1、遥感图像数字处理实习指导书徐凌 杨武年 濮国梁成都理工大学地球科学院空间技术系成都理工大学遥感与 GIS 研究所国土资源部国土资源信息技术与应用实验室前 言遥感是探测地球环境和资源的空间信息手段之一，随着计算机技术的发展，它的发展也非常迅速，应用也越来越广泛。而针对遥感影像进行应用之前的遥感图像处理技术也就越来越显得重要起来。遥感图像数字处理已被列为许多相关专业的专业课程。由于其内容及其在相关专业教学计划中的地位与作用，决定了其必须反复操练、实践，才能真正掌握。无论在过去，还是未来的教学中，将遥感图像数字处理的实习进行编写成册，都是十分重要的。本实验指导书是根据我系测绘工程、地理信息系统专业的
2、遥感图像数字处理课程教学大纲要求编写。实验指导书中共有四个部分十六个实习，其体系与遥感图像数字处理教程基本对应。在实习内容安排和选取上，在教学手段的运用上，均为初次尝试。热忱欢迎使用者提出宝贵意见。目 录第一部分 遥感图像实习一 认识遥感图像实习二 几种遥感图像处理软件简介实习三 数据格式转换第二部分 遥感图像恢复处理实习四 图像分幅裁剪实习五 图像几何校正实习六 图像拼接处理实习七 降噪、去条带及坏线处理实习八 图像投影变换第三部分 遥感图像增强处理实习九 遥感图像增强（）对比度变化实习十 遥感图象增强（）彩色合成实习十一 遥感图像变换（）主成分分析（K-L 变换）实习十二 遥感图像变换（）
3、缨帽变换（K-T 变换）实习十三 遥感图像变换（）色彩变换（RGB to HIS）实习十四 遥感图像变换（）滤波第四部分 遥感图像分类实习十五 遥感图像分类（）非监督分类实习十六 遥感图像分类（）监督分类 01第一部分 遥感图像实习一 认识遥感图像一、说明遥感图像是成像方式遥感所获得的目标物信息的影像产品。因其形象直观，便于目视解译和各种光学、数字处理，故成为各学科领域广泛使用的最基本的遥感资料。各种遥感图像都是地物电磁辐射能量在感光胶片或像纸上的记录。由于传感器响应的波段和成像方式不同，所获得的图像便各有特色，其应用效果也不一样。常见的遥感图像的种类见下表 1：表 1 遥 感 图 像 种 类
4、大类 亚类 片种 典型实例黑白全色像片常规摄影图像天然彩色像片黑白红外像片彩色红外像片紫外像片摄影图象非常规摄影图象多波段像片各种航空像片红外扫描图像 远红外图像光机扫描图像多波段扫描图像 MSS、TM 图像电子扫描图像 电视摄像图像 RBV 图像自扫描图像 固体扫描图像 HRV 图像扫描图象天线扫描图象 雷达图像 侧视雷达图像 摄影图像由光学摄影获得，通常也称为“像片” ；而扫描图像则只能称作“图像”要求通过对所在学校现有的遥感图像集中展示和浏览，在过去已有的直观认识基础上，得出更为科学、系统全面的认识，增加学习兴趣，启迪实习思维。在计算机中认识遥感图像的过程中，要求注意：（1） 图像的光谱
5、信息特征（2） 图像的空间信息特征（3） 图像的直方图（4） 图像的属性信息二、实习目的1 认识遥感图像的基本结构，了解数字图像；2 学习掌握图像直方图变化与图像亮度变化的关系。三、思考题并要求经常对照思考下列问题：（1） 遥感图像通常有哪几种表示方法？（2） 遥感图像的类型有哪几种？（3） 不同传感器生成的遥感图像的基本特性有哪些？（4） 遥感图像是如何形成的？（5） 遥感图像能传输哪些知识？（可任选一种类型遥感图像讲述）（6） 直方图的含义？直方图主要反映了什么？在浏览熟悉的基础上，进行讨论或写出读图报告：通过认识遥感图像的基本结构，了解数字图像；学习掌握图像直方图变化与图像亮度变化的关系
6、，任选一种类型数字遥感图像类型编写读图报告。任选一种类型数字遥感图像类型编写读图报告。首先要求说明生成该类型图像的传感器类型，卫星图像要说明你附图中显示出的波段，如果是多光谱图像说明你的波段组合；其次，介绍该图像类型的特点，投影性质，空间分辨率，光谱分辨率，物理特性等等。最后，就图像本身的直方图特性，观察其最大值，最小值，均值，中值，方差等等。实习二 几种遥感图像处理软件简介由于遥感技术和计算机技术的不断发展，遥感图像数字处理等定量遥感分析方法在遥感应用中越来越重要。国内、外已经研制了多种遥感图像处理软件，这些软件各有特点、长处与不足，在使用的功能上也各有差异，有的已经相当成熟，并成为各遥感应
7、用单位图像处理人员十分熟悉与经常使用的常用遥感图像处理软件。图像处理软件的类型及数量很多，其中遥感图像处理软件也有不少，下面选择有代表性的几种遥感图像处理软件，对它们的主要功能或操作步骤作简要阐述，其目的是为在学习以计算机方法进行遥感图像处理时的基础，另一方面也为大家学习、熟悉与选用其他遥感图像处理软件时作比较与参考。下面介绍几种遥感图像处理软件。一、 ERDAS IMAGINE 基本功能及操作简介ERDAS IMAGINE 是美国 ERDAS 公司开发的专业遥感图像处理与地理信息系统软件。REDAS IMAGINE 是以模块化的方式提供给用户的。IMAGINE 的 IMAGINE Essen
8、tials级的模块：（一） View 模块实现图像及其他图形的二维或三维显示和操作（二） Import 模块实现各种图像及各种图形等多种格式的数据输入和输出转换（三） Data Prep 模块由一组实用的图像数据工具构成，可根据工作区域的地理特征和专题信息提取的客观需要进行基本的数据预处理（包括图像几何校正等） ，以便进一步开展图像解译、专题分类等分析研究（四） Composer 模块一种所见即所得的专题地图编辑器，以用于产生地图质量的图像和演示图（五） Interpreter 模块图像解译器包括 50 多个用于遥感图像增强的功能（六） Catalog 模块通过图像库管理模块完成对一个区域所有
9、图像进行统一管理以便于查找、操作以及图像的存档与恢复等等（七） Classfier 模块基于图像象元的数据文件采用非监督分类、监督分类以及专家分类等方法实现图像分类（八） Modeler 模块多数解译功能可借助模型生成器（ Model Maker）建立图形模型算法进行调用或编辑（九） Vector 模块直接采用 ArcInfo 数据结构 Coverage，可以建立、显示、编辑和查询 Coverage，完成拓扑关系的建立和修改、实现及矢量图形和栅格图像的双向转换等（十） Virtual GIS 模块功能强大的三维可视化分析工具，可以完成实时 3D 飞行模拟，建立虚拟世界，进行空间视域分析，矢量与
10、栅格的三维叠加，空间 GIS分析等根据 ERDAS IMAGINE 系统功能、常规遥感图象处理与遥感应用研究的工作内容，用下示框图 1 说明 ERDAS IMAGINE 的功能体系。下面简单介绍它在图像处理方面的基本操作：1. 视窗操作 图象、图形显示操作（File）第一步 启动程序“打开文件”第二步 确定文件确定打开文件的类型、文件名第三步 设置参数在“打开文件”操作弹出的对话框中点击“Raster Option”设置图象文件显示的各项参数第四步 打开图象矢量图形文件的显示操作与上类似。 实用菜单操作（Utility）视窗菜单条中 Utility（实用功能）对应有 14 项命令，选择不同命令
11、进行不同操作：1）光标查询功能（Inquire Cursor）可查询十字光标所在位置像元的纵横坐标、三个波段颜色、灰度值、直方图等信息，并随光标移动实时变化2）数据叠加显示（Blend,Swipe,Flicker）3）文件信息操作（Layer Info）图象信息显示及图象信息编辑 显示菜单操作（View）视窗菜单条中的 View 对应下拉菜单包含 19 项命令，其中：1）文件显示顺序（Arrange Layers）首先在视窗依次打开多个文件（包括图象、图形、注记等文件） ，注意在打开上层图象时，不要在选择参数中选中清除已打开图象；图1 输入 栅格图象数据 矢量图形数据 文本属性数据ERDAS
12、IMAGINE 遥感图象处理系统数据输入输出数据预处理几何校正、拼接镶嵌、子区裁剪、投影变换雷达图象处理倾斜调整、斑点压缩、正射校正、纹理分析图象解译增强处理、傅立叶变换、高光谱工具、GIS 分析、适用工具集、地形分析图象分类非监督分类、监督分类、知识工程师、专家分类、特征空间、分类评价矢量功能矢栅转换、矢量编辑、拓扑建立、空间分析图象分类三维飞行、虚拟世界、视域分析、动画制作专题制图输出输出 栅格图象数据 矢量图形数据 文本属性数据视窗操作空间建模命令工具批处理图象库管理ERDAS IMAGINE 的功能体系然后在 Arrange Layers Viewer 对话框中进行调整文件顺序2）显示
13、比例操作（Displer Scale ）3）显示变换操作（Rotate/Flip/Stretch）只是显示变换，而非对文件数据进行操作 矢量文件的生成、绘制与编辑因为 ERDAS IMAGINE 有专门的矢量模块，这里只是熟悉基本的矢量操作命令。矢量文件的建立和编辑：第一步 打开图象文件（Open Raster Layer）第二步 创建图形文件（Create Vector Layer）第三步 绘制图形要素（Draw Vector Elements）“Vector”“Enable Editing ”第四步 保存矢量文件（Save Vector Layer ） 注记菜单操作注记数据用于标识和说明主
14、要特征或重点区域。注记文件的生成与打开操作还需借助视窗菜单条的文件操作部分完成。二、 ENVIENVI（The Environment For Visualizing Images）是由美国 Better Solutions Consulting Limited Liability Company 开发的一套功能齐全的遥感图像处理系统，是处理分析并显示多光谱数据，高光谱数据和雷达数据的高级工具。ENVI 软件包含所有基本的遥感影像处理功能：校正、波段运算、分类对比增强、滤波、变换、边缘检测及制图输出功能。ENVI 软件的还有的特点在于高光谱遥感图像处理和波谱分析以及雷达图像处理。三、 Phot
15、oshopPhotoshop 软件不是专业的图像处理软件，但它具有较强的图像增强处理功能，包括图像的彩色合成、对比度调整等等。实习三 数据格式转换一、 说明图像、图形数据存储的格式有许多种。往往不同软件进行具体操作之前，需要将不通用的数据格式转换成其能打开的数据格式，以便进行下一步具体的操作。ERDAS IMAGINE 的数据输入输出功能，允许输入多种格式的数据供 IMAGINE 使用，同时允许将IMAGINE 文件转换成多种数据格式。二、 实习目的1 掌握常用的栅格图像及矢量数据的数据格式；2 学习数据输入输出中数据格式的相互转换的主要过程。三、 实习步骤数据输入输出： 常用或常见的栅格数据
16、和矢量数据格式ERDAS IMAGINE 的数据输入输出功能（ Import/Export） ，允许你输入多种格式的数据供 IMAGINE 使用，同时允许你将 IMAGINE 的文件转换成多种数据格式，几乎包括常用或常见的栅格数据和矢量数据格式，具体的数据格式都罗列在 IMAGINE 输入输出对话框中。 二进制图象数据输入单波段和多波段数据1）输入单波段数据首先需要将各波段依次输入，转换为 ERDAS IMAGINE 的.img 文件:第一步 打开输入输出对话框选择输入数据操作（Import） 、输入数据文件类型为普通的二进制（Generic Binary） 、选择输入数据媒体为文件（File
17、） 、确定输入文件路径和文件名、确定输出文件路径和文件名；第二步 设置参数数据格式（BSQ 或 BIL 或其他） 、数据类型、图象记录长度、头文件字节数、数据文件行数、列数、波段数量等第三步 输入单波段数据依次将多个波段数据全部输入2）组合多波段数据若干个单波段图象文件合成一个多波段图象文件：第一步 在 ERDAS IMAGINE 中要先打开“相应的对话框（“Image Iterpreter”“Utilities”“ Layer Stack” Layer Selection and Stacking 对话框第二步 在 Layer Selection and Stacking 对话框中，依次选择
18、并加载（Add）单波段图象第三步 将选择的多个波段图象组合成一幅多波段图象 TIFF 图象数据输入输出TIFF 图象数据是非常通用的图象文件格式，ERDAS IMAGINE 可以在打开图象文件时直接指定 TIFF 格式即可在视窗中显示 TIFF 图象；如果要利用其他模块对图象作进一步处理操作，依然需要将 TIFF 文件转换为 IMG 文件，只要在打开 TIFF 视窗中将 TIFF 文件另存为（Save as ） IMG 文件即可。同样可以将 ERDAS IMAGINE 中的 IMG 文件转换为 TIFF文件。 输出 JPEG 图象数据JPEG 图象数据是一种通用的图象文件格式。可利用 ERDA
19、S IMAGINE 的“Import/Export”模块或菜单命令将自己的 IMG 图象文件输出成 JPEG 图象文件。第二部分 遥感图像恢复处理实习四 图像分幅裁剪一、说明1 在实际工作中，经常需要根据研究工作范围对图像进行分幅裁剪，主要可分为两种类型：规则分幅裁剪和不规则分幅裁剪。2 规则分幅裁剪是指裁剪图像的边界范围是一个矩形，通过左上角和右下角两点的坐标就可确定图像的裁剪位置。3 不规则分幅裁剪是指裁剪图像的边界范围是个任意多边形，无法通过左上角和右下角两点的坐标确定图像的裁剪位置，而必须事先生成一个完整的闭合多边形区域，针对不同情况采用不同裁剪过程。二、实习目的1 掌握规则分幅裁剪的
20、主要过程；2 掌握不规则分幅裁剪的主要过程。三、实习步骤 规则分幅裁剪ERDAS 图标面板菜单条：MainData preparation 菜单 选择 Subset imagine打开 Subset imagine 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Data pre 图标打开 Data preparation 菜单选择Subset imagine打开 Subset imagine 对话框在 Subset imagine 对话框中需要设置一些参数，但总体上规则裁剪的裁剪范围是通过直接输入左上角点坐标（ULX、ULY）和右下角点坐标（LRX、LRY）定义的。此外还可应用查询框和应用感兴趣区域
21、（AOI）来定义裁剪范围。 不规则分幅裁剪不规则裁剪的裁剪边界范围可以是一个 AOI 多边形，也可以是 Arcinfo 的一个 Polygon Coverage，针对不同的情况采用不同的裁剪过程。1） AOI 多边形裁剪首先在视窗中打开需要裁剪的图像，并应用 AOI 工具绘制多边形 AOI，可以将多边形保存在文件中（*.aoi） ，也可以暂时不退出视窗，将图像与 AOI 多边形保留在视窗中，然后：ERDAS 图标面板菜单条：MainData preparation 菜单 选择 Subset imagine打开 Subset imagine 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Data pr
22、e 图标打开 Data preparation 菜单选择Subset imagine打开 Subset imagine 对话框在 Subset imagine 对话框中需要设置的参数与规则裁剪时不太相同：在确定输入文件名称和输出文件名称后，应用 AOI 确定裁剪范围，即点击 AOI 按钮，打开选择 AOI 对话框，选择 AOI 的来源文件或视窗，确定后直接进入下一步，完成后执行裁剪。2） Arcinfo 多边形裁剪如果是按照行政区划或自然区划边界进行图像的分幅裁剪，往往是首先利用 Arcinfo或 ERDAS 的 Vector 模块绘制精确的边界多边形，然后以 Arcinfo 的 Polygo
23、n 为边界条件进行图像裁剪。第一步：将 Arcinfo 多边形转换成栅格图像文件ERDAS 图标面板菜单条：MainInterpreter 菜单UtilitiesVector to Raster打开 Vector to Raster 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标UtilitiesVector to Raster打开 Vector to Raster 对话框第二步：通过掩膜运算（Mask）实现图像不规则裁剪ERDAS 图标面板菜单条：MainInterpreter 菜单UtilitiesMask打开 Mask 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Int
24、erpreter 图标UtilitiesMask打开 Mask 对话框实习五 图像几何校正一、说明遥感图像的几何校正（Geometric Correction）是指从具有几何畸变的图像中消除畸变的过程。即建立遥感图像的象元坐标（图像坐标）与目标物的地理坐标（地图坐标）间的对应关系。图像几何校正的过程主要包括：2 确定校正方法通过图像中几何畸变的性质和可应用的进行几何校正的数据，确定进行几何校正的方法。主要是指系统性校正，即将与传感器构造有关的校准数据，入焦距等，以及传感器的位置、姿态等测量值代入到消除图像几何畸变的理论校正公式中进行几何校正。3 确定校正式主要指对图像的非系统性校正，利用控制点
25、的图像坐标和地图坐标的对应关系，近似地确定所给定图像坐标和应输出的地图坐标之间的坐标变换式。坐标变换式常用 1、2 次等角变换，2、3 次投影变换或高次多项式。坐标变换式的系数可通过控制点的图像坐标值和地图坐标值经最小二乘法求出。4 验证校正方法和校正式的精度检查几何畸变是否充分得到了校正，检查校正后的精度。当误差较大时，则调整校正式或对其中的参数进行修改。5 重采样和内插为使校正后的输出图像的配置与输入图像相对应，需根据几何畸变的校正式对输入图像进行重采样，其方法主要有两种，即：对输入图像的各象元点在变换后的输出图像坐标系的相应位置进行计算，将各项象元数据投影到该位置上；对输出图像的各象元在
26、输入图像坐标系的相应位置进行逆运算，求出该位置上的象元数据。由于经几何校正后，输出图像坐标的网格点所对应的输入图像坐标通常不是整数值，因此必须用输入图像周围点的象元值对所求点的象元值进行内插，用于几何校正的内插方法有：最邻近点内插法（NN：nearest neighbor） 、双线性内插法（BL：bi-linear ）和 3 次卷积内插法（CC ：cubic convolution） 。二、实习目的1 掌握遥感图像几何校正的主要过程；2 学习几何校正中控制点选择、方法选择等方法。三、实习步骤1 图像几何校正之前，首先对 ERDAS IMAGINE 图像几何校正过程中的几个普遍性问题介绍一下，这
27、里主要以资源卫星为主介绍：1） 图像几何校正途径（1） 通过数据预处理方式启动几何校正模块ERDAS 图标面板菜单条：MainData preparation 菜单Image Geometric Correction打开 Set Geo- Correction input File 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Data pre 图标Image Geometric Correction打开Set Geo- Correction input File 对话框在 Set Geo- Correction input File 对话框需要确定校正图像，有两种选择情况：其一：首先确定来自视窗；
28、其二：首先确定来自文件（2） 通过视窗栅格操作途径启动几何校正模块这种途径是首先在一个视窗中打开需要校正图像，然后在栅格操作菜单中启动几何校正模块。2） 几何校正模型ERDAS 提供图像几何校正计算模型有 7 种，其中，多项式变换（Polynomial）在卫星图像校正过程种应用较多。3） 几何校正采点模式ERDAS IMAGINE 系统提供 9 种控制点模式，仔细分析后可归纳为三大类：视窗采点模式（Viewer to Viewer） ，文件采点模式（File to Viewer ） ，地图采点模式（Map to Viewer） 。它们分别应用不同的情况：如果已经拥有需要校正图像区域的数字地图、
29、或经过校正的图像或注记图层的话，就可以应用第一种模式（视窗采点模式） ，直接以数字地图、或经过校正的图像、或注记图层作为地理参考，在另一视窗中打开相应的数据层，从中采集控制点。如果事先已经通过 GPS 测量、或摄影测量、或其他途径获得了控制点的坐标数据，并保存为 ERDAS IMAGINE 的控制点文件格式或 ASCII 数据文件的话，就应该调用第二种类型（文件采点模式） ，直接在数据文件中读取控制点坐标。如果前两种条件都不符合，只有硬拷贝的地图或图纸坐标作为参考的话，则只好采用第三种类型（地图采点模式） ，要么首先在地图上选点并量算坐标，然后通过键盘输入坐标数据；要么在地图上选点后，借助数字
30、化仪来采集控制点坐标。2 资源卫星图像校正的一般流程第一步：显示图像文件打开两个视窗，并将两个视窗平铺放置，然后分别打开需要校正的图像和作为地理参考的校正过的图像。第二步：启动校正模块根据前面介绍可采用两种方式启动几何校正模块。第三步：启动控制点工具根据前面介绍可选择采点模式，最后整个屏幕将自动变化进入控制点采集状态。第四步：采集地面控制点在图像几何校正过程中，采集控制点是一项非常重要和相当繁重的工作。需要有足够的耐心，要求寻找明显的地物特征点。第五步：采集地面检查点采集地面控制点为了用于计算，建立转换模型及多项式方程。采集地面检查点为了用于检验建立的转换方程的精度和实用性。第六步：计算转换模
31、型第七步：图像重采样第八步：保存几何校正模型第九步：检验校正结果实习六 图像拼接处理一、说明图象拼接处理是要将具有地理参考的若干相邻图象合并成一幅图象或一组图象，需要拼接的输入图象必须含有地图投影信息，或者说输入图象必须经过几何校正处理。虽然所有输入图象可以具有不同的投影类型、不同的像元大小，但必须具有相同的波段数。进行图象拼接时，需要确定一幅参考图象作为拼接图象的基准。决定拼接图像的对比度匹配以及输出图像的地图投影、象元大小。二、实习目的1. 理解图象拼接处理的含义2. 掌握图象拼接处理的方法和过程三、实习步骤第一步：启动图像拼接工具图像拼接处理工具可以通过下列两种方式启动：ERDAS 图标
32、面板菜单条：Main打开 Data preparation 菜单选择 Mosaic Images打开 Mosaic Tool 视窗ERDAS 图标面板工具条：点击 Data pre 图标打开 Data preparation 菜单选择Mosaic Images打开 Mosaic Tool 视窗第二步：加载 Mosaic 图像第三步：图像叠置组合第四步：图像匹配设置第五步：运行 Mosaic 工具第六步：退出 Mosaic 工具实习七 降噪、去条带及坏线处理一、说明为了随后的增强、配准及分析效果，具有较高的信噪比，先消除由于仪器及传输过程造成的噪声是必要的。以各种扫描方式成像的遥感图象由于在每个
33、波段使用多个检测器并排工作，这些检测器对电磁辐射的反应及电子装置的性能会有差异，使相邻的扫描线在亮度方面产生不协调，表现为条带，属于周期性噪声。某些图象上部分扫描线或线段的亮度值不反映地物的辐射，与上下的亮度截然不同，通常称为坏线。可用其上下相邻像元的亮度值的平均值进行消除二、实习目的1 了解图象降噪、去条带及坏线的含义2 掌握图象降噪、去条带及坏线的方法三、实习步骤1 降噪处理降噪处理是利用自适应滤波方法去除图像中的噪声，该技术在沿着边缘或平坦区域去除噪声的同时，可以很好地保持图像中一些微小的细节。ERDAS 图标面板菜单条：MainImages InterpreterRadiometric
34、 EnhancementNoise reductionNoise reduction 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标Radiometric EnhancementNoise reductionNoise reduction 对话框2 去条带处理去条带处理是针对 LANDSAT TM 图像扫描特点对其原始数据进行三次卷积处理，以达到去除扫描条带之目的。ERDAS 图标面板菜单条：MainImages InterpreterRadiometric EnhancementDestripe TM DataDestripe TM 对话框ERDAS 图标面板工具条：点
35、击 Interpreter 图标Radiometric EnhancementDestripe TM DataDestripe TM 对话框3 去坏线处理去除坏线操作就是要将原始扫描图像中的缺失扫描线（行或列） ，用相邻象元灰度值按照一定的计算方法予以替代，已达到去除坏线的目的。进行操作前，首先要确定图像中坏线的位置（行号或列号） ，可通过光标查询方法来确定。ERDAS 图标面板菜单条：MainImages InterpreterUtilitiesReplace Bad LinesReplace Bad Lines 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标Utili
36、tiesReplace Bad LinesReplace Bad Lines 对话框只要将坏线的位置准确的记录下来，并在去除坏线时准确输入即可。实习八 图像投影变换一、说明图像投影变换的目的在于将图像文件从一种地图投影类型转换到另一种投影类型，这种变换可以对单幅图像进行，也可以通过批处理向导对多幅图像进行。与图像几何校正过程种的投影变换相比，这种直接的投影可以避免多项式近似值的拟合，对于大范围图像的地理参考是非常有意义的。二、实习目的1 掌握图像投影变换的方法和过程三、实习步骤第一步：启动投影变换ERDAS 图标面板菜单条：MainData preparationReproject Image
37、sReproject Images 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Data pre 图标Reproject ImagesReproject Images 对话框ERDAS 图标面板菜单条：MainImages InterpreterUtilitiesReproject ImagesReproject Images 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标UtilitiesReproject ImagesReproject Images 对话框第二步：投影变换操作在 Reproject Images 对话框中设置各种参数以进行投影变换第三部分 遥感图像增强处
38、理实习九 遥感图像增强（）对比度变换一、说明遥感图像可以表示为数字图像，即表示为 f（x，y） ，它是以有序的数字反映地物或景观反射或发射电磁波的特征及其变化。通过对数字图像的处理和分析，可以判别出地物的属性及其分布。图像增强的目的是改善图像显示的质量，以利于图像信息的提取和识别。在方法上是通过突出重要信息，去除不重要或不必要的信息来实现。可以通过调整数字图像的直方图，进行象元亮度值之间的数字运算或数学变换达到图像增强的目的。直方图是以统计图的形式表示图像亮度值与象元数之间的关系。在二维坐标系中，横坐标代表图像象元亮度值，纵坐标代表每一亮度或亮度间隔的象元数占总象元数的百分比。直方图形态分布可
39、反映图像的质量。由于一幅遥感图像包含大量象元，其象元亮度值应符合统计分布规律，即假定象元亮度随机分布时，直方图应是正态分布。当直方图峰值偏向亮度坐标轴左侧或右侧时，说明图像偏暗或偏亮。其峰值过陡过窄，则表明图像高密度值过于集中。两者均表现为图像对比度较小，图像信息不清楚，图像质量较差。因此通过改变直方图形态可以改变图像质量。常用的图像增强的方法有：对比度变换、彩色增强、滤波等。本次实习主要是通过对比度变换来增强图像。对比度大，反映图像的亮度值变化范围大，目标地物被识别的可能性就大；反之，目标与背景难以区别，识别可能性就小。进行对比度扩展的主要方法有线性变换、非线性扩展、直方图调整等。1 线性变
40、换线性变换是图像增强最常用的方法。指变换函数为线性关系，如：g（x，y）af（x，y）+b式中，a，b 为待定的系数。由于判读目标与背景的关系比较复杂，常将函数考虑为将原图象的亮度值动态范围扩展至指定的范围或最大动态范围。方法如下：变换前图像的亮度范围 xa 为 a1 至 a2，变换后图像的亮度范围 xb 为 b1 至 b2。变换方程可写为： 21211212 ,axbba 则 112baxbxb通过方程式可以把图像中需要变换的任一 xa，变换成 xb。达到改善图像动态范围，提高质量的目的。调整 a1a2b1b2 四个参数，即改变变换直线的形态，可以产生不同的变换效果。若 a2a 1 b2b
41、1，亮度范围缩小，图像被压缩。当扩展范围为（0，255）时，是一种常规的处理方法，即线性拉伸。饱和点线性伸缩将使极值之间的象元值转化为具有相同输出类型的象元值。含饱和点的线性拉伸处理后的图像能够产生好的视觉显示效果，因为它将输出的象元值集中在非极值的（并且经常发生的）象元值中。使用饱和点线性伸缩选项，你可以指定一个象素百分比代替最高和最低类值。在典型情况中，图像的饱和度使用 2.55时，显示效果最佳。饱和点线性拉伸不能用于整数或实数数据。2 非线性变换非线性变换指采用非线性函数进行对比度扩展变换。常用方法有对数变换、指数变换和查表法等变换函数，其数学表达式： cyxafbyxgf1),(ep)
42、,(ln,式中，a，b，c 为可选择的控制参数，控制曲线的变化率、起点、截距等，增加变换的灵活性和动态范围的选择性。对数变换常用于扩展低亮度区（暗区） ，压缩高亮度区的对比度，以突出隐伏暗区的目标，或使暗区层次显示清晰。指数变换的效果则与对数变换相反，突出亮区而压制暗区。二者互为逆运算操作。查找表法是非线性的一种简单而有效的方法，即把亮度值的输入与输出间的变换关系列成表格，当输入某一已知值后，通过查表获得其对应的输出值。3 直方图调整直方图调整是使输入图像灰度直方图与所希望的直方图的形状一致而变换灰度值的方法。典型的直方图调整有直方图均衡化和直方图匹配。直方图均衡化是把原图象的直方图变换为灰度
43、值频率固定的直方图，使变换后的亮度级分布均匀，图像中等亮度区的对比度得到扩展，相应原图象中两端亮度区的对比度相对压缩。直方图匹配是将与正态分布形状相距较大的原图象的频率分布变换为正态分布。应注意是，若将与正态分布相差较大的原图象的频率分布勉强变换为正态分布，则因原图象的某一灰度的频率很高，变换成正态分布使其对应的灰度值的频率降低，造成对该部分的压缩而丢失重要的信息。在常用的遥感图像处理系统和各种商用图像处理系统中都有利用对比度变换的方法进行图像增强的模块。二、实习目的1 掌握图像线性拉伸的方法和过程；2 掌握图像非线性扩展的方法和过程；3 掌握图像直方图均衡化和直方图匹配的方法和过程。三、实习
44、步骤首先在打开的视窗中打开需要增强处理的图像，对其进行对比度调整的不同方法和过程如下：1 线性拉伸在视窗的栅格菜单（Raster）中对比度调整命令（Contrast）对应有：线性拉伸：视窗菜单条：RasterContrastGeneral ContrastGeneral Contrast 对话框选择 Linear 方式进行调整图像分段线性拉伸：RasterContrastGeneral ContrastPiecewise ContrastContrast Tool 对话框在 Contrast Tool 对话框中：Range Specification 栏目下的 Low、Middle、High
45、分别对应于低、中、高三段不同的亮度值范围，而 Select Color 栏目下的 Red、Green、Blue则分别对应于图像的红、绿、蓝三个波段。通过波段与亮度范围的选择组合，达到调整图像亮度与对比度的目的。2 非线性拉伸视窗菜单条：RasterContrastGeneral ContrastGeneral Contrast 对话框可选择多种非线性方式进行调整图像，如 Guassian、Gamma 等。3 直方图均衡化（实质上也是一种非线性拉伸）三种方式：视窗菜单条：RasterContrastGeneral ContrastGeneral Contrast 对话框可选择 Histogram
46、 Equalization 方式进行图像的直方图均衡化。ERDAS 图标面板菜单条：MainImages InterpreterRadiometric EnhancementHistogram EqualizationHistogram Equalization 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标Radiometric EnhancementHistogram EqualizationHistogram Equalization 对话框4 直方图匹配ERDAS 图标面板菜单条：MainImages InterpreterRadiometric Enhancem
47、entHistogram MatchHistogram Match 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标Radiometric EnhancementHistogram MatchHistogram Match 对话框5 查找表拉伸根据对查找表的定义，可实现线性拉伸、分段线性拉伸、非线性拉伸等处理。ERDAS 图标面板菜单条：MainImages InterpreterRadiometric EnhancementLUT stretchLUT stretch 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Interpreter 图标Radiometric Enhanc
48、ementLUT stretchLUT stretch 对话框实习十 遥感图像增强（）彩色合成一、说明人眼对黑白图像了亮度级的分辨能力仅有 1020 级左右，而对色彩和强度的分辨能力可达 100 多种。因此将黑白图像转换成彩色图像可使地物差别易于分辩。1 彩色合成：从多波段图像中选出三个波段分别赋予三原色进行合成。根据各波段的赋色不同，可以得到不同的彩色合成图像。2 伪彩色密度分割：将一幅图像的整个亮度值变量 L，按照一定量分割为若干等量间隔 L，每个间隔赋予一种颜色 Ck，以 Ck 控制成像系统的色彩显示，就可得到一幅伪彩色密度分割图像。3 多波段图像的彩色变换：三个以上的波段合成彩色图像4
49、 彩色增强：在一个输入像元的灰度级上分别进行三个独立的色变换，三种色变换分别为 R、G、B，然后把三个加色结果都加到彩色显示系统上的 R、G、B 电子枪上使得显示屏幕产生一个受到加色比例变换函数所调制的彩色合成图象。二、实习目的1 通过遥感图像处理软件中彩色合成演示，理解遥感图像彩色合成的基本原理；2 掌握选用不同合成方案产生不同的合成效果的方法，从而达到突出不同目标地物的目的；三、实习步骤假彩色合成主要步骤有：ERDAS 图标面板菜单条：MainImages InterpreterUtilitiesLayer StackLayer Selection and Stacking 对话框ERDAS 图标面板工具条：点击 Interp
