遥感数字图像处理复习（朱文泉）

第一章：数字图像基础

第一节：数字图像获取

1.图像：①广义上讲我们肉眼所见的世界就是图像

②图像是客观存在的二位、三位灰度或彩色的图在认知感觉中所产生的“像”

模拟图像：在图像处理中，如纸质照片、电视模拟图像等通过某种物理量的强弱变化来记录图像亮度信息的图像。

数字图像：把连续的模拟图像离散化成规则网格并用计算机以数字的方式记录图像上各网格点亮度信息的图像几位数字图像。

数字图像是用一个数字阵列来表达客观场景的图像，是一个离散采样点的集合，其中每个点具有各自的属性。

数字图像处理：将图像转换成空间上的一个数字的矩阵存放在图像存储器中，利用计算机对图像信息进行数字运算和处理，以提高图像质量或者从中提取所需要的信息。

数字图像获取也即图像数字化：就是把客观场景发射或者反射的电磁波信息首先利用光学成像系统生成一幅模拟图像，通过转换将模拟图像转换为离散化数字图像。

转换手段：①数码相机拍摄②扫描仪扫描

图像数字化包括了空间位置的离散化以及电磁辐射能量的离散化两个过程。

空间位置离散化也称采样：将模拟图像划分为若干图像元素，并赋予他们唯一的地址。

数字图像的基本单位：像元/像素

电磁辐射能量的离散化也称量化：就是把像元内的连续辐射亮度用离散的数字值来表示，辐射亮度值也称为灰度值，代表了不同图像上的亮暗水平。

空间分辨率：

应用：图像的空间分辨率是用来衡量数字图像对模拟图像空间坐标离散化的精度。

概念：空间分辨率是指数字图像上能够呗详细区分的最小单元的尺寸或大小。

三种表示方法：①像元大小。因为有地理空间坐标，空间分辨率常用单个像元所代表的地面面积大小来表示。例如：TM影像通常为30M

②线对数。对于摄影系统来说，图像的空间分辨率通常用每毫米的线对数来表示。线对就是指一堆同等大小的明暗条纹，每毫米内线对数越多，说明图像的空间分辨率越高。

③瞬时视场。瞬时视场是指传感器内单个探测元件的受光角或观测视野，瞬时视场越小，空间分辨率越高。

辐射分辨率：

图像的辐射分辨率是在图像获取时的量化过程中产生的。

定义：传感器探测元件在接受光谱信号时所能分班的最小辐射度差。

反映了传感器对光谱信号强弱的敏感程度和区分能力。

在数字图像中，常用辐射量化级（灰度级）来表示辐射分辨率的能力，辐射量化等级越多，所得图像层次越丰富，辐射分辨率越高1，图像质量越好，同时数据量也增大。

光谱分辨率：

定义：光谱分辨率时传感器探测元件在接受目标地物辐射能量时所用的波段数目，波长位置和波段间隔。

拓：高光谱数据在可见光-近红外波段范围被分割成几百个窄波段，具有很高的光谱分辨率，有利于识别更多物体，甚至一些光物质成分也能被识别。

时间分辨率：

定义：时间分辨率是指对同一区域进行重复观测的最小时间间隔。重复观测的时间间隔越小，时间分辨率越高。

其大小主要取决于飞行器的回归周期。

目标不同时，飞行器的观测时间也不同。（树木-周，天气-小时，城市变化-年）

第二节：数字图形特征

*数字图像是通过二维数字阵列来表达物体信息，数字阵列的行列号决定了每一个像元的位置，像元的属性是目标地物的电磁辐射强度或者像元的灰度值。数字图像可以直观的表现物体的空间分布特征。香院的灰度值有利于图像分析和处理。

空间分布特征相关问题：

1.数字图像如何表达物体？

答：数字图像利用一组空间上相连且灰度值相近或相同的像元来表达物体。

2.物体在数字图像上的空间特征有哪些？

答：空间位置、形状、大小、空间关系等。

3.空间位置具体指什么？

数字图像中物体的空间位置是用行列号来表示的，因为数字图像是以二维矩阵结构的数据来描述物体的。

如果物体是由多个像元组成的，那么物体的中心位置则是由所有像元的行列号的平均值来确定。

4.数字图像中物体的形状如何描述？

物体的形状在数字图像上是利用像元组合来近似描述的。

现实生活中，我们将物体分为点状、线状和面状三类。像元的组合及针对不同地物有不同的组合，点状的像元数较少，线状的像元就是表现为条形。

5.物体的大小指什么？

物体的大小是指线状物体的长度或者面状物体的面积。

在图像上表现为像元的集聚数量，通常利用描述物体的像元个数来表示。

6.物体的空间关系有哪些？

①相邻②包含③相离

数值统计特征：

1.数字图像的信息有哪两种？

①空间位置信息②亮度信息

2.对图像的灰度分布进行统计分析的意义是？

提取图像信息时，需要考虑物体的两岸成都，目标物与背景在亮度上的差异等信息，因此需要对灰度分布进行统计。

3.解释灰度直方图

图像的灰度直方图时用来描述一幅数字图像的灰度分布，横坐标是灰度级，纵坐标是各灰度级在图中出现的像元个数总和。

其性质是：①任何一幅图像都有自己对应的直方图，但相同的直方图可能对应不同的图像。②如果一幅图像由两个不连续区域组成，并且每个区域的直方图已知，则整幅图像的直方图就是这两个区域的直方图的组合。

4.什么是灰度值？什么是灰度级？

灰度值是指图像像元的数字值，也称数字量化值（DN）

灰度级是将图像像元灰度值范围按照相同的间隔进行分段，每一段代表一个灰度级。

5.直方图的应用有哪三点？

①图像获取质量评价

太亮、太暗、太广对于图像质量来说都不是很好。

②边界阈值的选择。

直方图在具有两个或两个以上的波峰时，说明图像中主要由两类或更多类别的目标地物，因此波峰之间的谷底灰度值可被选作阈值来区分不同类别的目标地物

③噪声类型判断。

不同的噪声有不同的直方图，当一幅直方图的样子和某噪声很接近的时候，我们就可以判断该图像中有什么噪声。

第三节：数字图像输出

第四节：数字图像的种类

1.数字图像有哪五类？

①黑白图像②灰度图像③伪彩色图像④真彩色图像⑤假彩色图像

①黑白图像也称二值图像，每个像元的灰度值不是0就是1.

②灰度图像在遥感中被称为单波段图像，每个像元的灰度值的取值范围由灰度量化级决定。当像元的灰度值取值范围是0-255时，表现出来的颜色和（RGB模型）中的值相等，表现出来的颜色就是RGB值表现出来的颜色。就是当像元值是127时，RGB值为（127，127，127）此时表现为灰色。

③伪彩色图像就是单波段的图像用彩色来进行表示。与灰度图像的差别就是伪彩色图像的RGB值是不同的。比如灰度值为30时，RGB值为（255，0，0）此时就灰度值为30的像元表现为红色。

④真彩色图像就是红光通道对应红光波段的辐射亮度、绿光通道对应绿光波段的辐射亮度、蓝光通道对应蓝光波段的辐射亮度时，就叫做真彩色图像

⑤假彩色图像就是波段颜色和通道颜色不一一对应。543的波段组合表现为标准假彩色，此时的植被为红色。