遙感圖像解譯過程

1、遙感圖像的預(yù)處理在遙感圖像的應(yīng)用之前，常常需要對遙感圖像進行一些必要的處理，如不同格式的遙感數(shù)據(jù)的輸入輸出處理、多波段彩色合成處理、遙感圖像的輻射校正處理、幾何校正處理、拼接處理、裁切處理等，這些都稱為遙感圖像的預(yù)處理。遙感數(shù)據(jù)的輸入輸出和多波段合成獲得遙感數(shù)據(jù)之后，利用遙感數(shù)據(jù)之前，首先需要把各種格式的原始遙感數(shù)據(jù)輸入到計算機中，轉(zhuǎn)換為各種遙感圖像處理軟件能夠識別的格式，才能夠進行下一步的應(yīng)用，這就需要對原始數(shù)據(jù)進行輸入輸出并轉(zhuǎn)換為所需要的格式。單波段的原始遙感數(shù)據(jù)合成為多波段的彩色遙感數(shù)據(jù)，因為人眼對彩色物體的分辨能力大大高于對黑白物體的分辨能力，彩色遙感圖像的信息量更大；而且利用多波段的

2、彩色遙感圖像，還可以進行三個不同波段的遙感圖像的彩色合成，以提高對不同地物的識別能力。彩色遙感影像要求選擇不少于3個波段的多光譜圖像，各波段的配準(zhǔn)誤差不大于0.2mm。遙感圖像的輻射校正由于傳感器本身的特性和大氣、地形因子以及其它各種生態(tài)環(huán)境因子的影響，使傳感器所接收的地物光譜反射信息，不能全部真實地反映圖同地物的特征，影響了圖像的識別精度，因此必須進行輻射校正，改進圖像質(zhì)量。輻射校正主要包括三個方面：傳感器的靈敏度特征引起的輻射誤差校正，如光學(xué)鏡頭的非均勻性引起的邊緣減光現(xiàn)象的校正、光電變換系統(tǒng)的靈敏度特性引起的輻射誤差校正等。光照條件的差異引起的輻射誤差校正，如太陽的高度角的不同引起的輻射

3、誤差校正、地面的傾斜引起的輻射誤差校正等。大氣的散射和吸收引起的輻射誤差校正等。圖像幾何校正幾何校正是指從具有幾何畸變的圖像中消除畸變的過程，也就是定量地確定圖像上像元坐標(biāo)與地理坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，即把數(shù)據(jù)投影到平面上，使之符合投影系統(tǒng)的過程。為了將所獲取的數(shù)據(jù)投影到理性的空間平面上產(chǎn)生精確的換算模型，需要借助一組地面控制點來進行幾何校正。控制點選擇應(yīng)均勻分布而且在影像圖與地形圖上都容易確定的同名地物點上。所選點位圖像清晰，在地形圖及圖像上均能正確識別和定位。如農(nóng)田林網(wǎng)的交叉點，小溝系上道路橋的兩端位置，小河流、渠的交叉點，道路交叉點，水庫壩上的拐角點等等。一般情況下，只要控制點選擇恰當(dāng)，定位準(zhǔn)確

4、，在各類型區(qū)的校正中，誤差多在1個像元以下。對全景圖像進行的校正，一般限于全景影像中的中間段，要使用6個以上校正控制點，中間兩個控制點上的余差應(yīng)不大于0.4mm。遙感圖像幾何校正的一般步驟：1）確定校正方法：根據(jù)遙感圖像幾何畸變的性質(zhì)和可用于校正的數(shù)據(jù)確定幾何校正的方法；2）確定校正公式：確定原始輸入圖像上的像點和幾何校正后的圖像上的像點之間的變換公式，并根據(jù)控制點等數(shù)據(jù)確定變換公式中的未知參數(shù)；3）驗證校正方法、校正公式的有效性：檢查幾何畸變能否得到充分的校正，探討校正公式的有效性。當(dāng)判斷為無效時，分析其原因，對新的校正公式進行探討，或?qū)πＵ兴玫臄?shù)據(jù)進行修改4）重采樣、內(nèi)插：對原始輸入圖

5、像進行重采樣，在重采樣中由于所計算的對應(yīng)位置的坐標(biāo)不是整數(shù)值，所以必須通過對周圍的像元值進行內(nèi)插來求出新的像元值，得到消除幾何畸變的圖像。遙感圖像的拼接在遙感圖像的應(yīng)用中，常常需要把研究區(qū)若干經(jīng)校正的單幅遙感圖像拼接起來。遙感圖像的拼接要求為：首先需要根據(jù)專業(yè)要求挑選合適的遙感數(shù)據(jù)，盡可能選擇成像時間和成像條件相近的遙感圖像相鄰圖像之間應(yīng)有不小于圖像寬度4%的重疊；要求相鄰的圖像的色調(diào)一致，圖像層次豐富、圖像清晰、色調(diào)均勻、反差適中。遙感圖像拼接之前要進行幾何校正，必須全部包含相同的地圖投影信息。拼接的圖像的像元大小可以不同，但必須具有相同的波段數(shù)。在進行遙感圖像拼接時，不同圖像的色調(diào)、灰度存

6、在差異，尤其當(dāng)兩幅相鄰圖像季節(jié)相差較大時，更為嚴(yán)重，這時必須對圖像進行色調(diào)調(diào)整。特別是在兩幅圖像的對接處，這種差異有時還比較明顯。為了消除兩幅圖像在拼接時的差異，有必要進行重疊區(qū)亮度的調(diào)整。重疊區(qū)亮度的確定常用的有三種方法。一是把兩幅圖像對應(yīng)像元的平均值作為重疊區(qū)像元點的亮度值；二是把兩幅圖像中最大的亮度值作為重疊區(qū)像元的亮度值；三是區(qū)兩幅圖像對應(yīng)像元值得線性加權(quán)和作為重疊區(qū)像元點的亮度值，對于第三種方法，為了使拼接效果更好，要盡可能使重疊部分最大。遙感圖像的裁切在處理遙感圖像時，經(jīng)常需要從原始的很大范圍的整景遙感圖像得到研究區(qū)的較小范圍的遙感圖像，這就是遙感圖像的裁切。遙感圖像的裁切包括規(guī)則

7、范圍的裁切和不規(guī)則范圍的裁切?，F(xiàn)在主要的遙感軟件中，都包含了遙感圖像裁切的功能。遙感圖像的增強處理有些遙感圖像的目視效果較差，例如對比度不夠、圖像模糊；有些圖像總體目視效果較好，對對所需要的信息，如邊緣部分或現(xiàn)狀地物不夠突出；有些圖像波段多數(shù)據(jù)量大，例如TM圖像，但各波段的信息量存在疑點的相關(guān)性，為進一步的處理造成困難。因此通過圖像增強技術(shù)，改善圖像質(zhì)量、提高圖像目視效果、突出所需要的信息、壓縮圖像數(shù)據(jù)量，為進一步的圖像分析判讀做好準(zhǔn)備。圖像增強的主要目的有：改變圖像的灰度等級，提高圖像對比度；消除邊緣和噪聲，平滑圖像；突出邊緣或線狀地物，銳化圖像；合成彩色圖像；壓縮圖像數(shù)據(jù)量，突出主要信息等

8、。圖像增強的主要內(nèi)容有：空間域增強、頻率域增強、彩色增強、多圖像代數(shù)運算、多光譜圖像增強等?？臻g域增強空間增強是有目的的突出圖像上的某些特征，如突出邊緣或線性地物；也可以有目的的去除某些地物，如抑制圖像上再獲取或傳輸過程中所產(chǎn)生的各種噪聲?？臻g增強的目的性很強，處理后的圖像從整體上可能與原圖像差異很大，但卻突出了需要的信息或消弱了不需要的信息，從而達到了增強的目的。頻率增強像元的灰度值隨位置變化的頻繁程度可以用頻率來表示，這是一種隨位置變化的空間頻率。在頻率域增強處理技術(shù)中，平滑主要是保留圖像的低頻率部分抑制高頻率部分，銳化則保留圖像的高頻部分而消弱低頻部分。彩色增強人的眼睛對灰度級的分辨能力

9、較差，正常人的眼睛只能分辨20級左右的灰度級，而對彩色的分辨能力遠遠超過對灰度級的分辨能力，達到對灰度級分辨能力的幾十倍以上。因此，將灰度值圖像變?yōu)椴噬珗D像以及進行各種彩色變換可以明顯改善圖像的可視性。彩色增強主要有以下幾種方法。偽彩色增強：偽彩色增強是把一幅黑白圖像的不同灰度按一定的函數(shù)關(guān)系變換為彩色，得到一幅彩色圖像的方法。黑白圖像經(jīng)過密度分割后，圖像的可分辨能力得到明顯提高，能準(zhǔn)確地區(qū)分出地物類別。假彩色增強：假彩色增強是彩色增強中最常用的一種方法，處理的對象是同一景物的多光譜圖像。對于多波段遙感圖像，選擇其中的某三個波段，分別賦予紅、綠、藍三種顏色，即可顯示和成的彩色圖像。在標(biāo)準(zhǔn)假彩色

10、圖像中，突出了植被、水體、城鄉(xiāng)、山區(qū)、平原等特征，地物類型信息豐富。彩色變換：遙感圖像處理系統(tǒng)中還經(jīng)常會用到IHS（亮度、色度、飽和度）模型，他表示的彩色與人眼看到的更為接近。RGB和IHS兩種色彩模式可以相互轉(zhuǎn)換，有些處理在某個彩色系統(tǒng)中可能更為方便。多圖像代數(shù)運算對于遙感多光譜圖像和經(jīng)過空間配準(zhǔn)的兩幅或多幅單波段遙感圖像，可以進行一系列的代數(shù)運算，從而達到某種增強的目的。以下是運算的主要幾種方法。加法運算：加法運算時把兩幅同樣大小的圖像對應(yīng)像元的灰度值相加，主要用于對同一區(qū)域的多幅圖像求平均，可以有效地減少圖像的加性隨機噪聲。差值運算：加法運算時把兩幅同樣大小的圖像對應(yīng)像元的灰度值相減。差

11、值圖像提供了不同波段或不同時相圖像間的差異信息，能用在動態(tài)監(jiān)測、運動目標(biāo)監(jiān)測與跟蹤、圖像背景消除及目標(biāo)識別等工作中。比值運算：比值運算是指兩個不同波段的圖像對應(yīng)的灰度值相除，使遙感圖像處理中常用的方法。這種算法對于增強和區(qū)分在不同波段上的比值差異較大的地物有明顯的效果。植被指數(shù)：根據(jù)地物光譜反射率的差異作比值運算可以突出圖像中植被的特征、提取植被類別或估算綠色生物量，通常能夠提取植被的算法稱為植被指數(shù)。圖像復(fù)合：不同傳感器獲取的同一地區(qū)的圖像，由于其波長范圍不同、幾何特性不同，分辨率不同等因素而具有不同的應(yīng)用特點圖像復(fù)合可以綜合不同傳感器圖像的優(yōu)點，大大提高圖像的應(yīng)用精度。多光譜增強多光譜增強

12、采用對對多光譜圖像進行線形變換的方法，減少各波段信息之間的冗余，達到保留主要信息，壓縮數(shù)據(jù)量，增強和提取更有目視解譯效果的新波段數(shù)據(jù)的目的。遙感圖像的分類圖像分類是根據(jù)遙感影像的光譜特征，對影像上所記錄的各種地物類別，借助于電子計算機自動進行識別和區(qū)分的方法，主要分為監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類兩種基本方法。1）監(jiān)督分類監(jiān)督分類比非監(jiān)督分類更多地要用戶來控制，常用于對研究區(qū)域比較了解的情況。在監(jiān)督分類過程中，首先選擇可以識別或者借助其它信息可以斷定其類型的像元建立模板，然后基于該模板使計算機系統(tǒng)自動識別具有相同特性的像元。對分類結(jié)果進行評價后在對模板進行修改，多次反復(fù)后建立一個比較準(zhǔn)確的模板，并在此基

13、礎(chǔ)上最終進行分類。監(jiān)督分類一般要進過以下幾個步驟：建立模板評價模板、確定初步分類結(jié)果、檢驗分類結(jié)果、分類后處理、分類特征統(tǒng)計、柵格矢量轉(zhuǎn)換。監(jiān)督分類示意圖如圖1：圖1監(jiān)督分類流程圖監(jiān)督分類法中常用的為最大似然分類法、最小距離法、平行六面體法、決策樹分類法。其中最大似然法是最為常用的分類方法之一；平行六面體法和決策樹分類法雖讓分類時間較短但總精度較最大似然為低。2)非監(jiān)督分類非監(jiān)督分類算法，完全按照像元的光譜特性進行統(tǒng)計分類，對分類區(qū)情況不了解時常使用這種方法。使用該方法時，原始圖像的所有波段都參與分類元算，分類結(jié)果往往是各類像元數(shù)大體等比例由于人為干預(yù)較少，非監(jiān)督分類過程的自動化程度較高。非監(jiān)督分類一般要經(jīng)過以下幾個步驟：初始分類、專題判別、分類合并、色彩確定、分類后處理、色彩重定義、柵格矢量轉(zhuǎn)換以及統(tǒng)計分析。非監(jiān)督分類示意圖如圖2：圖2非監(jiān)督分類流程圖3）遙感圖像分類后的處理無論監(jiān)督分類還是非監(jiān)督分類，都是按照圖像光譜特征進行聚類分析的，因此，都帶有一定的盲目性