ERDAS遙感圖像處理技術(shù)和工具

1、ERDAS遙感圖像處理技術(shù)和工具四、圖像處理圖像增強地形分析實用工具圖像分類空間建模4.1 圖像增強目的采用一系列技術(shù)改善圖像的視覺效果，提高圖像的清晰度；將圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人或機器進行解譯和分析處理的形式。圖像增強不是以圖像保真度為原則，而是通過處理抑制一些無用的信息，增強人或機器對某些信息的辨別能力。 4.1 圖像增強空間增強處理輻射增強處理光譜增強處理高光譜工具傅里葉變換4.1 圖像增強空間增強處理輻射增強處理光譜增強處理高光譜工具傅里葉變換空間增強（Spatial Enhancement）利用像元自身及其周圍像元的灰度值進行運算，達到增強整個圖像的目的。卷積增強非定向邊緣增強聚焦

2、分析紋理分析自適應(yīng)濾波統(tǒng)計濾波分辯率融合銳化處理圖像空間增強處理卷積處理將整個像元分塊進行平均處理，用于改變圖像的空間頻域率特征圖像空間增強處理卷積處理卷積運算可看作是加權(quán)求和的過程，使用到的圖像區(qū)域中的每個像素分別于卷積核(權(quán)矩陣)的每個元素對應(yīng)相乘，所有乘積之和作為區(qū)域中心像素的新值。 R5 = R1G1 + R2G2 + R3G3 + R4G4 + R5G5 + R6G6 + R7G7 + R8G8 + R9G9 圖像空間增強處理卷積處理高通濾波圖像空間增強處理卷積處理低通濾波圖像空間增強處理卷積處理圖像空間增強處理卷積處理圖像空間增強處理非定向邊緣增強（NON-DIRECTIONAL

3、EDGE ） 應(yīng)用兩個非常通用的濾波器（Sobel 濾波器和Prewitt 濾波器），首先通過兩個正交卷積算子（Horizontal 算子和 Vertical 算子）分別對遙感圖像進行邊緣探測，然后將兩個正交結(jié)果進行平均化處理。圖像空間增強處理聚焦分析（Focus） 取領(lǐng)域內(nèi)所有像元的和、最大值、最小值、均值、中值、標準差等作為新像元的值，以達到圖像增強的目的圖像空間增強處理紋理分析（TEXTURE ）在一定的窗口內(nèi)進行二次變異分析或三次非對稱分析,使圖像的紋理結(jié)構(gòu)得到增強圖像空間增強處理銳化增強 對圖像進行卷積濾波處理（高通濾波），加強圖像中的邊緣和灰度變化突出部分，使整景圖像的亮度得到增強

4、而不使其專題內(nèi)容發(fā)生變化。圖像空間增強處理分辨率融合圖像空間增強處理分辨率融合 (Resolution Merge )對不同空間分辨率遙感圖像的融合處理,使融合后的遙感圖像既具有較好空間分辨率,又具有多光譜特性,從而達到圖像增強的目的.圖像空間增強處理分辨率融合Multiplicative highlighting urban features Principal Component PC1 替換PanBrovey Transform 圖像空間增強處理HPF分辨率融合圖像空間增強處理小波融合圖像空間增強處理小波分辨率融合4.1 圖像增強空間增強處理輻射增強處理光譜增強處理高光譜工具傅里葉變換圖

5、像輻射增強處理輻射增強（Radiometric Enhance-ment）技術(shù)是對單個像元的灰度值進行變換達到圖像增強的目的。 查找表拉伸直方圖均衡化直方圖匹配亮度反轉(zhuǎn)去霾處理降噪處理去條帶處理輻射增強查找表拉伸 遙感圖像對比度拉伸的總和，是通過修改圖像查找表（lookup table）使輸出圖像發(fā)生變化。圖像輻射增強處理直方圖均衡化對圖像進行非線性拉伸，重新分配圖像像元值，使一定灰度范圍內(nèi)像元的數(shù)量大致相等；這樣，原來直方圖中間的峰頂部分對對比度得到增強，而兩側(cè)的谷底部分對比度降低，輸出圖像的直方圖是一較平的分段直方圖，如果輸出數(shù)據(jù)分段值較小，會產(chǎn)生粗分類的視覺效果。圖像輻射增強處理直方圖均

6、衡化圖像輻射增強處理直方圖匹配直方圖匹配又稱直方圖規(guī)定化，是把原圖像的直方圖變換為某種指定形態(tài)的直方圖或某一參考圖像的直方圖，然后按照已知直方圖調(diào)整原圖像各像元的灰度值，最后得到一幅直方圖匹配的圖像。直方圖匹配對在不同時間獲取的同一地區(qū)或鄰接地區(qū)的圖像，或者由于太陽角度或大氣影響引起差異的圖像很有用，特別是圖像鑲嵌或變化檢測。圖像輻射增強處理去霾處理-TMTC 變換去條帶處理-TM降噪處理preserves the subtle details in an image, such as thin lines, while removing noise along edges and in fl

7、at areas 4.1 圖像增強空間增強處理輻射增強處理光譜增強處理高光譜工具傅里葉變換圖像光譜增強處理基于多波段數(shù)據(jù)對每個像元的灰度值進行變換，達到圖像增強的目的。主成份變換主成份逆變換去相關(guān)拉伸纓穗變換色彩變換色彩逆變換指數(shù)計算自然色彩變換圖像光譜增強處理主成分變換PCA一種常用的數(shù)據(jù)壓縮方法，可以將具有相關(guān)性的多波段數(shù)據(jù)壓縮到完全獨立的較少的幾個波段上，使圖像數(shù)據(jù)更容易解譯。圖像光譜增強處理主成份逆變換將經(jīng)過主成分變化獲得的圖像重新恢復(fù)到RGB彩色空間，應(yīng)用時，輸入的圖像必須是由主成分變換得到的圖像，而且必須有當時的特征矩陣參與變化。圖像光譜增強處理纓穗變換針對植物學(xué)所關(guān)心的植被特征，

8、對原始多波段圖像數(shù)據(jù)進行空間旋轉(zhuǎn)，獲得具有物理意義的亮度、綠度、濕度等分量。根據(jù)經(jīng)驗確定的變換矩陣將圖像投影綜合變換到三維空間，其立體形態(tài)形似帶纓穗的帽子，變換后能看到穗帽的最大剖面，充分反映植物生長枯萎程度和其它景物變化程度的一種線性特征變換的圖像處理方法。 穗帽變換能夠較好的分離土壤和植被，但一個缺點是她依賴于傳感器（主要是波段），因此其轉(zhuǎn)換系數(shù)對每種遙感器是不同的。 圖像光譜增強處理色彩變換（RGB to IHS ）將遙感圖像從紅綠藍三種顏色組成的彩色空間轉(zhuǎn)換到以亮度(I)、色度(H)、飽和度(S)作為定位參數(shù)的彩色空間。圖像光譜增強處理色彩變換（RGB to IHS ）圖像光譜增強處理

9、指數(shù)運算圖像光譜增強處理自然色變換模擬自然色彩對多波段數(shù)據(jù)進行變換，輸出自然色彩圖像。變換過程中關(guān)鍵是三個輸入波段光譜范圍的確定，三個波段依次是近紅外，紅，綠。4.1 圖像增強空間增強處理輻射增強處理光譜增強處理高光譜工具傅里葉變換高光譜工具通過補償大氣對光譜的混淆來增強圖像。自動相對反射自動對數(shù)殘差歸一化處理內(nèi)部平均相對反射對數(shù)殘差數(shù)值調(diào)整光譜均值像元均值信噪比高光譜工具歸一化將每個像元的光譜值統(tǒng)一到整體平均亮度的水平，以消除或盡量減少反照率變化和地形影響所造成的差異。波段間均值 M總體均值 MM權(quán)重W=M/MM$n6 * $n1l高光譜工具相對平均反射率 整景圖像的平均光譜值去除每個像元的

10、光譜值來計算相對反射值。高光譜工具相對平均反射率波段均值高光譜工具對數(shù)殘差通過對每個像元的反射值進行歸一化處理，使所有波段的基本能量都還原為，來提取原始反射值中的吸收特征值，從而校正由于大氣吸收、儀器系統(tǒng)誤差變化及兩像元之間的亮度差異而引起的畸變。高光譜工具信噪比對圖像進行3*3移動窗口處理首先分別計算每個像元的平均值和標準差；然后以平均值和標準差之比來計算每個像元的信噪比；最后對信噪比進行拉伸輸出信噪比圖像，用于評價圖像各波段的可利用程度。4.1 圖像增強空間增強處理輻射增強處理光譜增強處理高光譜工具傅里葉變換傅里葉變換一種正交變換，可以將圖像從空間域轉(zhuǎn)換到頻率域。它不僅能把空間域中復(fù)雜的卷

11、積運算轉(zhuǎn)化為頻率域中的乘積運算，還能在頻率域中簡單而有效地實現(xiàn)增強處理和進行特征抽取。主要用于消除周期性噪聲，傳感器異常引起的規(guī)則性錯誤。傅立葉變換傅立葉逆變換傅立葉顯示變換周期噪聲去除同態(tài)濾波濾波半徑，低通濾波，圓外的區(qū)域被處理；高通濾波，圓內(nèi)的區(qū)域被處理。傅里葉變換低通濾波傅里葉變換傅立葉逆變換傅里葉變換高通濾波傅里葉變換契形濾波傅里葉變換組合濾波傅里葉變換濾波效果傅里葉變換顯示變換傅里葉圖像變?yōu)镋RDAS圖像傅里葉變換周期噪聲去除通過傅里葉變化消除遙感圖像中諸如條帶等周期性噪聲傅里葉變換同態(tài)濾波 應(yīng)用照度/反射率模型對遙感圖像進行濾波處理。將像元灰度值看作是照度和反射率兩個組份的產(chǎn)物。由

12、于照度相對變化很小，可以看作是圖像的低頻成份，而反射率則是高頻成份。通過分別處理照度和反射率對像元灰度值的影響，達到揭示陰影區(qū)細節(jié)特征的目的。4.2 地形分析坡度分析坡向分析高程分帶地形陰影地形渲染地形校正處理柵格等高線可視域分析浮雕生成DEM高程單位轉(zhuǎn)換地形分析-坡度分析 圖像必須具有投影地理坐標，而且高程數(shù)據(jù)以及其單位必須是已知的。地形分析-坡向分析 正北方方向按順時針的方向角地形分析-高程分帶分帶數(shù)地形分析-地形陰影太陽高度角太陽方位角環(huán)境光照度太陽光照射地表的陰影。根據(jù)假想照明光源對地表的每個計算單元計算照明值，照射到的地方是可見的，未能照射的地方是不可見的。地形分析-地形渲染獲得一個

13、地理區(qū)域的拓撲關(guān)系和太陽的具體位置，繪制出該區(qū)域內(nèi)某一場景之上，直接反射到地面點的光束圖，使得可以更加直觀地在彩色圖上觀察地貌。地形分析-地形校正處理 應(yīng)用朗伯體反射模型來部分消除地形對遙感影像的影響。地形分析-柵格等高線地形分析-可視域分析方位角海拔高度相對地面高度搜索范圍視場地形分析-浮雕生成借助DEM和遙感影像數(shù)據(jù)，輸出的彩色浮雕模擬圖。浮雕圖是通過拉伸（變化）某一波段的圖像生成。地形分析-DEM高程單位轉(zhuǎn)換實用工具 變化檢測 函數(shù)分析 運算分析 色彩聚類 高級色彩聚類 專題圖付色 數(shù)值調(diào)整 圖像淹膜 圖像降級 去除壞道 矢量轉(zhuǎn)柵格 專題圖轉(zhuǎn)RGB 形態(tài)學(xué)運算實用工具-變化檢測亮度高：正

14、變化區(qū)域亮度低：負變化區(qū)域?qū)嵱霉ぞ?函數(shù)分析實用工具-運算分析 提供加、減、乘、除、冪、模等運算功能實用工具-色彩聚類 用數(shù)據(jù)分類與壓縮技術(shù)對圖像進行非監(jiān)督分類，將RGB三個波段圖像壓縮為單波段圖像。聚類后原圖像實用工具-高級色彩聚類實用工具-專題圖付色實用工具-數(shù)值調(diào)整調(diào)整輸入圖像的灰度值范圍實用工具-圖像淹膜實用工具-圖像降級實用工具-去除壞道實用工具-矢量轉(zhuǎn)柵格實用工具-專題圖轉(zhuǎn)RGB 單波段專題圖，轉(zhuǎn)換為三波段的RGB圖，保持色調(diào)不變， 可用于多幅地圖掃描后，轉(zhuǎn)換為RGB圖，拼接后仍能保持色調(diào)、屬性值不變實用工具-形態(tài)學(xué)運算原圖像處理后分類后處理聚類分析（Clump）通過分類專題圖像計

15、算每個分類圖斑的面積、記錄相鄰區(qū)域中最大圖斑面積的分類值等操作，產(chǎn)生一個Clump類組輸出圖像，其中每個圖斑都包含Clump類組屬性；該圖像是一個中間文件，用于進行下一步處理。分類后處理過濾分析（Sieve） 對經(jīng)Clump處理后的Clump類組進行處理，按照定義的數(shù)值大小，刪除Clump圖像中較小的類組圖斑，并給所有小圖斑賦予新的屬性值0 。分類后處理去除分析（Eliminate ）刪除原始分類圖像中的小圖斑或Clump聚類圖像中的小Clump類組，與Sieve命令不同，Eliminate將刪除的小圖斑合并到相鄰的最大的分類當中，而且如果輸入影像是Clump聚類影像，經(jīng)過去除處理后，將分類圖斑的屬性值自動恢復(fù)為Clump處理前的原始分類編碼，即結(jié)果是簡化的分類影像。 分類后處理手工修正GIS分析鄰域分析 主要針對分類專題圖，采用類似卷積濾波的方法對圖像分類值進行多種分析，每個像元的值都參與定義的鄰域范圍和分析函數(shù)進行的分析，最終鄰域中心像元的值將被分析的結(jié)果所取代。原分類圖處理后分類圖GIS分析周長計算針對clump聚類的專題圖計算每個類別的周長?？梢杂嬎銔u狀多邊形周長的總和以及每個聚類組中島狀多邊形的數(shù)量。GIS分析查找分析 輸入的分類專題圖或矢量圖進行鄰近分析，產(chǎn)生一個新的輸出柵格文件。6