遥感数字图像处理教程5图像显示及拉伸

遥感数字图像处理2020/12/191遥感数字图像处理与分析第四章图像的显示和拉伸1数字图像的显示2图像的彩色合成3图像拉伸2020/12/1922020/12/193遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸图像增强定义：用于改善图像的对比度，突出感兴趣的地物信息，提高图像目视解译效果的图像处理方法。目的：提高图像质量和突出所需信息，有利于分析判读或作进一步处理。特点：图像的信息没有增加或减少改善了视觉效果产生了更容易处理的图像具有探索性2020/12/194遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸分类：改善图像对比度增加可视化信息2020/12/195遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.1数字图像的显示定义：将数字图像从一组离散数据还原为一幅可见图像的过程。数字图像模拟图像可视化不可见图像可见图像2020/12/196遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.2颜色的特征颜色：外界光作用于人的视觉器官而产生的主观感觉。非彩色：黑、白以及从黑过渡到白的一系列灰色，它们对光谱上各个波长的反射没有选择性。反映了物质的光反射率的变化，在视觉上的感觉是亮度的变化彩色：除黑白系列以外的各种颜色分类：亮度（Lightness、Intensity）：反映物体反射能量的大小2020/12/197遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.2颜色的特征非彩色：灰色梯尺彩色：分类：色调（Hue）：色彩彼此区分的特性明度（Value）：颜色亮度（客观）在人们视觉上的主观反映色度（Chromaticity）：水中溶解性物质或胶状物质呈现的米黄色乃至黄褐色的程度饱和度（Saturation）：色彩纯洁的程度，即波段是否窄，频率是否单一，纯色+白色，饱和度下降，变白吸收率=1反射率=12020/12/198遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.3颜色空间三原色：根据人眼的结构，所有颜色都可看作是3种基本颜色按照不同的比例组合而成的。红色R：700nm绿色G：546.1nm蓝色B：435.8nm颜色空间：RGB颜色空间CMYK颜色空间2020/12/199遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.3颜色空间RGB颜色空间：RGB颜色空间与设备紧密相关，不同设备的显示效果不同2020/12/1910遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.3颜色空间RGB颜色空间：2020/12/1911遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.3颜色空间CMYK颜色空间：CMYK颜色空间与设备紧密相关，不同设备的显示效果不同CMYK颜色空间的覆盖范围比RGB的小，但有的颜色超出了RGB的范围2020/12/1912

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遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.4颜色模型颜色空间的转换：不同的颜色空间的色彩再现范围有所差异。将颜色的坐标值从一个颜色空间转换到另一个颜色空间的坐标值的过程。

颜色空间的转换是利用颜色模型进行的。目的：按某种标准利用基色表示颜色颜色模型：2020/12/1913遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.4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CMY颜色模型：彩色打印机YIQ颜色模型：彩色电视广播HIS颜色模型：图像的显示和处理2020/12/1914遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.4颜色模型RGB颜色模型CyanMagentaYellow2020/12/1915CMY颜色模型：彩色打印机遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.4颜色模型2020/12/1916HIS颜色模型：图像的显示和处理遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.5颜色模型2020/12/1917遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.6图像的显示可以全色显示，也可以彩色显示显示过程视频图像的显示过程CLUT:ColorLookUpTable颜色查找表D/A转换器:数字图像到模拟图像的转换器2020/12/1918遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.5图像的显示显示过程2020/12/1919遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.5图像的显示全色显示2020/12/1920遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.5图像的显示彩色显示电子显示法（软拷贝）：用彩色监视器显示采用RGB颜色空间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采用CMYK颜色空间减色法合成2020/12/1921遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.5图像的显示彩色显示黄绿青红蓝品白加色法示意图黄品青红绿蓝黑减色法示意图2020/12/1922遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.5图像的显示彩色显示亮度值到彩色显示示意图2020/12/1923B遥感数字图像处理与分析第一节数字图像的显示第四章图像显示和拉伸1.5图像的显示彩色显示GR真彩色合成2020/12/1924遥感数字图像处理与分析第二节图像的彩色合成第四章图像显示和拉伸2.1彩色图像与彩色合成彩色图像真彩色图像：图像的色调与人眼视觉所看到的颜色基本一致的图像假彩色图像：图像的色调与实际地物色调不一致的图像彩色合成伪彩色合成：将单波段图像转变成为彩色图像彩色合成：包括真彩色和假彩色合成模拟真彩色合成：通过模拟产生近似真彩色图像2020/12/1925遥感数字图像处理与分析第二节图像的彩色合成第四章图像显示和拉伸2.1彩色图像与彩色合成2020/12/1926遥感数字图像处理与分析第二节图像的彩色合成第四章图像显示和拉伸2.2伪彩色合成定义：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方法：密度分割法原理：对单波段图像按灰度分级，对每一级赋予不同的色彩，使之变成一幅彩色图像。彩色是人为赋予的，与地物真实颜色无关2020/12/1927遥感数字图像处理与分析第二节图像的彩色合成第四章图像显示和拉伸2.2伪彩色合成作用：可以提高图像的可分辨力，如果分级与地物光谱特性的差异对应较好，也可以较为准确地区分出地物类别2020/12/1928遥感数字图像处理与分析第二节图像的彩色合成第四章图像显示和拉伸2.2伪彩色合成2020/12/1929遥感数字图像处理与分析第二节图像的彩色合成第四章图像显示和拉伸2.3真彩色合成定义：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，得到的图像的颜色与真彩色近似作用：合成后的图像的颜色接近自然色，与人的视觉感觉一致，容易识别地物真彩色合成2020/12/1930遥感数字图像处理与分析第二节图像的彩色合成第四章图像显示和拉伸2.3真彩色合成真彩色合成的数据值和显示值2020/12/1931遥感数字图像处理与分析第二节图像的彩色合成第四章图像显示和拉伸2.4假彩色合成定义：选择多波段图像中的任意三个波段，分别赋予红、绿、蓝三种原色，在屏幕上合成彩色图像的方法色彩与地物真实颜色无关标准假彩色合成：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2020/12/1932遥感数字图像处理与分析第二节图像的彩色合成第四章图像显示和拉伸2.4假彩色合成BGR标准假彩色合成2020/12/1933遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.4假彩色合成第二节图像的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标准假彩色合成2020/12/1934B遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸GR2.4假彩色合成第二节图像的彩色合成TMR7G4B1合成2020/12/1935遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.4假彩色合成第二节图像的彩色合成2020/12/1936遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.4假彩色合成第二节图像的彩色合成TM图像5，4，2合成2020/12/1937遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.4假彩色合成第二节图像的彩色合成教程图4.162020/12/1938遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.5模拟真彩色合成第二节图像的彩色合成2020/12/1939遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.5模拟真彩色合成第二节图像的彩色合成SPOT多光谱各波段的波长范围2020/12/1940遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.5模拟真彩色合成第二节图像的彩色合成红色R=XS2(R)蓝色B=SX1(G)2020/12/1941遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.5模拟真彩色合成第二节图像的彩色合成红色R=XS2(R)蓝色B=SX1(G)2020/12/1942遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.5模拟真彩色合成第二节图像的彩色合成2020/12/1943遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸2.5模拟真彩色合成第二节图像的彩色合成教程图4.172020/12/1944遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.1概述第三节图像拉伸对比度：图像亮度的最大值和最小值的比值拉伸：最基本的图像处理方法，主要用来改善图像的对比度拉伸的处理对象：波段的单个像素值拉伸方法选择的依据：图像的直方图拉伸的作用：突出或抑制特定地物的特征2020/12/1945遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.1概述第三节图像拉伸拉伸的类型：增加图像的对比度突出图像的细节灰度拉伸直方图修正直方图规定化直方图均衡化线性拉伸非线性拉伸多波段拉伸全域线性拉伸分段线性拉伸灰度窗口切片对数变换指数变换2020/12/1946遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸类型2020/12/1947遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸设图像数据F最大值为Fmax最小值为Fmin拉伸后图像数据G最大值为Gmax最小值为Gmin0，1X范围外的图像，取Y相应的极值IfF＜Gmin，G=GminIfF＞Gmax，G=Gmax2020/12/1948遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：全域线性拉伸：变换前亮度值变换后亮度值2020/12/1949遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：全域线性拉伸：＜1压缩=1既不拉伸也不压缩，与原图一样＞1拉伸2020/12/1950遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：全域线性拉伸：2020/12/1951遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：全域线性拉伸：2020/12/1952遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：全域线性拉伸：2020/12/1953反色变换：将原图灰度值翻转，黑白互换。可用图像的最大值-图像值得到遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：全域线性拉伸：教程图4.212020/12/1954遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：分段线性拉伸：2020/12/1955遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：分段线性拉伸：教程图4.222020/12/1956遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：灰度窗口切片：MgMfg(x,y)f(x,y)0ba0f(x,y)＜a或f(x,y)＞bMga＜f(x,y)＜b清除背景2020/12/1957MgMfg(x,y)f(x,y)0ba遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸线性拉伸：灰度窗口切片：f(x,y)f(x,y)＜a或f(x,y)＞bMga＜f(x,y)＜b保留背景2020/12/1958遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸非线性拉伸：指数变换：对图像亮的部分，扩大了灰度间隔，突出了细节-拉伸对图像暗的部分，缩小了灰度间隔，弱化了细节-压缩2020/12/1959(a)原始图像(b)指数变换2020/12/1960遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸非线性拉伸：对数变换：对图像亮的部分，缩小了灰度间隔，弱化了细节-压缩对图像暗的部分，扩大了灰度间隔，突出了细节-拉伸2020/12/1961遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.2灰度拉伸第三节图像拉伸多波段拉伸：在图像的彩色合成显示后，可以对各个波段分别进行线性或非线性拉伸处理，以便综合增强图像中的地物信息2020/12/19622020/12/19632020/12/1964遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.3图像均衡化第三节图像拉伸基本思想：大多数自然图像，其灰度分布集中在较窄的区间，引起图像细节不够清晰，采用直方图修正后可使图像的灰度间距拉开或使灰度分布均匀，从而增大反差，使图像细节清晰，达到增强的目的。例如一幅过曝光的图片，其灰度级都集中在高亮度范围内，而曝光不足的图片，其灰度级集中在低亮度范围内，具有这样直方图的图片其可视效果比较差。对原始图像的像素灰度做某种映射变换，使变换后图像直方图的概率密度呈均匀分布，即变换后图像的灰度级均匀分布。特点：各灰度级中像素出现的频率近似相等原图像上像素出现频率小的灰度级被合并，实现压缩；像素出现频率高的灰度级被拉伸，突出了细节信息2020/12/1965直方图均衡化2020/12/1966遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.3图像均衡化第三节图像拉伸基本步骤：2020/12/1967假定有一幅总像素为n=64×64的图像，灰度级数L=8直方图均衡化计算实例：2020/12/1968

直方图均衡化后的图像每个灰度级的像元频率，理论上应相等，直方图形态应为理想的直线。实际上均衡化后的直方图呈现参差不齐的外形，这是由于于图像是离散函数，各灰度级可能的像元个数有限，在一些灰度级处可能没有像元，在某些灰度级处则像元很多，所以不会产生理想的直线形态。2020/12/1969注意：1）直方图均衡化，不改变灰度出现的次数（因为那样会改变图像的信息结构），所改变的是出现次数所对应的灰度级。

/*矫正后非零像素数同矫正前

2）直方图均衡化，力图使等长区间内出现的像素数接近相等。2020/12/1970遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.3图像均衡化第三节图像拉伸原始图像及直方图2020/12/1971遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.3图像均衡化第三节图像拉伸均衡化后图像及直方图2020/12/1972遥感数字图像处理与分析第四章图像显示和拉伸3.3图像均衡化第三节图像拉伸均衡化前后直方图对比