內容提綱圖像的表示形式遙感數字圖像的存貯遙感數字圖像處理系統彩色的基本原理當前1頁，總共74頁。4.1圖像的表示形式遙感圖像的表示形式：遙感傳感器記錄地物電磁波的形式光學圖像：膠片或其它光學成像載體形式數字圖像：數字形式當前2頁，總共74頁。1.光學圖像

一個二維的連續的光密度（透過率）函數像片上的密度隨坐標x,y變化而變化當前3頁，總共74頁。2.數字圖像一個二維的離散的光密度（或亮度）函數以矩陣fi,j(i=0,1,…,m-1;j=0,1,…,n-1)表示數字圖像空間坐標（x,y）和密度上都已離散化當前4頁，總共74頁。2.數字圖像

0123456……………n-1

→x01614108231…3022241815

11616612864…3232404545

216161414111517…2424323438

31616161614148…1622242836

4159416151717…1412101222

51371215161918…1614121418

6121011141387…161081426

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┇36302828303030

161626248

┇34363224222222

282424206

m-136322020262826

2622242022

當前5頁，總共74頁。3.光學圖像與數字圖像的轉換光學圖像變成數字圖像把一個連續的光密度函數變成一個離散的光密度函數空間坐標離散化——采樣幅度（光密度）離散化——量化整個過程稱為圖像數字化數字圖像變成光學圖像兩種輸出方式通過顯示終端設備顯示出來：其設備包括顯示器、電子束或激光束成像記錄等，這些設備輸出光學圖像的基本原理是通過數模轉換設備，將數字信號以模擬方式表現。如顯示器。通過照相或打印的方式輸出：如彩色噴墨打印機。當前6頁，總共74頁。采樣空間坐標數字化采樣間隔△X、△Y的大小，取決于圖像的頻譜。如果抽樣間隔滿足

則圖像能完整地恢復。fc為截止頻率。當前7頁，總共74頁。量化圖像灰度的數字化在連續灰度的極限取值范圍內離散化，即將它分成若干個灰度等級值，像元灰度處于某兩個相鄰劃分值之間時，用所對應的最靠近的一個灰度級值代替用二進制位數（bit數）編碼當前8頁，總共74頁。255

0

采樣和量化過程當前9頁，總共74頁。4.圖像的頻譜表示任何信號均可由多次諧波疊加而成將圖像從空間域變入頻率域是采用傅立葉變換當前10頁，總共74頁。諧波疊加當前11頁，總共74頁。（1）周期信號的頻譜19世紀初葉,法國數學家吉·傅里葉證明:任何正常的周期為T的函數f(t)都可分解為無限個正弦和余弦函數的代數和，通常稱為傅里葉級數。當前12頁，總共74頁。（2）非周期信號的頻譜非周期信號可視為周期足夠長的周期信號來處理。因此,我們可以從周期信號的頻譜分析來推測非周期信號的頻譜。當前13頁，總共74頁。（2）非周期信號的頻譜當前14頁，總共74頁。圖像的傅里葉變換亮度表示相應頻率上振幅大小，可用離散傅立葉系數表示當前15頁，總共74頁。4.2

遙感數字圖像的存貯存儲介質存儲格式當前16頁，總共74頁。4.2.1存貯介質磁帶磁盤光盤閃存

當前17頁，總共74頁。4.2.2存貯格式BSQ（BandSeQuential）：按照波段順序依次記錄各波段的圖像BIL（BandInterleavedLine）：逐行按波段次序排列BIP（BandInterleavedbyPixel）：每個像元按波段次序交叉排序其他常見圖像數據格式：BMP,TIFF,GIF,PCX,PSD,MrSID,HDF,……當前18頁，總共74頁。BILRRRRRRRRRGGGGGGGGGBBBBBBBBBRRRRRRRRRGGGGGGGGG

BBBBBBBBBBIPRG

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BBSQRRRRRRRRRRRRRRRRRRGGGGGGGGGGGGGGGGGGBBBBBBBBBBBBBBBBBB當前19頁，總共74頁。當前20頁，總共74頁。BMPBMP是一種與硬件設備無關的圖像文件格式，使用非常廣。它采用位映射存儲格式，除了圖像深度可選以外，不采用其他任何壓縮，因此，BMP文件所占用的空間很大。BMP文件的圖像深度可選lbit、4bit、8bit及24bit。BMP文件存儲數據時，圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序。

圖像數據調色板文件頭當前21頁，總共74頁。TIFF標簽化圖象文件格式，Taggen-ImageFileFormat(TIFF)由Aldus公司與Microsoft公司共同開發設計的圖像文件格式。TIFF格式可以存儲多幅圖像，TIFF圖像數據可分割成幾個部分分別存檔，還能夠提供多種不同的壓縮數據的方法。當前22頁，總共74頁。JPGJPEG是JointPhotographicExpertsGroup(聯合圖像專家組)的縮寫，文件后輟名為“jpg”或“jpeg”支持多種壓縮級別，壓縮比率通常在10：1到40：1之間當前23頁，總共74頁。GIFGIF（GraphicsInterchangeFormat）的原義是“圖像互換格式“基于LZW算法的連續色調的無損壓縮格式。其壓縮率一般在50％左右，最高壓縮比可達到3：1GIF的圖像深度支持從lbit到8bit當前24頁，總共74頁。HDFHDF(HierarchicalDataFormat)，層次型數據格式?？梢源鎯Σ煌愋偷膱D像和數碼數據的文件格式，并且可以在不同類型的機器上傳輸，同時還有統一處理這種文件格式的函數庫。當前25頁，總共74頁。4.2.3

遙感數字圖像處理系統硬件系統軟件系統當前26頁，總共74頁。4.2.3.1

遙感數字圖像處理的硬件系統當前27頁，總共74頁。4.2.3.2遙感數字圖像處理的軟件系統ENVIERDASPCI當前28頁，總共74頁。ENVITheEnvironmentforVisualizingImages美國ITTVisualInformationSolutions公司的旗艦產品IDL（接口定義語言）開發常規處理、幾何校正、定標、多光譜分析、高光譜分析、雷達分析、地形地貌分析、矢量應用、神經網絡分析、區域分析、GPS聯接、正射影象圖生成、三維圖像生成、豐富的可供二次開發調用的函數庫、制圖、數據輸入/輸出當前29頁，總共74頁。ENVI矢量GIS數據打印2D和3D影像顯示配準和正射校正影像裁剪及鑲嵌影像信息提取制圖網上發布歸檔界面改進二次開發IDL開發3D可視分析高程數據航空、航天、雷達影像GPS數據當前30頁，總共74頁。當前31頁，總共74頁。ERDASIMAGINE

美國ERDAS公司開發現由Leica收購模塊化當前32頁，總共74頁。PCI加拿大PCI公司開發模塊化

常規處理模塊，幾何校正、大氣校正，多光譜分析，高光譜分析，攝影測量，雷達成像系統，雷達分析，極化雷達分析，干涉雷達分析，地形地貌分析，矢量應用，神經網絡生成，區域分析，GIS聯接，正射影象圖生成及DEM提取（航片，光學衛星，雷達衛星），三維圖像生成等。當前33頁，總共74頁。4.3彩色的基本原理4.3.1可見光與色彩可見光：電磁輻射中能引起視覺反應的波段。波長：380-760nm，是一種復合光。紅（Red）：760nm～630nm橙（Orange）：630nm～600nm黃（Yellow）：600nm～570nm綠（Green）：570nm～500nm青（Cyan）：500nm～470nm藍（Blue）：470nm～420nm紫（Violet）：420nm～380nm當前34頁，總共74頁。4.3.1可見光與色彩單色光：不能被棱鏡再分解的光。光譜儀（Spectrometer）：將包含多種波長的復合光分解為的科學儀器，根據分解的程度：多光譜儀和高光譜儀。分解儀器：棱鏡或衍射光柵技術。衍射光柵：通常在1cm成千上萬條狹縫。分為：透射光柵和反射光柵。當前35頁，總共74頁。4.3.1可見光與色彩透射光柵反射光柵當前36頁，總共74頁。4.3.1可見光與色彩1.人眼的視覺（1）人眼的結構視錐細胞：明視覺，感覺顏色；視桿細胞：暗視覺，感覺光線明暗。（2）人眼對顏色的分辨能力

在光亮的條件下，能分辨各種顏色，在亮度降到一定程度，呈現明暗不同的灰階帶。正常人眼可分辨的顏色種類可達幾十萬種以上。對于灰度圖像，一般人眼能分辨的灰度級僅為15～25種。

當前37頁，總共74頁。2.色彩概念色調（H：Hue）：色彩相互區分的特性。明度（L：Lightness）：光作用于人眼時引起的明亮程度的感覺，范圍為從黑到白。亮度（V：Value或I：Intensity）：顏色的相對明暗程度，范圍為灰色部分，小于明度的范圍。飽和度（S：Saturation）：彩色濃淡的程度，即滲白程度。4.3.1可見光與色彩當前38頁，總共74頁。人眼對光譜的分辨（色調）對于不同波長的光人眼的敏感度是不同的。

例如：對于波長為585nm的光，當顏色變化大于1nm時，人眼就可以感覺到。而對于波長為650nm的紅光，當顏色變化在3nm的時候，人眼才能察覺到。人眼能識別2~3nm的波長改變，大約能識別一百多種光譜。（）/0.003≈127,（）/0.002=1904.3.1可見光與色彩當前39頁，總共74頁。當前40頁，總共74頁。人眼對明度的分辨（灰度）對于不同顏色，人眼對明度的分辨能力是不同的。例如：對于黃色，能分辨出23種明度；對于藍色，能分辨出16種明度。人眼能分辨的明度級別僅為15～25級。4.3.1可見光與色彩當前41頁，總共74頁。當前42頁，總共74頁。R=255,G=255,B=255Data=19看到的值：0～255R=19,G=19,B=19Data=19實際圖像的值：8～31當前43頁，總共74頁。人眼對飽和度的分辨指色彩的純度，純度越高，表現越鮮明，純度較低，表現則較黯淡，Saturation和Chroma。人眼能分辨130種飽和度等級。

4.3.1可見光與色彩當前44頁，總共74頁。當前45頁，總共74頁。當前46頁，總共74頁。人眼分辨的顏色種類：色調×明度×飽和度

=127×15×130=247650種。

4.3.1可見光與色彩當前47頁，總共74頁。3.物體的顏色（1）消色物體從白到黑組成的系列顏色的物體。（2）彩色物體物體選擇性吸收和反射入射光，形成物體的顏色。物體沒有固定的顏色，物體隨著光源成分的不同，可呈現不同的顏色。4.3.1可見光與色彩當前48頁，總共74頁。4.3.2顏色視覺理論互補色：若兩種色光以適當地比例混合產生白色或灰色，這兩種顏色成為互補色。例如紅色光和青色光，綠與品紅、藍與黃互補色。當前49頁，總共74頁。三原色（又稱為加法三原色）：若三種顏色按一定比例混合，可以形成各種色調的顏色，其中任一種都不能由其余兩種顏色混合相加產生，這三種顏色稱之為三原色。能量相同的加法三原色混合成白色。例如：三原色：紅（R）、綠（G）、藍（B）；橙，綠，紫。4.3.2顏色視覺理論當前50頁，總共74頁。顏色相加：兩種或兩種以上的顏色相混合，得到一定的顏色。例如：兩種顏色相加：red+green=yellowgreen+blue=cyanred+blue=magenta三種顏色相加：紅＋綠＋藍＝白（White)。顏色相減：從復色光中有選擇性吸收某些色光，從而得到所需要的顏色。顏色對比：相鄰區域的不同顏色的相互影響。相鄰的顏色相互影響其結果，使每種顏色向其影響色的補色變化。4.3.2顏色視覺理論當前51頁，總共74頁。彩色合成當前52頁，總共74頁。單波段圖像TM1TM2TM3TM4TM5TM6TM7當前53頁，總共74頁。波段組合TM3TM4TM5通道通道通道TM5+4+3當前54頁，總共74頁。多波段圖像TM7,4,1TM5,7,2TM5,4,3TM4,3,2當前55頁，總共74頁。通道通道通道24256254當前56頁，總共74頁。4.3.3彩色變換在遙感的應用單波段彩色變換偽彩圖像（也稱為密度分割：DensitySlice）：單波段黑白遙感圖像可按照灰度范圍分段，對每段賦予不同的色彩，使之成為彩色圖像。當前57頁，總共74頁?；疑珗D像按照灰度范圍分段按照灰度范圍分段偽彩變換4.3.3彩色變換在遙感的應用當前58頁，總共74頁。多波段彩色變換真彩圖像：選擇遙感影像的紅、綠、藍三個波段，對應賦予紅、綠、藍三種顏色，合成的彩色圖像。例：TM影像真彩合成波段：

R:3（0.66μm）

G:2（0.56μm）

B:1（0.485μm）4.3.3彩色變換在遙感的應用當前59頁，總共74頁。假彩圖像：根據加色法彩色合成原理，選擇遙感影像任意的三個波段，分別賦予紅、綠、藍三種顏色，合成的彩色圖像。

由于三種顏色與遙感波段所代表的真實波段顏色不同，因此合成的顏色不是真實地物的顏色，這種合成稱為假彩合成。例：TM影像標準假彩合成：方案1：R:4，G:3，B:2（彩紅外CIR）

方案2：R:4，G:5，B:3總結：遙感彩色圖像包括：真彩、假彩、偽彩。4.3.3彩色變換在遙感的應用當前60頁，總共74頁。彩色空間變換1.概念色彩空間：RGB，HLS，HSV（HIS）。色調（H：Hue）：0-359。明度（L：Lightness）：0-1，0為黑色，1為白色。亮度（V：Value或I：Intensity）：0-1，為0時，顏色變暗，為1時，顏色變淺。飽和度（S：Saturation）：0-1，即滲白程度。4.3.3彩色變換在遙感的應用當前61頁，總共74頁。2.色彩空間RGB4.3.3彩色變換在遙感的應用當前62頁，總共74頁。HLS當前63頁，總共74頁。HSV（HIS）當前64頁，總共74頁。HLS與HSV（HIS）的區別4.3.3彩色變換在遙感的應用當前65頁，總共74頁。3.RGB到HLS、HSV的變換歸一化處理

對紅、綠、藍，進行歸一