遥感图像处理课件

第三章遥感图像处理

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图像融合第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理3.1遥感数据存1

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。

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。获得地物的几何属性和物理属性遥感技术的目的--第三章遥感图像处理获得地物的几何属性和物理属性遥感技术的目的--第三23.1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

第三章遥感图像处理3.1遥感数据存储格式1.模拟影像与数字影像第三章遥感图31.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）。

第三章遥感图像处理1.模拟影像与数字影像第三章遥感图像处理4采样采样的原理第三章遥感图像处理采样采样的原理第三章遥感图像处理5遥感数字图像是以二维数组来表示的.第三章遥感图像处理遥感数字图像是以二维数组来表示的.第三章遥感图像处理6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级第三章遥感图像处理量化灰度：每个像素的明亮度64级第三章遥感图像处理7f第三章遥感图像处理f第三章遥感图像处理82.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。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。第三章遥感图像处理2.数字影像的特点第三章遥感图像处理9BSQ格式(Bandsequential)BIP格式(Bandinterleavedbypixel)BIL格式(Bandinterleavedbyline)HDF格式3.数字影像的数据格式第三章遥感图像处理3.数字影像的数据格式第三章遥感图像处理10(1)BSQ格式（bandsequential）

各波段的二维影像数据按波段顺序排列。第三章遥感图像处理(1)BSQ格式（bandsequential）第三章遥11（2）BIL格式（bandinterleavedbyline）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。第三章遥感图像处理（2）BIL格式（bandinterleavedbyl12（3）BIP格式（bandinterleavedbypixel）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。第三章遥感图像处理（3）BIP格式（bandinterleavedbyp13（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。第三章遥感图像处理（4）HDF格式HDF格式是用于存储和分发科学数据的一种自我14

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第三章遥感图像处理

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151.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）。

第三章遥感图像处理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16

辐射定标是将DN值转化为大气顶层（TOA）反射率的过程。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：1）辐射定标式中：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。第三章遥感图像处理辐射定标是将DN值转化为大气顶层（TOA）反射率的过程。17辐射亮温L转换成大气顶层反射率。转化公式如下：大气顶层反射率辐射亮温大气顶层的平均太阳光谱辐照度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）太阳天顶角第三章遥感图像处理辐射亮温L转换成大气顶层反射率。转化公式如下：大气顶层反射率182）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。第三章遥感图像处理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19

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）大气校正第三章遥感图像处理一般运用6S模型进行遥感影像的大气纠正。模型中需要输202.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（1：50000）在影像上均匀选择地面控制点（GroundControlPoint，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）。第三章遥感图像处理2.几何精纠正几何精纠正是通过纠正模型，利用相关212.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第三章遥感图像处理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22几何精纠正步骤第三章遥感图像处理几何精纠正步骤第三章遥感图像处理23第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理24第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理25第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理26第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理27第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理28第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理29第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理30第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理313.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。第三章遥感图像处理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324.影像合成——LandsatTM将两景/多景影像的7个.dat文件用ERDASIMAGINE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Layerstack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。第三章遥感图像处理4.影像合成——LandsatTM将两景/多景影像的7个33第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理34第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理35第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理36第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理37第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理385.图像拼接和裁切第三章遥感图像处理5.图像拼接和裁切第三章遥感图像处理39第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理40第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理41第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理42第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理43第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理44第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理453.3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

第三章遥感图像处理3.3图像增强目的第三章遥感图像处理46

对比度变换空间滤波彩色变换图像运算多光谱变换数字影像增强的方法第三章遥感图像处理对比度变换数字影像增强的方法第三章遥感图像处理471）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变换第三章遥感图像处理1）图像变换方法傅里叶变换第三章遥感图像处理482）彩色合成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图像的真彩色合成第三章遥感图像处理2）彩色合成假彩色合成TM图像的真彩色合成第三章遥感图像处理49ETM第8波段的假彩色合成第三章遥感图像处理ETM第8波段的假彩色合成第三章遥感图像处理503.4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第三章遥感图像处理3.4图像融合（多源信息复合）遥感信息复合第三章遥感图像处51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图像复合第三章遥感图像处理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52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数据复合第三章遥感图像处理不同时相的遥感图相复合几何配准不同时相的气象卫星数据与NOA53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ETM+图像与该地区1:10万地形图复合第三章遥感图像处理遥感数据与非遥感数据的复合地理数据的网格化ETM+图像与该地54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HIS-RGB逆变换，结果如右图所示第三章遥感图像处理图像融合左图为TM图像RGB合成的真彩色图像，先进性RGB-55第三章遥感图像处理

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图像融合第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理3.1遥感数据存56

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。

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。获得地物的几何属性和物理属性遥感技术的目的--第三章遥感图像处理获得地物的几何属性和物理属性遥感技术的目的--第三573.1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

第三章遥感图像处理3.1遥感数据存储格式1.模拟影像与数字影像第三章遥感图581.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）。

第三章遥感图像处理1.模拟影像与数字影像第三章遥感图像处理59采样采样的原理第三章遥感图像处理采样采样的原理第三章遥感图像处理60遥感数字图像是以二维数组来表示的.第三章遥感图像处理遥感数字图像是以二维数组来表示的.第三章遥感图像处理61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级第三章遥感图像处理量化灰度：每个像素的明亮度64级第三章遥感图像处理62f第三章遥感图像处理f第三章遥感图像处理632.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。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。第三章遥感图像处理2.数字影像的特点第三章遥感图像处理64BSQ格式(Bandsequential)BIP格式(Bandinterleavedbypixel)BIL格式(Bandinterleavedbyline)HDF格式3.数字影像的数据格式第三章遥感图像处理3.数字影像的数据格式第三章遥感图像处理65(1)BSQ格式（bandsequential）

各波段的二维影像数据按波段顺序排列。第三章遥感图像处理(1)BSQ格式（bandsequential）第三章遥66（2）BIL格式（bandinterleavedbyline）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。第三章遥感图像处理（2）BIL格式（bandinterleavedbyl67（3）BIP格式（bandinterleavedbypixel）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。第三章遥感图像处理（3）BIP格式（bandinterleavedbyp68（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。第三章遥感图像处理（4）HDF格式HDF格式是用于存储和分发科学数据的一种自我69

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第三章遥感图像处理

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701.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）。

第三章遥感图像处理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71

辐射定标是将DN值转化为大气顶层（TOA）反射率的过程。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：1）辐射定标式中：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。第三章遥感图像处理辐射定标是将DN值转化为大气顶层（TOA）反射率的过程。72辐射亮温L转换成大气顶层反射率。转化公式如下：大气顶层反射率辐射亮温大气顶层的平均太阳光谱辐照度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）太阳天顶角第三章遥感图像处理辐射亮温L转换成大气顶层反射率。转化公式如下：大气顶层反射率732）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。第三章遥感图像处理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74

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）大气校正第三章遥感图像处理一般运用6S模型进行遥感影像的大气纠正。模型中需要输752.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（1：50000）在影像上均匀选择地面控制点（GroundControlPoint，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）。第三章遥感图像处理2.几何精纠正几何精纠正是通过纠正模型，利用相关762.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第三章遥感图像处理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77几何精纠正步骤第三章遥感图像处理几何精纠正步骤第三章遥感图像处理78第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理79第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理80第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理81第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理82第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理83第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理84第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理85第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理863.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。第三章遥感图像处理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874.影像合成——LandsatTM将两景/多景影像的7个.dat文件用ERDASIMAGINE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Layerstack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。第三章遥感图像处理4.影像合成——LandsatTM将两景/多景影像的7个88第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理89第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理90第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理91第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理92第三章遥感图像处理第三章遥感图像处理935.图像拼接和裁切第三章遥感图像处理5.图像拼接和裁切第三章遥感图像处理94第三章遥感图像处理