遥感影像处理基础

1、6.1 6.1 遥感图像的存储遥感图像的存储 Remote Sensing Image Storage 1、存储介质 模拟存储：模拟存储： 胶片胶片 像片像片 数字存储：数字存储： 光盘光盘 磁盘（硬磁盘（硬 盘和软盘）盘和软盘） U U盘盘 磁带磁带 2 遥感图像存储格式有三种 1、BIP（Band Interlearved by Pixel） 按象元波段交叉式记录， 有利于作子区处理，较 少使用 2、BIL（Band Interlearved by Line） 按行波段交叉式记录， 便于单波段处理和提取 3、BSQ（Band Sequentiel） 按波段顺序式记录，适 用于多波段运算和分

2、类 BIL（Band Interlearved by Line）记录格式 按行波段交叉式记录 BSQ（Band Sequentiel）记录格 式按波段顺序式记录 3 图像文件格式 TIFF(GeoTIFF) HDF BMP(微软制定格式，无压缩) JPEG(离散余弦变换压缩) JPEG2000(小波变换压缩) 软件自身的格式 （1）标签化图像文件格式（TIFF） 标签图像文件格式(Tagged Image File Format，简写为TIFF)是Aldus公司与微软公 司合作开发的一个多用途可扩展的用于存 贮栅格图像的文件格式。 TIFF可处理多波段图像，支持多种数据压 缩方案。 TIFF用

3、标签化字段保存信息。 GeoTiff是包含地理信息的一种Tiff格式的文 件。多数遥感数据采用GeoTiff存储。 GeoTiff 头文件 （2）HDF文件格式 HDF： Hierarchical Data Format,即层次式文件格式， 是美国国家高级计算应用中心推出的一种新型数据 格式，其目的用于记录科学数据，美国国家航天局 （NASA）在HDF的基础上提出来HDF-EOS子集， 用于记录MODIS、MISR、ASTER等传感器数据。 HDF格式是一种具有自我描述性、可扩展性、自我 组织性的可用于绝大多数科学研究的数据存储格式。 6.2 遥感图像的统计分析遥感图像的统计分析Statist

4、ical analysis of remote sensing image 1单波段图像的统计量 图像灰度均值Mean 灰度中值Median 众数 mode 灰度方差与标准差 灰度反差Contrast 图像的直方图Histogram 2 多波段(Multi-band)间的统计分析 数字图像的表示 相关参数： i：图像中的某一行 j：图像中的某一列 M：图像总行数 N：图像总列数 k：某一波段 遥感图像第k波段f (i,j)的大小表示为M*N。 如图，第一波段第四行第四列象元亮度值BV4,4,1=24 1 单波段影像的统计量 基本统计量是指一幅单波段图像数据的中心趋 势统计量和变化程度统计量。

5、(1)均值（mean）：是一幅图像中所有像元灰度 值的算术平均值。 11 ( , ) MN ij f i j MN (2)中值(median)：是指图像中所有不同灰度值的 中间值。 maxmin ( , )( , ) ( , ) 2 med fi jfi j fi j (3)(3)众数众数 (mode) 图像中出现频率最图像中出现频率最 高的灰度值，是一高的灰度值，是一 幅图像中分布较广幅图像中分布较广 的地物类型反射能的地物类型反射能 量的反映。有时会量的反映。有时会 出现多个众数。出现多个众数。 (4)图像灰度方差与标准差Variance and standard deviation 方差

6、和标准差描述了方差和标准差描述了 像元值与图像平均值像元值与图像平均值 的离散程度的离散程度, ,是图像信是图像信 息量大小的标志。息量大小的标志。 2 11 ( , ) MN ij f i j MN 标准差： 2 112 ( , ) MN ij f i j MN 方差： (5) 反差反差Contrast 灰度值域是图像最大灰度值和最小灰度值 的差值。 灰度最大值与最小值的比值 即图像灰度值的标准差 反差可反映图像的显示效果。 1maxmin ( , )( , )( , ) range Cfi jfi jfi j max 2 min ( , ) ( , ) fi j C fi j 3 C 标准

7、差小，亮度值比较集中，图像反差小； 标准差大，亮度值比较分散，图像反差大。 Min Max Mean Stdev 0 255 112.59 48.47 Min Max Mean Stdev 25 166 81.37 10.23 原始图像拉伸处理后图像 （6 6）图像的直方图Histogram a a图像直方图的基本概念：图像直方图的横图像直方图的基本概念：图像直方图的横 坐标表示图像的灰度级，直方图的纵坐标坐标表示图像的灰度级，直方图的纵坐标 表示图像中某个灰度级出现的频率或像元表示图像中某个灰度级出现的频率或像元 数。数。 b 直方图的正态分布 normal distribution 由于图

8、像数据具有随机性质，在图像像元数目相 当大，而地物类型差异不很大的情况下，遥感数 据像自然界的其它现象一样，接近正态分布。 2 2 1() ( )exp 22 x f x 标准差； 均值。 不同图像的直方图 Min Max Mean Stdev 25 166 81.37 10.23 Min Max Mean Stdev 0 255 112.59 48.47 直方图的应用主要是通过直方图变换增强图像中的目标信息。 直方图的应用 - 地物边界阈值 的选取 如图如图 a a 水体水体 b b 湿地湿地 c c 陆地陆地 2 多波段影像的统计特征 多波段图像数据之间存在着统计关系，最常用的是协 方差矩

9、阵和相关系数矩阵。 （1 1）协方差与协方差矩阵）协方差与协方差矩阵( (Covariance Matrix)： 图像 f (i,j)和g (i,j)的大小为M*N，则两图像的协方差： N个波段协方差矩阵 22 11 1 ( , )( , ) MN gffgfg ij f i jg i j MN 22 111 22 1 N NNN （2 2）相关系数与相关矩阵）相关系数与相关矩阵Correlation Matrix 相关系数表示两个波段图像所包含的信息内容的重叠 程度,是彩色合成的重要依据，彩色合成：选择相关系 数小、方差大的波段组合方式。 2 fg fg ffgg r 1 1 1 1 N N

10、 r R r 相关系数 相关矩阵 Band 1 Band 2 Band 3Band 4 Band 5Band 7 焦作，焦作，TMTM， 2007.5.192007.5.19 Basic Stats Min Max Mean Stdev Num Eigenvalue Band 1 71 238 100.198278？13.282733 1 865.526840 Band 2 31 129 48.810632 7.960678 2 172.335425 Band 3 25 166 54.181880 13.189381 3 45.795327 Band 4 25 167 80.806152 10

11、.032392 4 11.086515 Band 5 21 249 95.733802 18.548537 5 5.464733 Band 7 10 186 50.995964 15.587194 6 1.212051 Covariance Band 1 Band 2 Band 3 Band 4 Band 5 Band 7 Band 1 176.430989 101.765209 162.994672 -38.125529 155.960734 175.349046 Band 2 101.765209 63.372388 102.338054 -15.756053 105.355173 108

12、.990120 Band 3 162.994672 102.338054 173.959768 -29.815253 178.904334 183.638468 Band 4 -38.125529 -15.756053 -29.815253 100.648899 41.989453 -17.068897 Band 5 155.960734 105.355173 178.904334 41.989453 344.048228 261.256711 Band 6 175.349046 108.990120 183.638468 -17.068897 261.256711 242.960618 Co

13、rrelation Band 1 Band 2 Band 3 Band 4 Band 5 Band 7 Band 1 1.000000 0.962414 0.930383 -0.286104 0.633021 0.846931 Band 2 0.962414 1.000000 0.974681 -0.197284 0.713504 0.878353 Band 3 0.930383 0.974681 1.000000 -0.225325 0.731285 0.893246 Band 4 -0.286104 -0.197284 -0.225325 1.000000 0.225645 -0.1091

14、52 Band 5 0.633021 0.713504 0.731285 0.225645 1.000000 0.903628 Band 7 0.846931 0.878353 0.893246 -0.109152 0.903628 1.000000 焦作地区相焦作地区相 关系数矩阵关系数矩阵 TMTM， 2007.5.192007.5.19 6.3常用的遥感图像处理软件常用的遥感图像处理软件 - ERDAS - ENVI - eCognition ENVI Interface ENVI Interface ERDAS Interface GeoTiff 头文件 1 单波段影像的统计量 基本统

15、计量是指一幅单波段图像数据的中心趋 势统计量和变化程度统计量。 (1)均值（mean）：是一幅图像中所有像元灰度 值的算术平均值。 11 ( , ) MN ij f i j MN (2)中值(median)：是指图像中所有不同灰度值的 中间值。 maxmin ( , )( , ) ( , ) 2 med fi jfi j fi j (4)图像灰度方差与标准差Variance and standard deviation 方差和标准差描述了方差和标准差描述了 像元值与图像平均值像元值与图像平均值 的离散程度的离散程度, ,是图像信是图像信 息量大小的标志。息量大小的标志。 2 11 ( , ) MN ij f i j MN 标准差： 2 112 (