遥感数字图像的预处理 主讲人：李璇琼

提纲： 一、数字图像的概念 二、遥感图像的拼接 三、遥感图像的裁剪 四、遥感图像的融合

一、数字图像的概念 1.数字图像：是指能够被计算机存储处理和使用的图像。 遥感数据的表示 1)模拟图像： 普通像片那样的灰度级及颜色连续变化的图像。

2）数字图像： 以数字形式表示的遥感影像。包括把模拟图像分割成同样形状的小单元，以各个小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作为该单元的亮度值进行数字化的图像。 3）图像数字化： 把前一部分的空间离散化处理叫采样（sampling），而后一部分的亮度值的离散化处理叫量化（quantization），以上两种过程结合起来叫图像的数字化。

2 数字图像的性质和特点 像素（像元）是遥感数字图像最基本的单位，是成像过程的采样点，也是计算机图像处理的最小单元。像素具有空间特征和属性特征。 像素的空间特征是指像素所处的空间位置，一般用像素中心点坐标（x , y)表示。像素的属性特征采用亮度值来表达，在不同波段上相同地点的亮度值可能是不同的，这是因为地物在不同波段上辐射电磁波的特征不同造成的。像素的属性特征采用亮度值来表达，由传感器探测到的地物电磁辐射强度决定。

像素有正像素(纯净像元)和混合像素（混合像元）之分。 正像素：像素内只包含一种地物。如水体，它的亮度值代表了水体的光谱特征。 混合像素：像素内包括两种或两种以上地物。如出苗不久的麦田，它的一个像素亮度位内包含麦苗和土壤的光谱特征。 数字图像的特点：便于计算机处理与分析；图像信息损失低；抽象性强。

3 遥感数字图像的表示方法 遥感数字图像以二维数组来表示。每个元素代表一个像素，像素的坐标位置隐含，由该元素在数组中的行列位置决定，元素的值表示传感器探测到像素对应面积上的目标地物的电磁辐射强度。 遥感图像按照波段数量分为: 二值数字图像：图像中每个像素由0或1构成，在计算机屏幕上表示为 黑白图像。一般是图像的中间处理结果。 单波段数字图像: 在某一波段范围工作的传感器获取的图像。 彩色数字图像: 由红、绿、蓝三个数字层构成的图像。 多波段数字图像：传感器从多个波段获取的图像。

多波段数字图像的三种数据格式 BSQ格式(Band sequential)：按波段顺序依次排列 BIP格式(Band interleaved by pixel)：每个像元按波段次序交叉排列。 BIL格式(Band interleaved by line)：逐行按波段次序排列

4 航空像片的数字化 空间采样：先确定空间采样间距，再将航空像片具有的连 续灰度信息转化为每行有m个单元，每列有n个单元的像素集合。 属性量化：可得到每个像元的数字模拟量，与航空像片中 对应位置上的灰度相对应。

二、遥感图像的拼接   1.图像拼接概述 在实际应用中，有时一幅影像不能完全覆盖研究区域，我们需要将多景影像进行拼接。图像拼接处理是要将具有地理参考的若干相邻图像合并成一幅图像或一组图像，需要拼接的输入图像必须含有地图投影信息，或者说输入图像必须经过几何校正处理。虽然所有输入图像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。进行图像拼接时，需要确定一幅参考图像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、像元大小。制作好一幅总体上比较均衡的拼接图像，一般要经历以下工作过程。

2.图像拼接步骤 1）准备工作 首先要根据研究对象和专业要求，挑选数据合适的遥感图像。在拼接是，应尽可能选择成像时间和成像条件接近的遥感影像，以减轻后续的色调调整工作。 2）预处理工作 主要包括： ① 辐射校正 ② 去条带和斑点 ③ 几何校正

3）确定实施方案 在进行多幅图像拼接时，拼接方案的确定是最为重要的，其好坏与否直接影响到工作时间和工作量。为此，需要首先确定标准像幅，一般位于研究区中央，其次确定拼接顺序，即以标准像幅为中心，由中央向四周逐步进行。 4）重叠区确定 遥感图像拼接工作的进行主要是基于相邻图像的重叠区。无论是色调调整，还是几何拼接，都是将重叠区作为基准进行的，其准确与否直接影响到拼接的效果。

5）色调调整 色调调整是遥感数字图像拼接技术中的一个重要环节。不同时相或者成像条件存在差异的图像，由于要拼接的图像辐射水平不一样，图像的亮度差异比较大，若不进行色调调整，拼接后的图像，即使几何位置很精确，也会由于色调不同，而不能够很好的满足应用。此外，成像时相和成像条件接近的图像，也会由于传感器的随机误差造成不同像幅的色调不一致，从而影响应用的效果。因此必须进行色调调整这一工作。

6）图像拼接 在重叠区已经确定和色调调整完毕后，即可对相邻图像进行拼接了。所谓拼接就是在相邻两幅图像的重叠区内找到一条接边线（剪切线），剪切线的质量直接影响拼接图像的效果。在拼接过程中，即使两幅图像进行色调调整，接缝处也有色调不一致，为此还需要在重叠区进行色调的平滑，这样才能够在拼接好的图像中无接缝存在。

三、遥感图像的裁剪 在实际工作中，我们经常会得到一幅覆盖较大范围的图像，而我们需要的数据只覆盖其中的一小部分。为节约磁盘存储空间，减少数据处理时间，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。

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。 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。

四、遥感图像的融合 在遥感应用中，有时会要求图像同时具有高空间分辨率和高光谱分辨率。然而，现在由于技术条件的限制，仪器很难提供这样的数据。解决这些问题的关键技术就是图像融合。 图像融合（Image Fusion）技术是指将多源信道所采集到的关于同一目标的图像经过一定的图像处理，提取各自信道的信息，最后综合成同一图像以供观察或进一步处理。

分辨率融合是针对不同空间分辨率的遥感图像的融合处理，使处理后的遥感图像既具有较好的空间分辨率，又具有多光谱特征，从而达到图像增强的目的。图像分辨率融合的关键是融合前两幅图像的配准以及处理过程中融合方法的选择。只有将不同空间分辨率的图像精确地进行配准，才可能得到满意的融合效果；而对于融合方法的选择，则取决于被融合图像的特征以及融合的目的，同时，需要对融合方法的原理有正确的认识。 Erdas分辨率融合有三种方法：主成分变换融合、乘积变换融合和比值变换融合。实验课我们将主要练习主成分变换的融合。

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