号时，能分辨的最小辐射度差。在遥感图像上表现为每一像元的辐射量化级。
某个波段遥感图像的总信息量Im由空间分辨率（以像元数n表示）与辐射分辨率（以灰度量化级D表示）有关，以bit为单位，可表达为Im＝ n·log2D
在多波段遥感中，遥感图像总信息量还取决于波段数k。k个波段的遥感图像的总信息量为
A:图像对应的地面面积；P：图像的空间分辨率 时间分辨率
时间分辨率指对同一地点进行遥感来样的时间间隔，即采样的时间频率，也称重访周期。 遥感的时间分辨率范围较大。以卫星遥感来说，静止气象卫星（地球同步气象卫星）的时间分辨率为 1次/0.5小时；太阳同步气象卫星的时间分辨率 2次／天；Landsat为1次／16天；中巴（西）合作的CBERS为1次／26天等。还有更长周期甚至不定周期的。
时间分辨率对动态监测尤为重要，天气预报、灾害监测等需要短周期的时间分辨率，故常以“小时”为单位。植物、作物的长势监测、估产等需要用“旬”或“日”为单位。而城市扩展、河道变迁、土地利用变化等多以“年”为单位。总之可根据不同的遥感目的，采用不同时间分辨率。 数字图像
数字图像的性质与特点 什么是数字图像？
模拟图像：普通像片那样的灰度级及颜色连续变化的图像
数字图像：而是以数字形式表示的遥感影像。包括把模拟图像分割成同样形状的小单元，以各个小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图像。 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图像的数字化（digitization）。
数字图像又称数字化图像，是一种以二维数组（矩阵）形式表示的图像。或者称为相应区域内地物电磁辐射强度的二维分布。
该数组由对连续变化的空间图像作等间距抽样所产生的抽样点——像元（像素）组成。 像元的量值，通常为抽样区间内连续变化的景物的均值化量值，一般为亮度值或灰度值，它们的最大、最小值区间代表该数字图像的动态范围。 0<=f(x, y)<=G
x belong to [0, xmax], y belong to [0, ymax]
式中, G为灰度值的上界.
因此, 一幅图像可用M(行)N(列)的矩阵函数表示: 1 2 7 12 34 56 3 4 56 12 3 4 23 23 5 6 8 9 45 8 6 5 12 6 45 34 5 34 34 23 9 9 23 34 34 5 6 45 67 56
在遥感图像处理中, 既需要将光学图像转换为数字图像进行计算机处理,也需要将处理后的数字图像变成光学图像输出。光学图像为模拟量，数字图像又称数字量，它们之间的转换称模/数转换，记作A/D, 反之称数/模转换，记D/A
以一景Landsat 4 或5的TM数字图像为例，共7个波段，其中6个波段有6166行，6166列，代表地面约185 km x 185 km 的范围。每一个波段约有6166x6166=38M个像元，则7个波段共(6x38M)+24M = 252M个像元，即需要252M字节存储空间才能存下一景全部的TM数据。
遥感卫星地面站（气象卫星接受站）提供计算兼容的数字磁带，输入计算机图像处理系统，
形成数字图像。
记录在胶片上的影像可在专用设备上进行数字化。也可以使用胶片，即透明正片，用一束强度固定的光束扫描，透射光用光电增强管进行量度，通过抽样和量化而成为一连串的数字，可以存储在磁盘上或记录磁带上，成为数字图像文件。 由于传感器上探测元件的灵敏度直接影响有效量化的级数，因此，不同传感器提供的有效量化的级数是不同的。
常用的遥感数字图像有效量化级数。 传感器类型 卫星名称 有效量化级数 MSS Landsat 64 TM Landsat 256 HRV(S) Spot 256 HRV(PA) Spot 64 AVHRR NOAA 1024 遥感数字图像的级别和数据格式 数据级别
0级产品：未经任何校正的原始图像产品 1级产品：经过初步辐射校正的图像数据
2级产品：经过了系统级的几何校正，即根据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集合校正。
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。
元数据：关于图像数据特征的表述，关于数据的数据，如图像获取的日期、时间、投影参数、几何校正精度、图像分辨率、辐射校正参数等
多波段数字图像存储与分发的常用数据格式： （1）BSQ数据格式（Band sequential）；
（2）BIP数据格式（Band interleaved by pixel）； （3）BIL数据格式（Band interleaved by line）； 辅助数据：数字图像尺寸等各种参数
BSQ(Band sequential)数据格式：按波段顺序依次排列，
1个文件，文件内划分1-K段，第n段数据为第n波段的图像数据[M行][N列]。 BIP数据格式（Band interleaved by pixel），1个文件，[M行][N列]格式，每个单元顺序