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1、遥感成像与数据处理过程,由于一切物体，因其种类、特征和环境条件的不同，而具有完全不同的电磁波反射或发射辐射特征,数字图像 数字影像的获取方式 遥感数字影像的存储方式,课程内容,数字图像,数字图像,数字图像是指由被称作像素的小块区域组成的二维矩阵。将物理图像行列划分后，每个小块区域称为像素（pixel）。 每个像素包括两个属性：位置和亮度（或色彩）。 对灰度图像而言，每个像素的亮度用一个数值（即灰度值）来表示，通常数值范围在0到255之间，即可用一个字节来表示，0表示黑、255表示白，而其它表示灰度级别。,Picture element,灰度分辨率：灰度2k灰度级，k比特 空间分辨率：矩阵MN。
2、 像素,数字图像的表示,单波段图像,每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像，没有彩色信息。,多波段图像,每个像素的信息由多个波段构成。,遥感数字图像的获取图像数字化,图像数字化,连续图像经采样、分层、量化、编码等步骤变成数字图像才能进入计算机。,图像数字化-采样,将在空间上连续的图像转换成离散的采样点（即像素）集的操作。由于图像是二维分布的信息，所以采样是在x轴和y轴两个方向上进行。 模拟图象若在x方向采M个点，y方向采N个点，就可得到M * N个点的数字化图象的形式。采样是图象进入计算机的第一个处理过程。,图像数字化-采样定理,采样间隔效果示意图,300 dpi 50 dpi,采样间隔
3、对图像的影响,图像数字化-量化,采样后的图像只是在空间上被离散化，成为样本的阵列，每个取样样本称为像素，用 Pixel来表示。但是由于原f(x,y)是连续图像，因此每个Pixel还是可能取值为无穷多个值的量。为了进行计算机处理，必须把无穷多个离散值约简为有限个离散值，即量化，这样才便于赋予每一个离散值互异的编码以进入计算机。,图像数字化-量化,将各个像素所含的明暗信息离散化后，用数字来表示称为图像的量化，一般的量化值用整数来表示。 充分考虑到人眼的识别能力之后，目前非特殊用途的图像均为8bit量化，即用0255描述“黑 白”。 在3bit以下的量化，会出现伪轮廓现象。,图像数字化-量化,图像数
4、字化-量化技术,量化可分为均匀量化和非均匀量化。 均匀量化是简单地在灰度范围内等间隔量化。 非均匀量化是对像素出现频度少的部分量化间隔取大，而对频度大的量化间隔取小。,图像数字化-量化噪声,用有限个离散灰度值表示无穷多个连续灰度的量必然引起误差，称为量化噪声. （1）量化分层越多，则量化误差越小；而分层越多则编码进入计算机所需比特数越多，相应地影响运算速度及处理过程。 （2）量化分层的约束来自图像源的噪声，即最小的量化分层应远大于噪声，否则太细的分层将被噪声所淹没而无法体现分层的效果。也就是说噪声大的图像，分层太细是没有意义的。反之要求很细分层的图像才强调极小的噪声，如某些医用图像系统把减少噪
5、声作为主要设计指标，是因为其分层数要求2000层以上，而一般电视图像的分层用200多级已能满足要求。,低bit量化的伪轮廓现象示意图,均匀量化效果示意图,非均匀量化效果示意图,量化级别对图像的影响,模拟图像数字化的弱点,乳胶片感光技术本身存在着致命的弱点，它所传感的辐射波段仅限于可见光及其附近；其次，照相一次成型，图象存储、 传输和处理都不方便。,遥感数字图像的获取直接获取数字影像,传感器,传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。,传感器的工作原理,传感器应用的是
6、物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。,传感器的一般构成,电磁波幅射,信息 收集,探测器,信息处理,信息输出,传感器组成,收集系统：收集来自目标的辐射，送往检测系统。在紫外线、可见光、红外波段中，收集系统的主要元件是透镜或反射镜，在微波中是微波天线。 检测系统（探测系统）：将波谱转化为其它形成的能电流、电压、化学能等。其核心是感光胶片或光电敏感元件、固体敏感元件、微波检波器等。 感光胶片：电磁辐射化学能 其 它：电磁辐射电流、电压等,信号转化系统：将电流、电压信号放大，再转化为： 可见光，信号显示在屏幕上，即电光转化；
7、磁信号，信号记录在磁带上，即电磁转化。 记录系统：记录前级送来的信号。 直接记录：将前一级的输出信号直接记录在胶片或荧光屏上。 间接记录：将信号记录在磁带上，以后用时将磁带回放，产生电信号，再通过电光转化，显示图象。,多光谱扫描成像,在物镜后加分光装置，将光分解成多个光束；或利用响应不同波段的多感光层胶片进行多光谱摄影。,多光谱扫描成像,工作原理：扫描镜在机械驱动下，随遥感平台的前进运动而摆动，依次对地面进行扫描，地面物体的辐射波束经扫描镜反射，并经透镜聚焦和分光分别将不同波长的波段分开，再聚焦到感受不同波长的 探测元件上。 几种光机扫描仪 红外扫描仪：接受地物的红外辐射能量，并把它传给探测元
8、件。 多光谱扫描仪（MSS)：与红外扫描仪基本类似，其不同之处是，外加一个分光系统，把来自地物的电磁波信号，分成若干个不同的波段，同时用多个探测器同步记录相应波段的信息。而红外扫描仪只在红外波段工作。 专题制图仪TM：专题制图仪TM的成像原理与MSS一致，与MSS相比，空间分辨率由80米提高到30米；探测波段由4个增加到7个。,特点：利用光电探测器解决了各种波长辐射的成像方法。输出的电学图象数据，存储、传输和处理方面十分方便。但装置庞杂，高速运动使其可靠性差；在成像机理上，存在着目标辐射能量利用率低的致命弱点。,线阵扫描仪,成像原理：当飞机或卫星向前飞行时，在相机焦平面上与航向垂直的狭隙中，对
9、出现的与航向垂直，且与缝隙等宽的一条地面影像连续摄影。, 2002 Space Imaging, LLC. Confidential and Proprietary,Courtesy ASK,SAC,框幅式数码相机,成像原理：同普通数码照相机,遥感数据存储,遥感图像的存储模式,磁带、磁盘、光盘 原格式数据 商用格式,遥感图像的存储模式-原格式数据,BIP按像元波段交叉式，以一对像元为基本单位进行记录 BIL按照扫描行为单位，各波段同一扫描行数据依次记录 BSQ以波段为单位，每波段所有扫描行依次记录,遥感图像的存储模式-商用数据格式,Erdas Img GeoTiff PIX ENVI,对于下列数据流，分别按BIL、BSQ、BIP给出其对应影像 6,8,20,15,30,15,18,20,30,0,12,15,39,27,26,9,10,25,21,56,12,27,33,27,19,20,28，,
