遙感原理與圖像處理課件

1、 第一章第一章 概述概述 1 1、遙感定義、遙感定義 遙感遙感（Remote SensingRemote Sensing）是非接觸遠(yuǎn)程獲取面狀圖像信息是非接觸遠(yuǎn)程獲取面狀圖像信息的技術(shù)手段。的技術(shù)手段。 這里強(qiáng)調(diào)非接觸，意為需要利用電磁波（光）作為信息獲這里強(qiáng)調(diào)非接觸，意為需要利用電磁波（光）作為信息獲 取手段，以區(qū)別與其它測(cè)試手段；取手段，以區(qū)別與其它測(cè)試手段； 遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程 以區(qū)別顯微鏡、以區(qū)別顯微鏡、X X光機(jī)、光機(jī)、CTCT掃描機(jī)；掃描機(jī)； 面狀圖象信息面狀圖象信息 以區(qū)別遙測(cè)；以區(qū)別遙測(cè)； 遙感的特點(diǎn)：遙感的特點(diǎn)： 大面積大面積 快速快速 分波段成象分波段成象 高精度數(shù)字成象高精度數(shù)字成

2、象 ( (見(jiàn)圖見(jiàn)圖) )IRS+TM IRS+TM 影像（影像（彩色）彩色） 大興農(nóng)田大興農(nóng)田1米幾何分辨率（IKONOS)影像顯示（彩色） 遙感發(fā)展歷史遙感發(fā)展歷史 遙感名詞起用于遙感名詞起用于20世紀(jì)世紀(jì)60年代，人造地球衛(wèi)星上天以后，又可追年代，人造地球衛(wèi)星上天以后，又可追溯到溯到20世紀(jì)世紀(jì)30年代年代 ， 航攝。航攝。2 2、遙感原理、遙感原理 光（電磁波）反射、輻射原理光（電磁波）反射、輻射原理 注意反射、輻射的區(qū)別：注意反射、輻射的區(qū)別： 反射是物體本體對(duì)外來(lái)光的作用；反射是物體本體對(duì)外來(lái)光的作用； 輻射是物體自身發(fā)射電磁波的特性。輻射是物體自身發(fā)射電磁波的特性。 光電、光化學(xué)原

3、理光電、光化學(xué)原理 光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)光轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 光電管光電管 光化學(xué)：光敏乳劑光化學(xué)：光敏乳劑 色度學(xué)色度學(xué) 投影原理投影原理 中心投影中心投影 斜距投影斜距投影 幾何光學(xué)幾何光學(xué) 運(yùn)動(dòng)學(xué)原理運(yùn)動(dòng)學(xué)原理 地球、衛(wèi)星或飛機(jī)存在著復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即成像裝置、被攝地球、衛(wèi)星或飛機(jī)存在著復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即成像裝置、被攝象物體都在作復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。象物體都在作復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。 圖像處理原理圖像處理原理 綜合以上原理、效應(yīng)，運(yùn)用光學(xué)機(jī)械儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)，處理綜合以上原理、效應(yīng)，運(yùn)用光學(xué)機(jī)械儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)，處理模擬影像模擬影像 （Analog ImageAnalog Image）與數(shù)字影像與數(shù)字影像（Digital

4、 ImageDigital Image），還有，還有其它一些技術(shù)，包括遙感平臺(tái)其它一些技術(shù)，包括遙感平臺(tái) 發(fā)射飛行控制技術(shù)、無(wú)線電通訊技術(shù)發(fā)射飛行控制技術(shù)、無(wú)線電通訊技術(shù) 。由以上遙感技術(shù)依賴的理化原理可看出：由以上遙感技術(shù)依賴的理化原理可看出： 遙感集成了當(dāng)代多門(mén)類高新技術(shù)和基礎(chǔ)數(shù)理知遙感集成了當(dāng)代多門(mén)類高新技術(shù)和基礎(chǔ)數(shù)理知識(shí)；識(shí)； 遙感發(fā)展受制于這些技術(shù)和基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。遙感發(fā)展受制于這些技術(shù)和基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。3 3、遙感組成部分、遙感組成部分 傳感器傳感器 （ Sensor Sensor ） 遙感平臺(tái)遙感平臺(tái) （ Platform of RS Platform of RS ） 地面控制系

5、統(tǒng)地面控制系統(tǒng) 圖像處理、解譯系統(tǒng)圖像處理、解譯系統(tǒng) 作為應(yīng)用人員，我們強(qiáng)調(diào)的是圖像處理與解譯。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，圖像處作為應(yīng)用人員，我們強(qiáng)調(diào)的是圖像處理與解譯。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，圖像處理、解譯離不開(kāi)理、解譯離不開(kāi) 地面調(diào)查與專業(yè)知識(shí)地面調(diào)查與專業(yè)知識(shí)。 4 4、遙感圖像獲取模型、遙感圖像獲取模型 太陽(yáng)光（太陽(yáng)光（Solar Light）或人造雷達(dá)電磁波）或人造雷達(dá)電磁波 大氣吸收、透射（折射）、散射大氣吸收、透射（折射）、散射 大氣自身輻射大氣自身輻射到達(dá)地面與地物作用，包括反射（散射）、吸收到達(dá)地面與地物作用，包括反射（散射）、吸收 地物輻射地物輻射大氣吸收、透射（折射）、散射大氣吸收、透射（折射）、散射 大

6、氣自身輻射大氣自身輻射 傳感器傳感器 傳感器噪聲傳感器噪聲圖像（數(shù)字或光學(xué)）圖像（數(shù)字或光學(xué)） 地面站接收地面站接收關(guān)于遙感工作模式的討論存在遙感影像噪聲大氣擾動(dòng)（折射率不穩(wěn)定）是影像變形的原因之一地物反射率的大小是決定對(duì)應(yīng)像元的灰度的主要因素遙感光源及傳感器與目標(biāo)地物的距離對(duì)影響質(zhì)量影響很大人的肉眼視覺(jué)與遙感工作模式是一樣的 基本概念：基本概念： 程輻射程輻射（Path radiance）: 遙感傳感器中接收到的入射光中，遙感傳感器中接收到的入射光中，除了在視場(chǎng)內(nèi)地表反射光和地面熱輻射外，大氣的散射與自身輻射除了在視場(chǎng)內(nèi)地表反射光和地面熱輻射外，大氣的散射與自身輻射的光也進(jìn)入傳感器，這部分的

7、光能量稱作程輻射。程輻射是背景噪的光也進(jìn)入傳感器，這部分的光能量稱作程輻射。程輻射是背景噪聲的主要來(lái)源。聲的主要來(lái)源。 天空光天空光（Skylight）: 大氣散射太陽(yáng)光后，由全天空射來(lái)的散大氣散射太陽(yáng)光后，由全天空射來(lái)的散射輻射到達(dá)地面的光為天空光。射輻射到達(dá)地面的光為天空光。太陽(yáng)高度角太陽(yáng)高度角 天空光天空光太陽(yáng)高度角為太陽(yáng)光入射角的余角太陽(yáng)高度角為太陽(yáng)光入射角的余角 （見(jiàn)右圖）（見(jiàn)右圖）角為太陽(yáng)光高度角角為太陽(yáng)光高度角角為太陽(yáng)光入射角角為太陽(yáng)光入射角太陽(yáng)光太陽(yáng)光地面法線地面法線 噪聲與信息數(shù)據(jù)噪聲與信息數(shù)據(jù) 信息訊號(hào)常常淹沒(méi)在噪聲之中信息訊號(hào)常常淹沒(méi)在噪聲之中 信息掩蓋與信息挖掘信息掩蓋

8、與信息挖掘 遙感圖像中有一類為顯性信息，如幾何位置、幾何形狀、亮遙感圖像中有一類為顯性信息，如幾何位置、幾何形狀、亮 度、光潔度等；度、光潔度等； 又有一類為隱性信息，如濕度、溫度、生物量、化學(xué)物質(zhì)含量。又有一類為隱性信息，如濕度、溫度、生物量、化學(xué)物質(zhì)含量。 所謂信息挖掘就是透過(guò)顯性信息數(shù)據(jù)，根據(jù)物理原理所謂信息挖掘就是透過(guò)顯性信息數(shù)據(jù)，根據(jù)物理原理 成像機(jī)理成像機(jī)理將隱性信息挖掘發(fā)現(xiàn)出來(lái)。將隱性信息挖掘發(fā)現(xiàn)出來(lái)。 5 5、遙感技術(shù)成像中的數(shù)據(jù)矛盾、遙感技術(shù)成像中的數(shù)據(jù)矛盾 幾何變形與幾何分辨幾何變形與幾何分辨 幾何變形原因：幾何變形原因： 大氣折射不穩(wěn)定大氣折射不穩(wěn)定 混合象元（與幾何分辨

9、率有關(guān)）混合象元（與幾何分辨率有關(guān)） 成象機(jī)制原因，包括地球曲面影響成象機(jī)制原因，包括地球曲面影響 遙感圖像處理的一個(gè)任務(wù)就是從這些幾何變形中將幾何數(shù)據(jù)遙感圖像處理的一個(gè)任務(wù)就是從這些幾何變形中將幾何數(shù)據(jù)提取出來(lái)，且保證一定的精度提取出來(lái)，且保證一定的精度 。 有限的遙感圖像數(shù)據(jù)與無(wú)限的信息需求有限的遙感圖像數(shù)據(jù)與無(wú)限的信息需求 遙感圖像不是唯一的地學(xué)信息源，遙感數(shù)據(jù)要與地學(xué)其它信息遙感圖像不是唯一的地學(xué)信息源，遙感數(shù)據(jù)要與地學(xué)其它信息數(shù)據(jù)相結(jié)合數(shù)據(jù)相結(jié)合 。 6、遙感分類、遙感分類 按機(jī)理劃分按機(jī)理劃分 遙感可分為被動(dòng)遙感與主動(dòng)遙感遙感可分為被動(dòng)遙感與主動(dòng)遙感 按應(yīng)用劃分可分為：按應(yīng)用劃分可

10、分為：地質(zhì)遙感、農(nóng)業(yè)遙感、軍用遙感、氣象遙地質(zhì)遙感、農(nóng)業(yè)遙感、軍用遙感、氣象遙感、海洋遙感、資源遙感等。感、海洋遙感、資源遙感等。 按遙感平臺(tái)劃分可分為按遙感平臺(tái)劃分可分為: : 航空遙感航空遙感 包括低空航模遙感包括低空航模遙感 （ 500 500米米 ） 中高度航空遙感中高度航空遙感 （ 500 500 3,0003,000米米 ） 高空航空遙感高空航空遙感 （ 3,000 3,000 10,00010,000米米 ） 航天飛機(jī)遙感航天飛機(jī)遙感 包括航天飛機(jī)、回收式衛(wèi)星，如我國(guó)尖兵包括航天飛機(jī)、回收式衛(wèi)星，如我國(guó)尖兵1 1號(hào)。號(hào)。 衛(wèi)星遙感衛(wèi)星遙感 地面遙感（雷達(dá)地面遙感車(chē)）地面遙感（雷達(dá)地面遙感車(chē)） 還可以按分辨率劃為高、中、低分辨率遙感還可以按分辨率劃為高、中、低分辨率遙感 按光（電磁波）波段劃分可分為：按光（電磁波）波段劃分可分為：（紫外）、可見(jiàn)光、紅外、（紫外）、可見(jiàn)光、紅外、微波微波精品課件精品課件！精品課件精品課件！7 7、遙感應(yīng)用（農(nóng)業(yè)資源環(huán)境領(lǐng)域）、遙感應(yīng)用（農(nóng)業(yè)資源環(huán)境