遙感數字圖像實驗目的方法步驟

『壹』 遙感數字圖像校正,鑲嵌、增強的實驗原理、實驗目的分別是什麼啊，沒有實驗指導書實在不知道怎麼說啊，謝謝

遙感圖像校正分為輻射量校正和幾何校正
1輻射量校正：
消除影像數據中依附在輻射亮度中的各種失真的過程。
輻射量校正包括遙感器校正（消除遙感器靈敏度特性的偏差）太陽高度、地形校正（為消除太陽高度的影響和地形傾斜的影響）大氣校正（為消除大氣對輻射的吸收和散射的影響）
2幾何校正
消除影像數據在幾何位置上的差異的過程
2.1幾何粗校正是針對遙感系統引起的畸變而進行的校正。較易校正。
只需將遙感器的校準數據、遙感平台的位置以及衛星運行姿態等一系列測量數據代入理論校正公式即可。
2.2幾何精校正是利用控制點進行的幾何校正，利用畸變的遙感影像與標准地圖間的一些對應點求得畸變模型，並利用此進行幾何畸變的校正。
幾何精糾正的原理:
是直接利用地面控制點數據對遙感影像的幾何畸變本身進行數學模擬
具體過程：首先利用地面控制點數據確立一個模擬幾何畸變的數學模型，以此來建立原始畸變影像空間與標准空間的某種對應關系；其次是利用這種對應關系把畸變空間中的全部元素變換到標准空間中去，從而實現影像的幾何精校正。

遙感數字影像增強
1為什麼要進行增強:
未經增強的影像： 影像輪廓、邊界辨認不清 影像平均亮度值偏低 影像亮度層次少 等等
影像增強：為了使分析者能容易確切地識別影像內容，按照特定目的對影像數據進行加工，使部分信息得到增強的過程。
2影像增強的方法有：影像對比度擴展、彩色變換、濾波增強,影像間運算與多波段組合增強
影像的濾波增強實質是增強影像的某些空間頻率特徵，亦即改善目標與其鄰域間象元的對比度關系。濾波增強技術有兩種：空間域濾波和頻率域濾波。空間濾波是在影像的空間變數內進行的局部運算，使用空間二維卷積方法；頻率域濾波使用傅氏分析等方法，通過修改原影像的傅氏變換式實現濾波。

鑲嵌：當研究區域處於幾幅影像的交界處或研究區域較大，需要多幅影像才能覆蓋時，需要將不同的圖像文件合並在一起形成一幅包含感興趣區域的圖像，這個過程就是圖像的鑲嵌。
鑲嵌的目的：獲取更大范圍的影像，便於更好的統一處理、解譯、分析和研究。
數字鑲嵌的流程准備工作 預處理 確定處理方案 計算重疊區域 色彩調整 影像鑲嵌

至於具體實驗原理和目的，最好參考具體的書或者其他資料，因為遙感這部分內容包含非常多東西，希望這些會幫到你

『貳』 數字圖像處理的目的方法

一般來講，對圖像進行處理（或加工、分析）的主要目的有三個方面：
（1）提高圖像的視感質量，如進行圖像的亮度、彩色變換，增強、抑制某些成分，對圖像進行幾何變換等，以改善圖像的質量。
（2）提取圖像中所包含的某些特徵或特殊信息，這些被提取的特徵或信息往往為計算機分析圖像提供便利。提取特徵或信息的過程是模式識別或計算機視覺的預處理。提取的特徵可以包括很多方面，如頻域特徵、灰度或顏色特徵、邊界特徵、區域特徵、紋理特徵、形狀特徵、拓撲特徵和關系結構等。
（3）圖像數據的變換、編碼和壓縮，以便於圖像的存儲和傳輸。
不管是何種目的的圖像處理，都需要由計算機和圖像專用設備組成的圖像處理系統對圖像數據進行輸入、加工和輸出。 數字圖像處理常用方法有以下幾個方面：
1）圖像變換：由於圖像陣列很大，直接在空間域中進行處理，涉及計算量很大。因此，往往採用各種圖像變換的方法，如傅立葉變換、沃爾什變換、離散餘弦變換等間接處理技術，將空間域的處理轉換為變換域處理，不僅可減少計算量，而且可獲得更有效的處理（如傅立葉變換可在頻域中進行數字濾波處理）。新興研究的小波變換在時域和頻域中都具有良好的局部化特性，它在圖像處理中也有著廣泛而有效的應用。
2 ）圖像編碼壓縮：圖像編碼壓縮技術可減少描述圖像的數據量（即比特數），以便節省圖像傳輸、處理時間和減少所佔用的存儲器容量。壓縮可以在不失真的前提下獲得，也可以在允許的失真條件下進行。編碼是壓縮技術中最重要的方法，它在圖像處理技術中是發展最早且比較成熟的技術。
3 ）圖像增強和復原：圖像增強和復原的目的是為了提高圖像的質量，如去除雜訊，提高圖像的清晰度等。圖像增強不考慮圖像降質的原因，突出圖像中所感興趣的部分。如強化圖像高頻分量，可使圖像中物體輪廓清晰，細節明顯；如強化低頻分量可減少圖像中雜訊影響。圖像復原要求對圖像降質的原因有一定的了解，一般講應根據降質過程建立「降質模型」，再採用某種濾波方法，恢復或重建原來的圖像。
4 ）圖像分割：圖像分割是數字圖像處理中的關鍵技術之一。圖像分割是將圖像中有意義的特徵部分提取出來，其有意義的特徵有圖像中的邊緣、區域等，這是進一步進行圖像識別、分析和理解的基礎。雖然已研究出不少邊緣提取、區域分割的方法，但還沒有一種普遍適用於各種圖像的有效方法。因此，對圖像分割的研究還在不斷深入之中，是圖像處理中研究的熱點之一。
5 ）圖像描述：圖像描述是圖像識別和理解的必要前提。作為最簡單的二值圖像可採用其幾何特性描述物體的特性，一般圖像的描述方法採用二維形狀描述，它有邊界描述和區域描述兩類方法。對於特殊的紋理圖像可採用二維紋理特徵描述。隨著圖像處理研究的深入發展，已經開始進行三維物體描述的研究，提出了體積描述、表面描述、廣義圓柱體描述等方法。
6 ）圖像分類（識別）：圖像分類（識別）屬於模式識別的范疇，其主要內容是圖像經過某些預處理（增強、復原、壓縮）後，進行圖像分割和特徵提取，從而進行判決分類。圖像分類常採用經典的模式識別方法，有統計模式分類和句法（結構）模式分類，近年來新發展起來的模糊模式識別和人工神經網路模式分類在圖像識別中也越來越受到重視。

『叄』 實驗三 遙感圖像空間測量

一、實驗目的

通過用像元計算地物之間的距離，了解遙感數字圖像像元與空間解析度的關系，以及遙感數字圖像的幾何構成及空間結構，掌握基於像元的圖像空間測量計算方法。

二、實驗內容

（1）運用像元坐標及多邊形面積計算公式測算任意形狀影像區域的面積；

（2）運用ENVI影像測量工具（Measurement Tool）測算任意形狀影像區域的面積。

三、實驗要求

預習本實驗，認真觀摩老師演示。學會ENVI的Cursor Location/Value和Measurement Tool功能使用，切實理解像元含義，能靈活運用手工測演算法和ENVI影像測量工具法計算遙感影像上的距離和面積。測量結果存檔。編寫實驗報告。

四、技術條件

①微型計算機；②桂林市TM 1～7波段數據；③ENVI軟體；④Photoshop軟體（ver.6.0以上）和ACDSee軟體（ver.4.0以上）。

五、實驗步驟

（1）建立用自己名字命名的實習專用文件夾。

（2）數據輸入。選擇「File> Open Image File」，出現文件目錄窗口，找到存放桂林市TM 1 ～7波段數據的子目錄並打開。

（3）影像漫遊。通過拉寬主窗口使影像區域得到最大限度的顯示，用滑鼠移動Scroll窗口中的紅色矩形框，可以使主窗口中影像跟著移動，從而可以觀察到整個影像區域的遙感影像。

（4）讀取圖像坐標。用滑鼠從上方橫條功能菜單中選「Tools> Cursor Location/Value…」，屏幕上出現「Cursor Location/Value」對話框，其中顯示四行數據，如圖3-1所示。

Disp#1

——滑鼠箭頭所在處遙感數字圖像的圖像坐標，即Sa mple——樣（有的也稱列），Line— 行—。

圖3-1 游標位置/數值窗口

Scrn:R：

——該坐標處三個顏色圖像的灰度值（如果是單波段圖像，此三值相同）。

Projection: Geographic Lat/Lon— 遙—感影像的地圖投影：經緯度地理坐標。只有經過幾何校正的遙感影像，才正確顯示出該點的經緯度地理坐標。否則，只顯示為：LL:0？′0.00″N,0？′0.00″E。

Data：

——該點的影像灰度值，數值范圍0～255。

在「Cursor Location/Value」狀態下，滑鼠箭頭移動到圖像區任何位置，這四組數據都會跟隨顯示，因此，就可以輕易讀出感興趣目標位置的准確坐標。

（5）運用像元坐標及多邊形面積計算公式手工計算任意影像區域的面積：在完成上述步驟後，用「Tools/Cursor Location/Value」功能，對桂林市TM 假彩色合成影像圖（圖3-2）中紅框的所有角點坐標進行量度，量度結果記入表3-1中。在全部角點量度完成之後，將這些角點坐標值按照順序代入公式（3-1），就可以計算出桂林市城區的面積。

表3-1 桂林市TM影像城市多邊形區域角點坐標測算表

續表

圖3-2 桂林市TM5、TM4和TM3波段假彩色合成增強影像圖

據此，計算其南北向和東西向長度（結果用千米表示）及區域的面積（結果用平方千米表示）。多邊形面積（S）計算公式為

遙感地質學實驗教程

（6）運用ENVl的影像測量工具（Measurement Tool）進行面積測量。

1）在主窗口上方菜單下選擇「Tools>MeasurementTool」，出現「Display Measurement Tool」對話框。在「Display」文本框內，輸入想測量的顯示號。選擇適當的圖像窗口切換按鈕，包括主窗口（Image）、滾動窗口（Scroll）、縮放窗口（Zoom），要在任何時間禁用測量功能，選擇【Off】切換按鈕，如圖3-3所示。

圖3-3 顯示測量工具對話框

2）選擇「Type＞所需測量的區域形狀」。其中，Polygon為多邊形；Polyline為折線；Rectangle為矩形；Ellipse為橢圓。在圖像顯示內，通過用滑鼠左鍵點擊，繪制所需要的形狀。通過點擊滑鼠右鍵，閉合多邊形或完成線段。要刪除形狀，再次點擊滑鼠右鍵。

◎對於多邊形模式，頂點間的距離被列出，當多邊形閉合時，周長和總面積被記錄。

◎對於折線模式，列出了頂點間的距離，當折線完成時，給出總距離。

◎對於矩形或橢圓模式，用滑鼠左鍵點擊並拖曳到所需要的形狀大小。如需要繪制一個正方形或圓，在矩形或橢圓模式下，按住滑鼠中鍵的同時，點擊並拖曳。

3）選擇「Units＞所需測量單位」。若圖像的像元大小沒有保存在文件頭中，當出現「Input Display Pixel Size」對話框時，選擇除「Pixel」之外的任何單位，在「X Pixel Size」和「Y Pixel Size」文本框中，輸入圖像的像元大小（註：TM 像元尺寸為30m ×30m）。

4）保存測量信息。在「Display Measurement Tool」對話框內使用「File」菜單（圖3-3），選擇「File>Save Points to ASCII」，在「OutputMeasurement Directory」對話框內，輸入一個輸出文件名。點擊【OK】按鈕，把測量信息保存到一個ASCII文件，格式為txt。

六、實驗報告

（1）簡述實驗過程。

（2）回答問題：①通過本次實驗觀察到的事實，說明遙感數字圖像模型的構成。②執行「Coursor Location/Value」操作可以得到遙感數字圖像的哪些技術參數？Location操作框中顯示的數值單位是什麼？③比較用手工量度加公式（3-1）測算的市區面積和用ENVI影像測量工具（Measurement Tool）測算的市區面積，對兩者測量的一致性和差異進行簡單分析。④可以通過對TM 影像像元坐標的量度，就能粗略計算出地物間的距離和面積，而不必依賴於地理坐標，為什麼？

實驗報告格式見附錄一。

『肆』 實驗七 遙感圖像反差增強處理

一、實驗目的

了解ENVI設置的主要反差增強處理功能及其技術操作實現，重點掌握線性對比度拉伸（Linear Contrast Stretch）反差增強處理和分段線性對比度拉伸（Piecewise Linear）反差增強處理的控制參數設置、動態調整和應用，通過效果和差異比較分析，加深對反差增強原理的理解。

二、實驗內容

（1）操作ENVI預設的四類反差增強處理方法——線性增強、高斯增強、直方圖均衡增強和平方根增強，比較其效果；

（2）遙感數字圖像的直方圖製作與分析；

（3）單波段遙感圖像線性對比度拉伸處理；

（4）單波段遙感圖像分段線性對比度拉伸處理。

三、實驗要求

預習本實驗，認真觀摩老師演示。四項實驗內容均需完成，而且要按照順序進行，即直方圖製作與分析、線性對比度拉伸（Linear Contrast Stretch）和分段線性對比度拉伸（Piecewise Linear）順序進行。測量結果存檔。編寫實驗報告。

四、技術條件

①微型計算機；②桂林市TM 1～7波段數據；③ENVI軟體；④Photoshop軟體（ver.6.0以上）和ACDSee軟體（ver.4.0以上）。

五、實驗步驟

（1）數據輸入。選擇「File>Open Image File」，出現文件目錄窗口，將桂林市TM 1～7波段數據調入「Available Bands List」窗口，待處理之用。

（2）操作ENVI預設的四類反差增強處理方法：游標點擊圖像主窗口上方的「Enhance」（增強處理），打開其下拉菜單，其中的[Image]、[Zoom]和[Scroll]三段區域內，從上到下都列出了線性、高斯、直方圖均衡和平方根增強四種反差增強處理方法。用滑鼠點擊其中一種方法的名稱，主窗口的圖像即實現該種方法增強處理的圖像結果。可以在ENVI運行狀態下，通過逐一開新窗口排列顯示各種增強處理結果。可以在ENVI運行狀態下，通過逐一打開新窗口排列顯示各種增強處理結果，以便比較。也可以將每種增強結果輸出為JPEG格式圖像，然後用Photoshop軟體打開它們來進行集合分析，如圖7-1所示。

圖7-1 ENVI預設的反差增強處理方法窗口

Linear為線性增強，Gaussain為高斯增強，Eqauilzaiton為直方圖均衡增強，Square Root為平方根增強

（3）直方圖製作：打開TM7波段圖像，在顯示主窗口上方的命令欄中，選擇「Enhance>Interactive Stretching」，出現線性對比度拉伸對話框，如圖7-2所示。圖中，窗口左邊框內為TM7波段圖像的灰度統計直方圖（Input Histogram）。其中，橫坐標左端標注的0為最小值，右端標注的92為最大值。縱坐標為每種灰度值占圖像全部灰度值的比例，數值范圍為0～1。圖中，TM7圖像的灰度直方圖具有左偏單峰的特徵，表明影像灰度值主要來自一個統計母體，但灰度數值偏小，因而圖像偏暗。

圖7-2 線性對比度拉伸對話框

（4）線性對比度拉伸：所謂的線性對比度拉伸，就是將圖像灰度的動態范圍擴大，即由原來的[0,92]范圍——左圖中的兩條垂直虛線之間的范圍，擴展到[0,255]范圍。由對比度增強計算公式知道，隨著圖像灰度動態范圍擴大，圖像反差就增大，從而圖像就變得清楚了。圖7-2右邊的圖為經過拉伸處理後被增強圖像的灰度直方圖。此時直方圖用數值的紅色線條表示。可見其在橫軸上的展布范圍要比沒拉伸前（即左邊直方圖）要寬得多。

由左直方圖還可見，該波段圖像的亮度概率分布只局限在很窄小的一個動態范圍內。圖中橫軸左右兩端的數值表示沒經處理前該波段圖像亮度的極小值和極大值。在直方圖峰值區兩側的兩道垂直虛線，是手控的極小值和極大值。該兩虛線與橫坐標的交點，是ENVI自動識別的（默認的）需要擴展的亮度動態范圍。通過滑鼠移動這兩條垂直虛線，可以調整直方圖到用戶所需的亮度動態范圍。下面需要做的事是：

1）根據直方圖形態及位置特徵，判斷該圖像屬於哪一類清晰程度的圖像，判斷結果填寫在表7-1中，

補充知識：直方圖有兩個峰值時，表明遙感圖像的亮度值由兩個統計母體組成；有三個或三個以上峰值時，表明遙感圖像的亮度值由三個或三個以上的統計母體組成。

2）根據圖形橫坐標讀取該動態范圍區間的數值，填寫在表7-1中；

3）移動兩條垂直虛線到不同位置，可以獲得不同增強效果的影像，將擴展後圖像清晰度效果填寫於表7-1中。

注意：每完成一次擴展處理，必須在「Available Bands…」窗口中，通過選項「File>Closed Selected File」關閉該波段圖像。

表7-1 桂林市TM 1～7波段線性對比度拉伸

4）存儲直方圖。在直方圖顯示欄中進行如下操作：「File>Save Plot As>Imag File…」，在「Output File Type」選項中，選擇JPEG輸出格式。通過【Choose】按鈕，輸出直方圖到指定的文件夾，取名為Plot-x.JPG,x為對應於圖像的波段號。

5）對TM1,2,3,4,5,6重復第1）～第4）操作步驟。建立TM1,2,3,4,5,6的直方圖的WORD文件，按照每行兩個直方圖編輯排版。

（5）分段線性對比度拉伸。

分段線性對比度拉伸可以通過使用滑鼠在輸入直方圖中旋轉幾個點進行交互地限定，各點之間的部分採用線性拉伸，具體操作步驟如下：

1）在線性對比度拉伸對話框中選擇「Stretch_Type>Piecewise Linear」，將會出現分段線性對比度拉伸對話框，如圖7-3所示。

圖7-3 分段線性對比度拉伸對話框

2）在分段線性對比度拉伸對話框中「Input Histogram」直方圖的任何位置點擊滑鼠中鍵，從而為轉換函數增加一個節點，繪制的線段將把端點和繪制的節點標記連接起來。

3）要移動一個點的位置，在標記上點擊滑鼠左鍵，然後把它拖放到一個新位置。

4）要刪除點，在標註上點擊右鍵。

5）點擊【Apply】按鈕，完成分段線性變換處理。

六、實驗報告

（1）簡述實驗過程。

（2）回答問題：①ENVl設計了哪些反差增強處理方法？②正偏、負偏、狹窄和平直形態的圖像亮度直方圖分別對應著遙感圖像的什麼問題？③根據表7-1數據結果，解釋為何通過調整直方圖——拉寬ENVI顯示的遙感圖像直方圖峰值區兩側的兩條垂直虛線就可以使遙感圖像增強？④通過對分段線性變換增強處理的操作實驗，你覺得該處理除能做圖像增強外，對遙感圖像信息處理還有何作用？

實驗報告格式見附錄一。

『伍』 實驗二 初識地面遙感影像

一、實驗目的

了解主要地物類型（河流、山、田地、公路和城區等）在衛星遙感影像上的目視特徵，及其圖像幾何構成、圖像信息反映方式及基本的ENVII/O操作。

二、實驗內容

在老師指導下，自己動手用ENVI軟體完成TM 1～7個波段遙感圖像數據的輸入、顯示和輸出；對同一波段不同地物影像特徵做出分析，確定它們所具有的影像特徵，並找出它們之間在影像特徵上的差異；用文字標識出所識別出的地物。

三、實驗要求

預習本實驗，認真觀摩老師演示，嚴格按照實驗步驟操作，記錄重要的實驗過程、現象及技術參數。初步掌握ENVI I/O 基本操作，學會對影像反映的主要地物類型（河流、山、田地、公路和城區等）目視識別，並發現它們之間的主要特徵差異，初步了解遙感數字圖像的幾何構成和圖像信息反映方式。測量結果存檔。編寫實驗報告。

四、技術條件

①微型計算機；②桂林市TM 1～7波段數據；③ENVI軟體；④Photoshop軟體（ver.6.。以上）和ACDSee軟體（ver.4.0以上）。

五、實驗步驟

（1）建立屬於自己的實習專用衛星遙感影像數據文件夾。為查找方便，文件夾最好採用實習組編號或人名命名。

（2）數據輸入。將實驗室提供的「第一次實習數據」文件夾拷貝到自己的實習文件夾中。

（3）打開圖像。點擊ENVI軟體圖標後，按下面步驟依次操作：

1）打開TM 1～7波段影像的單波段影像：「File>OpenImage Files」，找到存放TM 1～7波段影像數據的文件夾，點擊TM 1～7波段數據文件（只選無後綴的1,2，…，7文件，不選帶HDR後綴的文件），按住Ctrl鍵可一次選完，然後點擊【打開】按鈕，則7個波段數據全部進入「Available Bands List」對話框中，如圖2-1所示。

「Available Bands List」對話框顯示來自遙感數據頭文件的信息和參數，包括波段名：行數、樣本數和波段數；文件大小；交叉格式（BSQ, BIL, BIP）；數據類型（位元組、整型等）；以及數據是否已地理坐標定位等信息。

2）在「Available Bands List」對話框下方，游標選「Gray Scale」（使小白圈中出現黑點），然後用滑鼠單擊選取所希望打開的波段號（如打開TM7波段，就在「7」的子目錄中選「Band 1」，不要選「Map Info」），選中後，下方的「Dims」框中出現該波段圖像的維數（大小），如1024 ×1024，即該圖像有1024行，1024列，如圖2-1所示。

3）滑鼠單擊【Load Band】按鈕，即可打開TM7波段的圖像。這時出現3個窗口，分別是：主窗口——完整圖像；Scrlol窗口——滾動窗口，是主窗口以游標為中心按0.25倍縮小；縮放窗口——是主窗口以游標為中心按4倍放大。一般只用主窗口觀察圖像。

（4）不同波段影像之間對應區域（位置）比較。按照步驟（3）提供的方式，將兩個以上波段圖像輸入「Available Bands List」對話框，並且先打開其中一幅圖像。在此之後，點擊「Available Bands List」對話框下方的「Display#1」，出現兩行下拉菜單，選擇「New Display」，立即出現一個新影像顯示空窗口，在此窗口中打開第二幅圖像。這時屏幕上同時顯示了兩幅不同波段的圖像。將兩幅圖像的主窗口拉大、並列，從「Tools」下拉菜單中選擇「Link」，出現「Link Display」對話框。點擊【OK】按鈕，可以直接對兩幅圖像中對應區域（位置）的灰度差異進行觀察比較。

（5）圖像輸出。打開主窗口的上方「FiIe」下拉式菜單，再打開「Save Image As」的右拉式菜單，選「Image File…」，在「Output Display to Image File」對話框中顯示，如圖2-2所示。

圖2-1 可用波段列表窗口

圖2-2 輸出顯示到圖像文件對話框

通過「Output File Type」對話框選擇輸出圖像格式類型，如果是最終結果，一般選擇JPEG格式，如果還需繼續進行ENVI處理，則選IMG類型。輸出文件名取為TM7.JPEG，存於自己的工作文件夾中。

（6）對TM 1～7波段，重復步驟（3）～步驟（4）的操作，從而得到TM1.JPEG～TM6.JPEG。目視觀察這七個不同波段的遙感影像，完成如下工作：

I）描述七個不同波段遙感影像顯示特徵上的差異，用W ORD文檔記錄，取名為《桂林市TM 1～7波段影像特徵差異分析》，存入自己的工作文件夾。

2）用Photoshop軟體打開TM1～7波段的JPEG圖像，在識別出的地物上，用適當大小的紅色黑體字作標注，如河流、山、田地、公路和城區等，結果取名為《解譯圖》，存入自己的工作文件夾。

六、實驗報告

（1）簡述實驗過程。

（2）回答問題：①同一種地物在不同波段TM 影像上反映出什麼特徵？②不同地物在同一波段TM 影像上反映出什麼特徵？③由問題①和②的結論可以得到什麼認識？

實驗報告格式見附錄一。

『陸』 簡述遙感數字影像增強處理的目的，列舉一種增強處理方法，說明其原理...

增強處理的目的就是加強圖像的對比度，已取得更好的視覺效果(更容易辨別事物），最簡單的數據拉伸處理，假設一個圖像的亮度值都在0-10之間那麼顯示的時候會黑乎乎的一片什麼也看不出來，我們把它拉伸到0-255即0對應著0 ，10 拉伸後對應著255 這樣子它們的差距大了（對比度大了）我們在圖像上就能看出一些邊界輪廓等等，人眼更容易識別目標

『柒』 簡述遙感數字影像增強處理的目的，例舉一種增強處理

目的：突出遙感圖像中的某些信息，消弱或除去某些不需要的信息，使圖像更易判讀。原理: 以頻率域增強為例說明： 基本原理：圖像中的灰度跳躍變化區，對應著頻率域中的高頻成分，灰度變化緩慢的區域對應著頻率域中的低頻成分。通過頻域濾波處理，可保留低頻或高頻成分，達到圖像平滑或銳化的目的。 DFT 頻域濾波 空域圖像 頻域圖像 頻域處理圖像

『捌』 遙感圖像處理

遙感圖像處理是指對遙感探測所獲取的圖像或資料進行的各種技術處理。處理的目的是使遙感圖像或資料更加適用於實際應用。圖像處理中，輸入的是質量較低的圖像，輸出的是改善質量後的圖像。主要是對原始圖像復原的恢復處理和為使圖像更加清晰，目標地物更為突出明顯，便於信息提取和識別的圖像增強處理以及進行自動識別和信息提取的分類處理。從處理方法上，主要有光學處理和計算機數字圖像處理。原始圖像復原的恢復處理一般由衛星地面站完成，而在現有的條件下自動識別往往並不十分理想，所以這里的遙感圖像處理主要是指圖像增強處理和信息提取處理。

遙感圖像處理的首要任務是對遙感數據的選擇及其時相選擇，因為遙感數據及其時相往往對影像的判別產生直接的影響；其次是根據任務和目標進行波段組合的優化選擇；最後是確定遙感圖像處理和信息提取方法，方法選擇得當，就可以少走彎路或不走彎路，方法選擇不當，信息提取就如同大海撈針一樣難。

本次遙感圖像處理的軟體主要運用了加拿大PCI公司開發的用於圖像處理、幾何制圖、GIS、雷達數據分析以及資源管理和環境監測的多功能軟體系統PCI和自主開發的TM找礦弱信息提取系統等軟體。

本節主要針對項目工作區范圍的遙感影像的計算機數字圖像增強處理的基本原理和方法作簡要介紹，不對遙感圖像預處理（系統誤差校正、大氣校正、幾何圖像校正）進行說明。

7.1.1 TM遙感圖像的選取

由於陸地資源衛星TM信息源在資源綜合調查中，具有明顯的技術與經濟優勢。表現在進行各種處理（數字、光學）潛力大，波段組合能力強，成圖幾何精度和分類幾何精度高，地學綜合信息豐富，價格適中，所以就性能價格比而言，以TM遙感信息源為優。同時也對部分區域的SPOT（10 m、5 m）圖像進行了處理分析。

本地區的氣候是屬於暖溫帶大陸性季風型，一年中四季變化比較明顯，夏季植被覆蓋率較高，不利於對礦產地質綜合信息的研究，同時植被覆蓋率高也不利於對遙感圖像的計算機處理和信息提取。因此，對本研究工作來說，首先要避開夏季，其次要考慮地面裸露程度及與遙感圖像時相的一致性，一般應選擇在4月或10月，因為這時植被剛剛出露或者已經枯萎，4月份山區作物種類較單調，甚至還沒有作物萌芽，而10月份秋季作物已經收割，植被多已枯萎，地面覆蓋相對較低，為此我們選擇了1998年4月和2000年10月的影像資料作為本次圖像處理的重點。

7.1.2 遙感（RS）圖像處理的過程分析

遙感數字圖像處理的過程就是幾何、輻射校正、信息定量化、信息復合、圖像增強、信息特徵提取、圖像分類等一系列圖像處理和分析技術研究，為各類型區的遙感綜合調查提供優質圖像的過程。

數字遙感圖像處理的一般過程為：

創新思維與找礦實踐

遙感圖像預處理包括了遙感圖像輻射校正和幾何校正兩大部分。鑒於預處理是遙感圖像處理的公共部分，基於篇幅所限不再贅述。

7.1.3 遙感圖像增強處理方法研究和選擇

圖像增強是改善圖像視覺效果的處理。當分析遙感圖像時，為了使分析者能容易確切地識別圖像內容，必須按照分析目的對圖像數據進行加工，目的是提高圖像的可判讀性。圖像增強不考慮圖像降質的原因，突出圖像中所感興趣的部分。如強化圖像高頻分量，可使圖像中物體輪廓清晰，細節明顯；如強化低頻分量可減少圖像中雜訊影響。

遙感圖像增強的實質就是把圖像灰度的微小差異，人為地予以擴大（或者賦予不同的色彩），目的在於提高人們對圖像的分析判斷能力。由於對其增強效果缺乏一個統一的評價標准，因此，須結合具體增強要求，選擇圖像增強的方法，並通過反復試驗、調整和觀察，達到滿意的增強效果。

雖然遙感圖像處理方法多種多樣，我們在工作中也試驗了多種方法，經過篩選和分析研究，結合本次工作實際情況，主要應用了以下幾種方法：

7.1.3.1 比值處理

比值處理採用高質量比值功能，使比值圖像得到拉伸，有效地消除了地形影響，使陰影區的結構得到顯示。處理出來的圖像色彩豐富，既保留了原有地貌特徵，又突出了線環構造，為隱伏岩體和半隱伏岩體的研究提供了更為直觀可靠的資料，立體感得到增強，陰影區結構清楚。

同一地區不同波段（兩個波段或幾個波段組合）對應像元亮度值相除，用所得新值構成一幅比值增強圖像。目的是擴大相鄰兩個像元的差別，框圖如下：

創新思維與找礦實踐

在一張比值圖像上，灰階中最黑和最白的色調代表兩個多光譜波段間光譜反射率的最大差異值。最黑的色調代表比值的分母大於分子。反之，最白的色調代表分子大於分母。

基本比值：兩個波段的數值相比

公式中：a、b為調節參數；

設a=1，b=0

則每一條斜線的斜率就是一個亮度值。一個點的比值相當於該點和原點的連線與水平軸夾角的正切（比值法的涵義如圖7-1）。

圖7-1 比值法涵義

作用：① 擴大不同地物亮度值的微小差別；② 消除地形影響（比如陰坡和陽坡的影響）；③ 識別和區分蝕變礦物。

下面是本次工作中主要運用的比值和目的：

TM3/1識別褐鐵礦化，在圖像上呈亮色調；赤鐵礦化，在圖像上呈暗色調。

TM5/4區分植被與無植被覆蓋的土壤和岩石，植被發育區呈暗色調。

區分不同種類的特徵礦物：

TM5/4≥1.0雲母和黃鐵礦；

TM5/4≤1.0明礬石和石膏；

TM5/4≈1.0方解石和粘土礦；

TM7/4≥1.0雲母；

TM7/4≤1.0明礬石和石膏；

TM4/3，識別植被和褐鐵礦化岩石，植被發育區呈亮色調，褐鐵礦化岩石呈暗色調；

TM5/7，識別含羥基礦物、硫酸鹽和碳酸鹽岩的含水化合物，由於這些礦物在2.2（TM7）處的吸收谷，其TM5/7值很大，在圖像上呈亮色調。但植被的TM5/7值也很大，需要用其他方法加以區分。

比值可分為大於1和小於1兩大部分，反映波譜特徵差別的強弱是不一致的，即在大於1的部分反差較大，在小於1的部分反差很小，實際上是被壓縮了。在比值處理過程中，通過自主研發的TM弱信息提取系統的處理，在該系統中增加了一個擬合放大的功能，可以根據需要進行不同比例的放大。基本上解決了比值結果有可能被壓縮這一問題。

7.1.3.2 主成分分析處理

主成分分析（或稱為主組分變換，數學上稱之為K-L變換）是遙感圖像增強和信息提取中用得最多的線性變換，它是在統計基礎上的多維正交線性變換，是對原波段圖像進行波譜信息的線性投影變換。在盡可能不減少信息量的前提下，將原圖像的高維多光譜空間的像元亮度值投影到新的低維空間，減少特徵空間維數，達到數據壓縮、提高信噪比、提取相關信息、降維處理和提取原圖像特徵信息的目的，並能有效地提取影像信息。它可使原來多波段圖像經變換後提供出一組不相關的圖像變數，最前面的主分量具有較大的方差，包含了原始影像的主要信息，所以要集中表達信息，突出圖像的某些細部特徵，可採用主分量變換來完成。

對工作區的遙感圖像的6個波段TM1、TM2、TM3、TM4、TM5、TM7進行了主成分分析，以主成分分析後的第一分量為基礎解譯圖像，參考其他分量圖像進行遙感解譯。

7.1.3.3 反差擴展（主要是線性拉伸）

反差擴展是一種通過拉伸或擴展圖像的亮度數據分布，使之占滿整個動態范圍（0～255），以達到擴大地物之間亮度差異，分出更多亮度等級的一種處理技術。

例如：原始的一幅TM圖像，亮度范圍集中在10～100范圍內，我們可以將其擴展到0～255，擴大了相鄰亮度值之間的差別，提高了分辨能力（但不能增加亮度等級）（圖7-2）。

圖7-2 線性增強前後對比

反差擴展的原理是：在反差擴展中，輸出的像元值y，是輸入的像元值x的函數：y=f（x）0＜y＜255

這個函數可以是線性的，也可是非線性的。本次主要應用的是普通線性擴展。如果用直線方程來擴展圖像，就是y=f（x）

斜率=45°，即y=x，無變化；

斜率＜45°，如 y=1/2x，壓縮；

斜率>45°，如 y=2x，擴展。

創新思維與找礦實踐

d_min，d_max分別代表輸入的最小和最大值。

①原來圖像的最小和最大值。

②人為規定最小和最大值。

此時，

這就是說把區間〔a，b〕以外的像元值分別壓縮為0及255。

③給定要舍掉的像元數百分比，小於此百分數的值均捨去，由程序來確定d_max和d_min。

反差處理貫穿於整個圖像處理過程。根據實際情況對不同的處理結果均進行了反差處理（主要是普通線性拉伸處理）。

7.1.3.4 反色（又稱為反相）處理

反色就是形成底片效果。反色有時是很有用的。反色的實際含義是將R、G、B值反轉。若顏色的量化級別是256，則新圖中的R、G、B值為255減去原圖的R、G、B值。這里針對的是所有圖，包括真彩圖、帶調色板的彩色圖（又稱為偽彩色圖）和灰度圖。

本次反色處理主要是針對主成分分析的幾個分量進行的。主成分分析結果仍然是灰度圖，而灰度圖又是一種特殊的偽彩色圖，只不過調色板中的R、G、B值都是一樣的。由於點陣圖中的數據只是對應調色板中的一個索引值，所以只需要將調色板中的顏色反轉，形成新調色板，而點陣圖數據不用動，就能夠實現反轉。由於主成分分析結果的6個分量中，每個分量圖像如果不進行反差處理（主要是線性拉伸），圖像均較暗，根據處理後的結果顯示，水體為黑色，其灰度值大約在0～20，而山體的灰度值多在50～100之間，盡管對其進行了拉伸處理，仍不理想。為了比較准確地區分圖像，提高判讀解譯的准確性，降低解譯時間消耗，所以對反差處理後的結果又進行了反色處理。

7.1.4 信息提取處理

信息提取主要是針對影像的光譜特徵、空間（幾何）特徵和紋理特徵的提取，它是圖像增強處理後的對圖像的繼續處理。

（1）光譜特徵：可提取顏色或灰度或波段間的亮度比等目標物的光譜特徵，例如Landsat7有7個波段，根據某類地物的光譜特徵，採用特定的比值可將其突出出來。

（2）空間（幾何）特徵：把目標物的形狀、大小、或者邊緣，線性構造等幾何性特徵提取出來，例如把區域斷層明顯突出出來。

（3）紋理特徵：是指周期性圖案及區域均勻性等有關紋理的特徵。根據構成圖案的要素形狀、分布密度、方向性等紋理進行圖像特徵提取的處理叫做紋理分析。

本次工作區的遙感影像信息特徵提取主要是在PCI軟體、TM弱信息提取系統（自主開發）等軟體中進行初步工作，最後通過目視解譯和計算機自動解譯相結合來完成的。

『玖』 實驗十三 遙感制圖

一、實驗目的

掌握將遙感圖像製作成帶坐標網、地理屬性信息、專題屬性信息和相關文字注記的實用性遙感專題圖的ENVI制圖操作技能。

二、實驗內容

①遙感圖像坐標網格線製作與圖框製作；②文本注記及文字編輯；③比例尺製作；④與遙感制圖的相關操作及參數設置。

三、實驗要求

要求用於遙感制圖實驗的遙感圖像必須是經過幾何校正的圖像，而不能是未經過幾何校正的圖像，因此，最好採用實驗十一或實驗十二中所用的經過幾何精校正的桂林市TM影像。編寫實驗報告。

四、技術條件

①微型計算機；②經幾何精校正的桂林市TM衛星影像；③桂林市1:5萬地形圖的掃描圖像文件（JPEG格式）；④ENVI軟體；⑤Photoshop軟體（ver.6.0以上）和ACDSee軟體（ver.4.0以上）。

五、實驗步驟

（1）打開遙感影像。在ENVI主菜單欄中選擇「File>Open Image File」，出現文件目錄窗口，將前面實驗中已完成幾何精校正的桂林市TM 遙感影像數據調入「Available Bands List」窗口。並使之顯示到「Display」中。

（2）網格線繪制。在主窗口菜單欄中選擇「Overlay>Grid Lines」，將出現「＃1 Grid Lines Parameters」對話框，如圖13-1所示。其中，「Pixel Grdi」表示像元行列號網格；「Map Grid」表示地圖網格；「Grid Spacing」表示地圖網格間的間距；「Geographic Grid」表示地理網格；「Spacing」表示地理網格間的間距。

在該對話框中，選擇「Options>Edit Map Grid Attributes」將出現「Edit Map Grid Attributes」對話框，如圖13-2所示。其中，「IA BELS」為網格線顏色、大小，文字方向等屬性調整選項；「LINES」為公里網格顏色、粗細、線屬性調整選項；「BOX」為圖框顏色、粗細、線屬性調整選項；「CORNERS」為網格線交叉點顏色、粗細屬性調整選項。

圖13-1 網格線參數設置對話框

圖13-2 編輯地圖屬性對話框

（3）文本注記。在主窗口菜單欄中選擇「Overlay>Annotation」，將出現「＃l Annotation: Text」對話框，如圖13-3所示。

圖13-3 標注文本對話框圖

可以設置字體顏色（Color）、背景顏色（Background）、邊框寬度（Thick）、字體（Font）、大小（Size）、旋轉角度（Orien）。

注意如果要標注中文則選擇「Font>True Type41-60」。

在「W indow」選項選擇標注的窗口（主圖像窗口、滾動窗口、放大窗口），參數設置好後，通過在圖像上所需位置點擊滑鼠左鍵確定文本標注的位置，注記放置好以後，點擊滑鼠右鍵確定注記的位置。

（4）比例尺製作。在「＃1 Anontation: Text」對話框中，選擇點擊「Object>Scale Bar」，出現「＃1 Annotation: Scale Bar」對話框，如圖13-4和圖13-5所示。

圖13-4 標注類型對話框圖

圖13-5 標注比例尺對話框

1）在圖像內放置比例尺，按滑鼠左鍵。要刪除比例尺，按滑鼠中鍵。確認比例尺的位置和特徵，按滑鼠右鍵。

◎將比例尺放在哪個窗口，就在「Window」參數框中選擇相應的窗口；

◎更改比例尺線的顏色，點擊「Color」旁邊的顏色選框選擇需要的顏色；

◎更改比例尺的背景顏色，點擊「Background」旁邊的顏色選框選擇需要的顏色；

◎更改比例尺線的粗細，點擊「Thick」旁下拉列表框中選擇線段粗細。

2）繪制比例尺的單位，在「Scale」下拉列表框中選擇所需要的單位，設置切換按鈕為【On】。

◎更改比例尺的背景顏色，點擊「Background」旁邊的顏色選框選擇需要的顏色；

◎更改比例尺線的粗細，點擊「Thick」旁下拉列表框中選擇線段粗細；

◎設置比例尺的高度（按像元），在「Height」參數框中輸入所需值；

◎更改比例尺長度，按比例尺的單位，在「Length」參數框中輸入所需長度；

◎更改顯示在比例尺上的增量值，在「Inc」參數框中輸入參數值，在「Sub Inc」參數框中輸入第一個主增量內的次增量值；

◎更改比例尺的標題，點擊【Change Scale Bar Title】按鈕，對標題進行編輯。

（5）根據需要調整上述屬性，繪制完文本標注、地圖網格線及地圖比例尺後，在「＃1 Grid Lines Parameters」對話框（見圖13-1）中選擇【Apply】按鈕，標注文本、網格線及比例尺，最後，將標注地圖信息的桂林市P6遙感影像圖輸入到作業文件夾中。

六、實驗報告

（1）簡述實驗過程。

（2）回答問題：①為何要對遙感影像圖進行地圖信息標注？②ENVI提供了哪些遙感圖像地圖信息標注？請按照類型陳述。

實驗報告格式見附錄一。