第4章图像显示与拉伸

1、1遥感数字图像处理遥感数字图像处理林金堂林金堂闽江学院地理科学系闽江学院地理科学系2第第4章章 图像显示与拉伸图像显示与拉伸 3第第4章章 图像显示与拉伸图像显示与拉伸 4.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.3 图像拉伸图像拉伸44.1 数字图像的显示数字图像的显示 对于遥感数字图像处理来说，图像的显示非常重要，这是因对于遥感数字图像处理来说，图像的显示非常重要，这是因为，为，遥感图像具有的信息远远多于人的肉眼观察到的内容，遥感图像具有的信息远远多于人的肉眼观察到的内容，计算机并不能智能的获取这些信息，只有把原始的、正在处计算机并不能智能的获取这些信息

2、，只有把原始的、正在处理中的和处理后的数字图像变成模拟图像显示出来，才能利理中的和处理后的数字图像变成模拟图像显示出来，才能利用视觉去感受、检查、分析图像处理效果，发现感兴趣的地用视觉去感受、检查、分析图像处理效果，发现感兴趣的地物和处埋过程中存在的问题。物和处埋过程中存在的问题。所以，图像显示在图像处理中所以，图像显示在图像处理中是必不可少的。是必不可少的。 图像的显示过程是将数字图像从一组离散数据还原为一幅图像的显示过程是将数字图像从一组离散数据还原为一幅可见图像的过程。可见图像的过程。图像处理和分析过程都是基于图像数据的图像处理和分析过程都是基于图像数据的运算，并以数字或决策的形式给出处

3、理或分析的结果，其中运算，并以数字或决策的形式给出处理或分析的结果，其中间过程不可视。通过图像的显示，用户可以监视图像处理分间过程不可视。通过图像的显示，用户可以监视图像处理分析过程，与处理分析软件交互地控制处理分析过程，对比不析过程，与处理分析软件交互地控制处理分析过程，对比不同的处理方案，并对结果进行检验。同的处理方案，并对结果进行检验。54.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.1 颜色的特征颜色的特征 4.1.2 颜色空间颜色空间 4.1.3 颜色模型颜色模型 4.1.4 图像的显示图像的显示64.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.1 颜色的特征颜色的特征颜色是外界光刺激作

4、用于人的视觉器官而产生的主观感觉，颜色是外界光刺激作用于人的视觉器官而产生的主观感觉，分为两大类分为两大类:非彩色非彩色(消色消色)和彩色。和彩色。非彩色非彩色(消色消色)就是黑、白以及从黑过渡到白的一系列的灰就是黑、白以及从黑过渡到白的一系列的灰色，它们对光谱上各个波长的反射是没有选择性的，我们色，它们对光谱上各个波长的反射是没有选择性的，我们称之为中性色。黑白系列的非彩色只能反映物质的光反射称之为中性色。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。它们可以用率的变化，其在视觉上的感觉是亮度的变化。它们可以用一条灰色色带表示，一端是纯黑色，另一端是纯白色，称一

5、条灰色色带表示，一端是纯黑色，另一端是纯白色，称为为灰色梯尺灰色梯尺。纯黑色指该物质对一切光线都吸收，其反射率为纯黑色指该物质对一切光线都吸收，其反射率为0;纯白色纯白色是指该物质对一切光线都反射，其反射率为是指该物质对一切光线都反射，其反射率为1。实际是没。实际是没有纯黑色或纯白色的。有纯黑色或纯白色的。非彩色：灰色梯尺非彩色：灰色梯尺吸收率吸收率=1反射率反射率=174.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.1 颜色的特征颜色的特征彩色彩色是指除黑白系列以外的各种颜色。彩色有三个基本属是指除黑白系列以外的各种颜色。彩色有三个基本属性：性：色调、明度和色度色调、明度和色度。这三个特征彼此

6、互不联系，可以。这三个特征彼此互不联系，可以单独用其中一个或同时用两个或三个特征来区分不同的色单独用其中一个或同时用两个或三个特征来区分不同的色彩。彩。色调色调（Hue）：色彩彼此区分的特性。也叫）：色彩彼此区分的特性。也叫色相、色别、色相、色别、色种色种。明度明度（Value）：颜色亮度（客观）在人们视觉上的主观）：颜色亮度（客观）在人们视觉上的主观反映。也叫反映。也叫亮度（亮度（Brightness） 、光度、光度。色度色度（Chromaticity）：也叫）：也叫饱和度（饱和度（Saturation）纯度、）纯度、彩度、鲜艳度彩度、鲜艳度。通常以某。通常以某 彩色的的同色名纯色所占的比例

7、，彩色的的同色名纯色所占的比例， 来分辨彩度的高低，来分辨彩度的高低， 纯色比例高为彩度高，纯色比例高为彩度高， 纯色比例低纯色比例低为彩度低。为彩度低。84.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.1 颜色的特征颜色的特征色调色调（Hue）：也叫）：也叫色相、色别、色种色相、色别、色种。 色相在物理上是由光的波长决定的，指不同波长的光给人的色相在物理上是由光的波长决定的，指不同波长的光给人的不同的色彩感受。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等每个字都不同的色彩感受。红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等每个字都代表一类具体的色相，它们之间的差别属于色相差别。代表一类具体的色相，它们之间的差别属于色相差别。红

8、红青青品红品红黄黄绿绿蓝蓝94.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.1 颜色的特征颜色的特征明度明度（Value）：颜色亮度（客观）在人们视觉上的主观）：颜色亮度（客观）在人们视觉上的主观反映。也叫反映。也叫亮度（亮度（Brightness） 、光度、光度。104.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.1 颜色的特征颜色的特征色度色度（Chromaticity）：也叫）：也叫饱和度（饱和度（Saturation）纯度、）纯度、彩度、鲜艳度彩度、鲜艳度。114.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.2 颜色空间颜色空间根据人眼的结构，所有颜色都可看作是三种基本颜色根据人眼的结构，所

9、有颜色都可看作是三种基本颜色:R. G. B（Green、 Red、Blue分别表示红、绿、蓝）按照不同的分别表示红、绿、蓝）按照不同的比例组合而成。为了建立标准，国际照度委员会比例组合而成。为了建立标准，国际照度委员会(CIE)在在1931年规定三种基本色的中心波长分别为年规定三种基本色的中心波长分别为R: 700 nm， G: 546.1 nm, B: 435.8 nm。由于数字图像是以亮度点集合的形式显示的，因而眼睛区由于数字图像是以亮度点集合的形式显示的，因而眼睛区分不同亮度的能力在显示图像时非常重要。为了正确使用分不同亮度的能力在显示图像时非常重要。为了正确使用颜色并建立统一的标准，

10、需要建立合理的颜色空间模型。颜色并建立统一的标准，需要建立合理的颜色空间模型。常用的颜色空间模型有常用的颜色空间模型有:RGB（红（红/绿绿/蓝）模型，蓝）模型，CMYK（青（青/洋红洋红/黄黄/黑）模型，黑）模型，HIS（色调（色调/亮度亮度/饱和度）模型，饱和度）模型，其中，最常用的是其中，最常用的是RGB模型。模型。124.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.2 颜色空间颜色空间 RGB颜色空间颜色空间 RGB颜色空间是根据人眼锥体接收光线的方法构造成的模型，颜色空间是根据人眼锥体接收光线的方法构造成的模型，是由红、绿、蓝三种原色混合得到的颜色集合所构成的颜色是由红、绿、蓝三种原色

11、混合得到的颜色集合所构成的颜色空间。三种颜色中的任意一组颜色均有空间。三种颜色中的任意一组颜色均有256个等级的属性定个等级的属性定义值，因此三组颜色叠加可生成义值，因此三组颜色叠加可生成256*256 * 256=16M种颜色种颜色空间模型，能满足视觉彩色世界。计算机都是采用空间模型，能满足视觉彩色世界。计算机都是采用RGB模型模型来显示图像的，了解这一点对彩色图像的处理很有帮助。来显示图像的，了解这一点对彩色图像的处理很有帮助。 RGB颜色空间与显示器和扫描仪等设备紧密相关，因此颜色空间与显示器和扫描仪等设备紧密相关，因此RGB颜色空间是一个与设备相关的颜色空间，产生的颜色与颜色空间是一个

12、与设备相关的颜色空间，产生的颜色与具体使用的扫描仪的感光元件或显示器的荧光粉发光特性相具体使用的扫描仪的感光元件或显示器的荧光粉发光特性相关。不同的设备所选定的三原色是不同的，混合出的颜色效关。不同的设备所选定的三原色是不同的，混合出的颜色效果也不会完全相同，因此不同的显示器和扫描仪显示的颜色果也不会完全相同，因此不同的显示器和扫描仪显示的颜色效果和扫描得到的颜色也会产生差异。效果和扫描得到的颜色也会产生差异。134.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.2 颜色空间颜色空间 RGB颜色空间颜色空间144.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.2 颜色空间颜色空间CMYK颜色空间颜色空

13、间 CMYK颜色空间是彩色胶片的染料和印刷油墨所形成的颜色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。对于同为色料的油墨和染料来说，不同的一组原色空间。对于同为色料的油墨和染料来说，不同的一组原色(CMYK)可以得到不同的颜色复制范围。同样的一组原色，可以得到不同的颜色复制范围。同样的一组原色，对于染料和油墨来说，得到的颜色也会不同。因此，对于染料和油墨来说，得到的颜色也会不同。因此，CMYK颜色空间也是与设备相关的颜色空间。颜色空间也是与设备相关的颜色空间。CMYK颜色空间的颜颜色空间的颜色覆盖范围比色覆盖范围比RGB颜色空间要小些，但也有一些颜色超出颜色空间要小些，但也有一些颜色超

14、出RGB颜色空间。这意味着有一些颜色可以在显示器上显示出颜色空间。这意味着有一些颜色可以在显示器上显示出来，但不能拍摄或印刷出来。胶片的颜色再现范围比印刷的来，但不能拍摄或印刷出来。胶片的颜色再现范围比印刷的颜色再现范围要大一些。颜色再现范围要大一些。 不同的颜色空间会有色彩再现范围的差异。将颜色的坐标不同的颜色空间会有色彩再现范围的差异。将颜色的坐标值从一个颜色空间转换为另一个颜色空间中的坐标值称为值从一个颜色空间转换为另一个颜色空间中的坐标值称为颜色空间的转换颜色空间的转换。利用颜色模型在不同颜色空间之间做颜。利用颜色模型在不同颜色空间之间做颜色转换时，颜色是会有损失的。色转换时，颜色是会

15、有损失的。154.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.3 颜色模型颜色模型目的：按某种标准利用基色表示颜色目的：按某种标准利用基色表示颜色表示方法：用一个三维坐标系统及这个系统中的一个子空表示方法：用一个三维坐标系统及这个系统中的一个子空 间表示间表示常用的颜色模型：常用的颜色模型：RGB颜色模型：彩色监视器和彩色摄像机颜色模型：彩色监视器和彩色摄像机CMY颜色模型：彩色打印机颜色模型：彩色打印机YIQ颜色模型：彩色电视广播颜色模型：彩色电视广播HIS颜色模型：图像的显示和处理颜色模型：图像的显示和处理164.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.3 颜色模型颜色模型RGB颜色模型颜

16、色模型CyanMagentaYellow174.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.3 颜色模型颜色模型CMY颜色模型颜色模型184.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.3 颜色模型颜色模型CMY颜色模型颜色模型 CMYK（Cyan, Magenta, Yellow）颜色空间应用于印刷工业，）颜色空间应用于印刷工业，印刷业通过青印刷业通过青(C)、品、品(M)、黄、黄(Y)三原色油墨的不同网点面三原色油墨的不同网点面积率的叠印来表现丰富多彩的颜色和阶调，这便是三原色的积率的叠印来表现丰富多彩的颜色和阶调，这便是三原色的CMY颜色空间。实际印刷中，一般采用青颜色空间。实际印刷中，一般

17、采用青 (C)、品、品(M)、黄、黄(Y)、黑、黑(BK)四色印刷，在印刷的中间调至暗调增加黑版。四色印刷，在印刷的中间调至暗调增加黑版。当红绿蓝三原色被混合时，会产生白色，但是当混合蓝绿色、当红绿蓝三原色被混合时，会产生白色，但是当混合蓝绿色、紫红色和黄色三原色时会产生黑色。既然实际用的墨水并不紫红色和黄色三原色时会产生黑色。既然实际用的墨水并不会产生纯正的颜色，会产生纯正的颜色， 黑色是包括在分开的颜色，而这模型黑色是包括在分开的颜色，而这模型称之为称之为CMYK。194.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.3 颜色模型颜色模型YIQ颜色模型颜色模型204.1 数字图像的显示数字图像

18、的显示 4.1.3 颜色模型颜色模型HIS颜色模型颜色模型 HIS色彩空间是从人的视觉系统出发，用色调（色彩空间是从人的视觉系统出发，用色调（Hue）、色）、色饱和度（饱和度（Saturation或或Chroma）和亮度）和亮度 （Intensity或或Brightness）来描述色彩。）来描述色彩。 HIS色彩空间可以用一个圆锥空间模型来描述。用这种描述色彩空间可以用一个圆锥空间模型来描述。用这种描述HIS色彩空间的圆锥模型相当复杂，但确能把色调、亮度和色彩空间的圆锥模型相当复杂，但确能把色调、亮度和色饱和度的变化情形表现得很清楚。色饱和度的变化情形表现得很清楚。 通常把色调和饱和度通常把色

19、调和饱和度通称为色度，用来表示颜色的类别与深浅程度。通称为色度，用来表示颜色的类别与深浅程度。 由于人的视觉对亮度的敏感由于人的视觉对亮度的敏感 程度远强于对颜色浓淡的敏感程度远强于对颜色浓淡的敏感程度，为了便于色彩处理和识别，人的视觉系统经常采用程度，为了便于色彩处理和识别，人的视觉系统经常采用HIS色彩空间，色彩空间， 它比它比RGB色彩空间更符合人的视觉特性。在色彩空间更符合人的视觉特性。在图像处理和计算机视觉中大量算法都可在图像处理和计算机视觉中大量算法都可在HSI色彩空间中色彩空间中 方方便地使用，它们可以分开处理而且是相互独立的。因此，在便地使用，它们可以分开处理而且是相互独立的。

20、因此，在HIS色彩空间可以大大简化图像分析色彩空间可以大大简化图像分析 和处理的工作量。和处理的工作量。HIS色彩空间和色彩空间和RGB色彩空间只是同一物理量的不同表示法，因色彩空间只是同一物理量的不同表示法，因而它们之间存在着而它们之间存在着 转换关系。转换关系。214.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.3 颜色模型颜色模型HIS颜色模型颜色模型224.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.4 图像的显示图像的显示可以全色显示，也可以彩色显示可以全色显示，也可以彩色显示显示过程显示过程CLUT: Color Look Up Table 颜色查找表颜色查找表D/A转换器转换器: 数

21、字图像到模拟图像的转换器数字图像到模拟图像的转换器234.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.4 图像的显示图像的显示全色显示全色显示 8位图像处理器有一个相连的位图像处理器有一个相连的8位位(256个元素个元素)的查找表的查找表(LUT )，该，该LUT中中R.G.B排列均呈排列均呈0-255渐变顺序。即渐变顺序。即LUT的的每个元素对应每个元素对应相同的相同的R. G. B值值，如，如R, G. B(0.0, 0)呈黑色，呈黑色，(127, 127, 127)呈灰色，呈灰色，(255. 255. 255)呈白色。呈白色。 若某单波段图像的一个像素值为若某单波段图像的一个像素值为127

22、，则，则R, G. B值位于值位于LUT表的表的127处，通过处，通过8位数模转换器，在位数模转换器，在CRT屏幕上显示出一个屏幕上显示出一个中灰色像素。同理该图像的其他像素值在中灰色像素。同理该图像的其他像素值在0-255之间，最后之间，最后生成一幅全色生成一幅全色(灰色灰色)图像。图像。244.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.4 图像的显示图像的显示电子显示法（软拷贝）：用彩色监视器显示电子显示法（软拷贝）：用彩色监视器显示 采用采用RGB颜色空间颜色空间 加色法合成加色法合成 彩色硬拷贝设备显示法：用绘图仪或打印机输出彩色硬拷贝设备显示法：用绘图仪或打印机输出 采用采用CMYK

23、颜色空间颜色空间 减色法合成减色法合成 254.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.4 图像的显示图像的显示黄黄绿绿青青红红蓝蓝品品白白黄黄品品青青红红绿绿 蓝蓝黑黑264.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.4 图像的显示图像的显示亮度值到彩亮度值到彩色显示示意色显示示意图图274.1 数字图像的显示数字图像的显示 4.1.4 图像的显示图像的显示284.2 图像的彩色合成图像的彩色合成294.2 图像的彩色合成图像的彩色合成304.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.1 伪彩色合成伪彩色合成 4.2.2 真彩色合成真彩色合成 4.2.3 假彩色合成假彩色合成 4.2.4

24、模拟真彩色合成模拟真彩色合成314.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.1 伪彩色合成伪彩色合成 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。主要通过密度分割方法来实现。密度分割法是对单波段遥感图像按灰度分级，对每级赋予密度分割法是对单波段遥感图像按灰度分级，对每级赋予不同的色彩，使之变为一幅彩色图像。不同的色彩，使之变为一幅彩色图像。密度分割中的彩色是人为赋予的，与地物的真实颜色毫无密度分割中的彩色是人为赋予的，

25、与地物的真实颜色毫无关系，因此称为关系，因此称为伪彩色伪彩色。324.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.1 伪彩色合成伪彩色合成 经过密度分割后，图像的可分辨力得到明显提高。如果分经过密度分割后，图像的可分辨力得到明显提高。如果分级与地物的光谱特性差异对应较好，可以较准确的区分出级与地物的光谱特性差异对应较好，可以较准确的区分出地物类别。例如，在近红外波段，水体的吸收率很高，在地物类别。例如，在近红外波段，水体的吸收率很高，在图像上的色调近于黑色，若取低灰度值为分割点即可分出图像上的色调近于黑色，若取低灰度值为分割点即可分出水体。因此，只要掌握了地物的光谱特性，就可以较好的水体。因此，

26、只要掌握了地物的光谱特性，就可以较好的分割出地物类别。分割出地物类别。334.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.2 真彩色合成真彩色合成 如果彩色合成中选择的波段的波长与红绿蓝的波长相同或如果彩色合成中选择的波段的波长与红绿蓝的波长相同或近似，那么得到的图像的颜色与真彩色近似，这种合成方近似，那么得到的图像的颜色与真彩色近似，这种合成方式称为式称为真彩色合成真彩色合成使用真彩色合成的优点是合成后图像的颜色更接近于自然使用真彩色合成的优点是合成后图像的颜色更接近于自然色，与人对地物的视觉感觉相适应，更容易对地物进行识色，与人对地物的视觉感觉相适应，更容易对地物进行识别。别。344.2 图

27、像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.2 真彩色合成真彩色合成真彩色合成的数据值和显示值真彩色合成的数据值和显示值354.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.3 假彩色合成假彩色合成 假彩色合成是最常用的一种方法。它与伪彩色不同之处在假彩色合成是最常用的一种方法。它与伪彩色不同之处在于，假彩色合成使用的数据是多个波段。于，假彩色合成使用的数据是多个波段。计算机显示器的彩色显示系统是根据三原色加色法合成原计算机显示器的彩色显示系统是根据三原色加色法合成原理，即由三个电子枪分别在屏幕上形成红、绿、蓝三个原理，即由三个电子枪分别在屏幕上形成红、绿、蓝三个原色像来合成彩色图像。因此，对于多波段遥感

28、图像，选择色像来合成彩色图像。因此，对于多波段遥感图像，选择其中的任意三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，即其中的任意三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，即可在屏幕上合成彩色图像。由于三个波段原色的选择是根可在屏幕上合成彩色图像。由于三个波段原色的选择是根据增强目的确定的，与原来波段的真实颜色不同，所合成据增强目的确定的，与原来波段的真实颜色不同，所合成的彩色图像并不表示地物真实的颜色，因此，这种合成方的彩色图像并不表示地物真实的颜色，因此，这种合成方法称为法称为假彩色合成假彩色合成，在图像增强上称为，在图像增强上称为假彩色增强假彩色增强。364.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.

29、3 假彩色合成假彩色合成标准假彩色合成标准假彩色合成：选择多波段图像中的近红外、红、绿三：选择多波段图像中的近红外、红、绿三个波段分别赋予红、绿、蓝三原色，在屏幕上合成彩色图个波段分别赋予红、绿、蓝三原色，在屏幕上合成彩色图像的方法。标准假彩色合成图像可以突出显示植被（红像的方法。标准假彩色合成图像可以突出显示植被（红色）、水体（黑色或蓝色）、城镇（深色）等信息。色）、水体（黑色或蓝色）、城镇（深色）等信息。374.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.3 假彩色合成假彩色合成真彩色合成和标准假彩色合成时波段的选择真彩色合成和标准假彩色合成时波段的选择真彩色合成真彩色合成标准假彩色合成标准

30、假彩色合成 假彩色合成选用的波段应该以地物的光谱假彩色合成选用的波段应该以地物的光谱特征作为出发点，不同的波段合成方式，用特征作为出发点，不同的波段合成方式，用来突出不同的地物信息。来突出不同的地物信息。384.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.3 假彩色合成假彩色合成通道通道波长波长(m)中心波长中心波长波段波段星下点分星下点分辨率辨率(m)10.450.520.485蓝蓝3020.520.600.56绿绿3030.630.690.66红红3040.760.900.83近红外近红外3051.551.751.65中红外中红外30610.4012.5011.45热红外热红外12072.0

31、82.352.215中红外中红外30通道通道波长波长(m)波段波段星下点分星下点分辨率辨率(m)10.62 0.67红红25020.841 0. 876近红外（近红外（Near infrared）25030.459 0.479蓝蓝50040.545 0.565绿绿50051.230 1.250近红外（近红外（Near infrared）50061.628 1.652短波红外（短波红外（Short infrared）50072.105 2.155短波红外（短波红外（Short infrared）500有效载荷有效载荷波段波段号号光谱范围光谱范围(m)空间分空间分辨率辨率(m)CCD相机相机10.

32、43-0.523020.52-0.603030.63-0.693040.76-0.9030波段波段星下点分辨率星下点分辨率(m)1：0.450.52微米微米19.52：0.520.59微米微米19.53：0.630.69微米微米19.54：0.770.89微米微米19.55：0.510.73微米微米19.5HJ-1A/B星星中巴卫星中巴卫星CCD相机相机TMMODIS0.38 0.43 0.47 0.50 0.56 0.59 0.62 0.76微米微米394.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.3 假彩色合成假彩色合成404.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.3 假彩色合成假彩色

33、合成 图为南京市紫金山TM假彩色合成图像，使用TM的B5, B4, B3进行假彩色增强。图像显示的区域大约为9kmX9km。在该图像中，不同深浅的浅绿色A表示植被，湖水B表现为黑色，城镇C为紫色，新开工建设的道路D为白色。414.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.3 假彩色合成假彩色合成不同彩色合成方式效果的比较不同彩色合成方式效果的比较LANDSAT7的的ETM图像，南京紫金山和玄图像，南京紫金山和玄武湖，武湖，2000年年6月月12日日424.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.4 模拟真彩色合成模拟真彩色合成 由于蓝光容易受大气中气溶胶的影响，有些传感器舍弃了由于蓝光容易受

34、大气中气溶胶的影响，有些传感器舍弃了蓝波段，因此通过彩色合成无法得到真彩色图像。这时，蓝波段，因此通过彩色合成无法得到真彩色图像。这时，可通过某种形式的运算得到模拟的红、绿、蓝三个通道，可通过某种形式的运算得到模拟的红、绿、蓝三个通道，然后通过彩色合成近似的产生真彩色图像。然后通过彩色合成近似的产生真彩色图像。SPOT多光谱数据模拟真彩色多光谱数据模拟真彩色 1.SPOT IMAGE公司提供的方法公司提供的方法 2.ERDAS IMAGING软件中的方法软件中的方法 3.不确定参数法不确定参数法434.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.4 模拟真彩色合成模拟真彩色合成SPOT多光谱各波

35、段的波长范围多光谱各波段的波长范围444.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.4 模拟真彩色合成模拟真彩色合成红色红色R=XS2(R)蓝色蓝色B=SX1(G)1233XSXSXSG绿色红色红色R=XS2(R)蓝色蓝色B=SX1(G)1334XSXSG绿色21B1+2PXSXSXS蓝色(1)3R4aPa XS红色2212PXSGXSXS绿色454.2 图像的彩色合成图像的彩色合成 4.2.4 模拟真彩色合成模拟真彩色合成464.3 图像拉伸图像拉伸图像亮度的最大值和最小值的比值图像亮度的最大值和最小值的比值maxminL=L对比度最基本的图像处理方法，主要用来改善图像的对比度最基本的图像处

36、理方法，主要用来改善图像的对比度波段的单个像素值波段的单个像素值图像的直方图图像的直方图突出或抑制特定地物的特征突出或抑制特定地物的特征474.3 图像拉伸图像拉伸增加图像的对比度增加图像的对比度突出图像的细节突出图像的细节灰度拉伸灰度拉伸直方图修正直方图修正直方图规定化直方图规定化直方图均衡化直方图均衡化线性拉伸线性拉伸非线性拉伸非线性拉伸多波段拉伸多波段拉伸全域线性拉伸全域线性拉伸分段线性拉伸分段线性拉伸灰度窗口切片灰度窗口切片对数变换对数变换指数变换指数变换484.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸 4.3.2 直方图均衡化直方图均衡化 4.3.3 直方图规定化直方图规定

37、化494.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸类型类型504.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸设图像数据设图像数据F最大值为最大值为Fmax最小值为最小值为Fmin拉伸后图像数据拉伸后图像数据G最大值为最大值为Gmax最小值为最小值为GminminmaxminminmaxminG=G+(G-G)*(F-F)/(F-F)X范围外的图像，取范围外的图像，取Y相应的极值相应的极值If FGmin，G=GminIf FGmax，G=Gmax514.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 全域线性拉伸全域线性拉伸 分段线性拉伸分段线性拉伸

38、灰度窗口切片灰度窗口切片2.非线性拉伸非线性拉伸 指数变换指数变换 对数变换对数变换3.多波段拉伸多波段拉伸524.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 全域线性拉伸全域线性拉伸变换前亮度值变换前亮度值变换后亮度值变换后亮度值g(x,y)-cf(x,y)-a=d-cb-ad-cg(x,y)=f(x,y)-a) +cb-a534.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 全域线性拉伸全域线性拉伸d-cb-a1 压缩压缩=1 既不拉伸也不压缩，与原图一样既不拉伸也不压缩，与原图一样1 拉伸拉伸544.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1

39、灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 全域线性拉伸全域线性拉伸554.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 全域线性拉伸全域线性拉伸 如果图像中大部分像素的灰度级分布在区域如果图像中大部分像素的灰度级分布在区域a, b之间，小部之间，小部分灰度级超出了此区域，可以用如下所示的公式将灰度拉伸到分灰度级超出了此区域，可以用如下所示的公式将灰度拉伸到c, d:564.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 全域线性拉伸全域线性拉伸574.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 全域线性拉伸全域线性拉伸5

40、84.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 分段线性拉伸分段线性拉伸 如果己知地物的灰度范围，那么可以通过分段线性拉伸突出该如果己知地物的灰度范围，那么可以通过分段线性拉伸突出该地物的细节信息。地物的细节信息。 设地物的灰度范围为设地物的灰度范围为a, b，常用的，常用的三段线性拉伸三段线性拉伸公式为公式为: 灰度区间灰度区间a,b进行了线性拉伸，而灰度区间进行了线性拉伸，而灰度区间0,a和和b,Mj受到受到了压缩。了压缩。 通过细心调整拉伸点的位置及控制分段直线的斜率，可对任意通过细心调整拉伸点的位置及控制分段直线的斜率，可对任意灰度区间进行扩展或压缩。灰度

41、区间进行扩展或压缩。594.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 分段线性拉伸分段线性拉伸604.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 灰度窗切片（灰度窗切片（Slicing） 灰度窗口切片是为了将某一区间的灰度级和其他部分灰度窗口切片是为了将某一区间的灰度级和其他部分(背景背景)分分开。开。 灰度窗口切片有两种，一种是清除背景，一种是保留背景。灰度窗口切片有两种，一种是清除背景，一种是保留背景。 清除背景清除背景把不在灰度窗口范围内的像素都赋值为最小灰度级，把不在灰度窗口范围内的像素都赋值为最小灰度级，在灰度窗口范围内的像素

42、都赋值为最大灰度级，这实际是一种在灰度窗口范围内的像素都赋值为最大灰度级，这实际是一种窗口图像二值化处理。窗口图像二值化处理。 保留背景保留背景是把不在窗口范围内的像素保留原灰度值，而在灰度是把不在窗口范围内的像素保留原灰度值，而在灰度窗口范围内的像素都赋值为最大灰度级。窗口范围内的像素都赋值为最大灰度级。614.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 灰度窗切片（灰度窗切片（Slicing）MgMfg (x, y)f (x, y)0ba( ,)g x y 0 f (x, y)a 或或 f (x, y)b Mg af (x, y)b 清除背景清除背景624.3

43、图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 灰度窗切片（灰度窗切片（Slicing）MgMfg (x, y)f (x, y)0ba( ,)g x y f (x, y) f (x, y)a 或或 f (x, y)b Mg af (x, y)b 保留背景保留背景634.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸1.线性拉伸线性拉伸 灰度窗切片（灰度窗切片（Slicing）水体被赋值为最小灰度级，其余水体被赋值为最小灰度级，其余部分做了线性拉伸部分做了线性拉伸644.3 图像拉伸图像拉伸 4.3.1 灰度拉伸灰度拉伸2.非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