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1、遥感数字图像处理及其应用,华中科技大学图像识别与人工智能研究所 陈忠 2010.11.12,内容概要,背景 对地观测的中长期规划 遥感图像处理的基本问题 遥感应用 结论,1、背景,遥感定义 遥感平台 传感器类型 工作方式 遥感图像,1、遥感定义,遥感（Remote Sensing）是非接触远程获取面状图像信息的技术手段。 这里强调非接触，意为需要利用电磁波（光）作为信息获取手段，以区别与其它测试手段； 远程 以区别显微镜、X光机、CT扫描机； 面状图象信息 以区别遥测；,2、遥感平台,航天遥感,航空遥感,3、传感器类型,紫外遥感：探测波谱在0.050.38um 可见光遥感:探测波谱在0.38
2、0.76um 红外遥感:探测波谱在0.761000um 微波遥感:探测波谱在1mm1m 多光谱遥感:将波谱划分为不同的窄波段进行探测,4、工作方式,主动遥感：由探测器主动发射电磁波并接收目标的反射回波信号。 被动遥感：传感器自身不发射电磁波，被动接收目 标对自然辐射源的发射能量或其自身发射的能量。 成像遥感：传感器接收的电磁辐射信号可以转换成 图像。 非成像遥感：传感器接收的电磁辐射信号不能转换 成图像。,太阳光（Solar Light）或人造雷达电磁波,大气吸收、透射（折射）、散射,大气自身辐射,到达地面与地物作用，包括反射（散射）、吸收,地物辐射,大气吸收、透射（折射）、散射,大气自身辐射
3、,传感器,传感器噪声,图像（数字或光学）,地面站接收,30m分辨率的LandSat7假彩色图（美国）,5、遥感图像,1米几何分辨率（IKONOS)影像显示（彩色）,美国1999年9月24日发射成功，是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。 1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像的商业卫星，同时全色和多光谱影像可融合成1米分辨率的彩色影像 IKONOS的重访周期为3天 轨道周期：98分钟,QuickBird卫星于2001年10月由美国DigitalGlobe公司发射，是目前世界上最先提供亚米级分辨率的商业卫星 。 1个全色0.61-0.72m，4个多光谱2.44-2.88m 重访周期：1
4、6天 量化值：11位 成像模式：单景16.5km16.5km,2.5米分辨率的QuickBird影像,2007年6月拍摄的大连地区IRS-P5影像,2005 年 5 月 5 日印度 两个分辨率为 2.5 米的全色传感器，连续推扫，形成同轨立体像对，数据主要用于地形图制图、高程建模、地籍制图以及资源调查等 重访周期5天 影像数据的量化值为10位,Cosmo-SkyMed高分辨率雷达图像 （1M，全球第一颗）,意大利 2007年6月8日 Cosmo-Skymed雷达卫星的分辨率为1米，扫描带宽为10公里，具有雷达干涉测量地形的能力。COSMO-SkyMed系统是一个可服务于民间、公共机构、军事和商
5、业的两用对地观测系统，其目的是提供民防（环境风险管理）、战略用途（防务与国家安全）、科学与商业用途。,全球精确度最高的商用成像卫星“GeoEye-1”拍摄的谷歌总部照片（0.41m）,美国 2008年9月6日 真正的半米卫星：全色影像分辨率0.41米，多光谱影像分辨率1.65米，定位精度达到3米 大规模测图能力：每天采集近70万平方公里的全色影像数据或近35万平方公里的全色融合影像数据 重访周期短：3天（或更短） 时间内重访地球任一点进行观测,2010年2月27日11时，智利康塞普西翁及其周围地区震后影像（德国RapidEye）（5m）,德国 2008年8月29日 日覆盖范围达400万k以上
6、每天都可以对地球上任一点成像 空间分辨率为5米 通过5个光谱波段获取影像：蓝、绿、红、近红外、红边。RapidEye是第一个提供红边波段的商业卫星，这种获取方式可以监测植被变化，为分类和植被生长状态监测提供有效信息。,航空影像,以色列“爱神”遥感探测卫星2006年4月28日拍摄的叙利亚泰巴盖大坝卫星图片,2006年4月25日 围绕地球飞行一圈时间：94分钟 探测精度：0.8米 对地球某一指定地点的遥感探测时间：4天,机载激光雷达系统 （Light Detection And Ranging，简称LiDAR）是一种新型的综合应用激光测距仪、IMU、GPS的快速测量系统，可以直接联测地面物体各个点
7、的三维坐标。系统还集成高分辨率数码相机，用于同时获取目标影像。,2、对地观测的中长期规划,1、遥感科技发展是国家的战略需求,强烈的需求：在国家科技发展中长期规划中，16个专题中有7个专题需要遥感技术支撑。农业科技问题研究 、能源、资源与海洋发展科技问题研究 、公共安全科技问题研究 、生态建设、环境保护与循环经济科技研究 、城市发展与城镇化科技问题研究 、天地一体化信息网研究与基础科学问题研究 。 高分辨对地观测系统专项。,2、遥感科技发展是国家的战略需求,宏大的规划： 我国航天发展的能力不断提高，载人航天工程提高了我们国家的国际地位 仅未来15年，发射30余颗对地观测卫星（减灾、环境、国土资源
8、、测绘等遥感业务化运行体系） 发改委预计航天产业化规模1000亿 高分辨率对地观测专项190亿 科工委“十一五”期间遥感应用8个亿 863 “十一五”空间信息技术主题课题布局6个亿,3、遥感图像处理的基本问题,（1）辐射纠正,薄云去除,图像暗像元恢复,（2）几何纠正,局 部 自 适 应 纠 正,（纠正误差小于1个象元）,（3） 配准,参考图像,畸变图像,高 精 度 配 准,（4） 镶嵌,基于特征自动镶嵌,（5） 变化检测,伪彩色合成显示,（6） 数据融合,SAR影像,融合后伪彩色影像,融合前后图像对比,原始图像双三次放大,融合结果图像,在加入热红外波段后同样有很好的效果,实例相同涂覆下不同材质
9、的区分,（7） 分类,（8） 信息提取,道 路 网 络 提 取 实 验,（9） 三维信息获取,机载三维信息获取系统,（10）虚拟现实,（11） 海量数据,属性查询 空间查询 组合查询 数据打包 数据浏览,综合数据库查询界面,目标文档库查询,4、遥感应用,军事应用,军事应用,高光谱遥感,微波遥感,这副图片是1998年长江发生洪水时，利用高分辨率机载L-SAR雷达监测鄱阳湖洪水的情况。它可以全天候监测地表。,MODIS中国及周围地区 16天250m NDVI合成图,NOAA中国植被覆盖分类及 陆地生态系统净第一生产力,东亚沙尘过程遥感研究,陆地和近海碳通量和储量遥感监测数据产品,全球变化遥感,近2
10、0年中国气候变化分析,地理协同实验环境,虚拟地理环境实验平台,虚拟地理环境，是以虚拟现实理念/虚拟现实技术为核心，基于地理信息、遥感信息、以及赛博空间网络信息与移动空间信息，研究现实地理环境和赛博空间的现象与规律。通过虚拟地理环境，可以促进实验地理学、地理/遥感信息科学、信息地理学、以及虚拟地理学的研究与发展。,地理环境遥感,国土遥感,中国旱田作物长势遥感监测图,中国9月份降水距平图,中国农情遥感速报系统,大豆,春玉米,冬小麦,重大自然灾害遥感监测,空间信息服务,数字城市,航空遥感系统,基于网络传输和标准格式的接收处理系统，具有NOAA和EOS/MODIS接收及处理运行能力。拥有 千兆位网络系统。,航天遥感数据接收及网络中心,遥感综合试验场,5、结论,遥感图像处理技术尚不能满足遥感应用的需求 自动化、智能化水平低 处理效率不高 面向需求的算法开发,谢谢!,
