第三章 遙感光學(xué)基礎(chǔ)

第三章遙感光學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目標：1.了解亮度對比與顏色對比、顏色的性質(zhì)。2.理解孟賽爾顏色立體。3.掌握三原色、互補色，掌握加色法與減色法的基本原理。4.理解色度圖。5.了解黑白影像與彩色影像6.了解基本的光學(xué)增強處理方法。第三章遙感光學(xué)基礎(chǔ)重點和難點：重點：亮度對比與顏色對比、顏色的性質(zhì)、孟賽爾顏色立體、加色法與減色法、互補色與三原色、色度圖、光學(xué)增強處理。難點：顏色立體、色度圖。第一節(jié)顏色性質(zhì)與顏色立體一、光（0.38-0.76）和顏色：電磁輻射中能引起視覺反映的一定波長范圍的波段稱為可見光譜或可見輻射，簡稱光.

人對光的反應(yīng)是靠眼睛進行的

人眼對不同波長的光感覺是不同的

第一節(jié)顏色性質(zhì)與顏色立體一、光（0.38-0.76）和顏色：亮度對比:視場中對象與背景的亮度差與背景亮度之比。|L對象-L背景|C=L背景亮度對比主要用于單色黑白影像

第一節(jié)顏色性質(zhì)與顏色立體一、光（0.38-0.76）和顏色：顏色對比

在視場中，相鄰區(qū)域的不同顏色的相互影響叫做顏色對比。

在色度學(xué)中，當(dāng)兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色時，這兩種顏色稱為互補色，如黃和藍、紅和青、綠和品紅均為互補色。

第一節(jié)遙感的光學(xué)基礎(chǔ)1顏色視覺：顏色對比:在視場中，相鄰區(qū)域的不同顏色相互影響。色度學(xué)中，當(dāng)兩種顏色混合產(chǎn)生白色或灰色時，這兩種顏色稱為互補色

第一節(jié)顏色性質(zhì)與顏色立體2顏色的性質(zhì)

：顏色的性質(zhì)由明度（Lightness,強度,Intensity）、色調(diào)（Hue）、飽和度(Saturation)來描述。所有顏色都是對某段波長有選擇地反射而對其它波長吸收的結(jié)果.明度軸和顏色環(huán)第一節(jié)顏色性質(zhì)與顏色立體3.顏色立體：

為了形象地描述顏色特性之間的關(guān)系，通常用顏色立體來表現(xiàn)一種理想化的示意關(guān)系。第一節(jié)遙感的光學(xué)基礎(chǔ)孟賽爾(Munsell)顏色立體：用孟賽爾顏色立體模型表示顏色系統(tǒng)，使顏色的劃分更為標準化。

第一節(jié)遙感的光學(xué)基礎(chǔ)孟賽爾(Munsell)顏色立體：

最高色度的情況之下的孟塞爾顏色系統(tǒng)色相環(huán)第一節(jié)遙感的光學(xué)基礎(chǔ)孟賽爾(Munsell)顏色立體：

第二節(jié)加色法與減色法減法三原色

加法三原色

色光的合成顏料的合成3.2加色法與減色法一、三原色與加色法

⒈三原色：若三種色，其中任何一種色不能通過其它兩種混合相加產(chǎn)生，且按一定比例混合可形成各種色調(diào)的顏色，則稱這三種色為三原色。Δ最優(yōu)三原色：紅、綠、藍。Δ兩種原色等量疊加得到一種補色。（青、品紅、黃）Δ三原色等量疊加得到白光。3.2加色法與減色法一、三原色與加色法⒉互補色：如果兩種色光疊加后得到白光（黑光）或灰光，則稱這兩種色為互補色?；パa色色光互補色：兩種顏色混合產(chǎn)生白色。顏料互補色：兩種顏色混合產(chǎn)生黑色。色彩的混合——加色法Δ兩種原色等量疊加得到一種補色。（青、品紅、黃）Δ三原色等量疊加得到白光。Δ非互補色不等量疊加得到兩者之間的中間色。紅（多）＋綠（少）＝橙色紅（少）＋綠（多）＝黃綠色紅+綠=黃；綠+藍=青；藍+紅=品紅加色法彩色合成合成過程：根據(jù)加色法原理，制作成各種合成儀器，選用不同波段的正片或負片組合，進行彩色合成。合成儀法：是將不同波段的黑白透明片分別放入有紅、綠、藍濾光片的光學(xué)投影通道中精確配準和重疊，生成彩色影像的過程。分層暴光法：指利用彩色膠片具有的三層乳劑，使每一層乳劑依次暴光的方法。3.2加色法與減色法二、色度圖

即三原色混合規(guī)律以二維形式的表示。進行彩色合成舉例三、減色法——色彩的混合一般用于顏料的配制、彩色印刷、彩色相片的染印等。顏料的顏色是由于染料選擇性吸收了白光中的某些波長，反射出白光中未被吸收的色光而產(chǎn)生。黃＝白－藍＝紅＋綠＝黃青＝白－紅＝藍＋綠＝青

三種顏料等量混合，白光中的紅、綠、藍全部被吸收，所以呈現(xiàn)黑色§3.3黑白影像與彩色影像§3.3黑白影像與彩色影像偽彩色合成（增強）定義：把單波段灰度圖像中的不同灰度級按照特定的函數(shù)關(guān)系變換成彩色，然后進行彩色圖像顯示的方法，主要通過密度分割方法來實現(xiàn)。偽彩色增強是將一個波段或單一的黑白圖像變換為彩色圖像，從而把人眼不能區(qū)分的微小的灰度差別顯示為明顯的色彩差異，更便于解譯和提取有用信息。偽彩色增強的方法主要有以下三種：密度分割法、空間域灰度級－彩色變換、頻率域偽彩色增強真彩色合成（增強）彩色合成中選擇的波段的波長與紅綠藍的波長相同或者近似，那么得到的圖像的顏色與真彩色近似，這種合成方法成為真彩色合成。如TM波段賦予紅、綠、藍三色合成假彩色合成（變換）空間域灰度級：彩色變換是一種更為常用的、比密度分割更有效的假彩色增強法。它是根據(jù)色度學(xué)的原理，將原圖像的灰度分段經(jīng)過紅、綠、藍三種不同變換，變成三基色分量，然后用它們分別去控制彩色顯示器的紅、綠、藍電子槍，便可以在彩色顯示器的屏幕上合成一幅彩色圖像。彩色的含量由變換函數(shù)的形狀而定。模擬真彩色合成由于藍光容易受大氣中的氣溶膠的影響，有些傳感器舍棄了藍波段，因此通過彩色合成無法達到真彩色圖像?？梢酝ㄟ^某些形式的運算得到模擬的紅、綠、藍3個通道，然后通過彩色合成近似產(chǎn)生真彩色圖像?！?.3黑白影像與彩色影像一、黑白片感光原理

（1）感光：形成潛影中心。（2）顯影：曝光的鹵化銀還原成銀。（3）定影：將殘留在乳膠層中的鹵化銀去掉，形成負片（底片）。洗印相片時使光透過負片照在相紙上，經(jīng)過同樣的曝光、顯影、顯影形成正片，即影像?！?.3黑白影像與彩色影像二、彩色影像片生成原理：彩色攝影片合成原理感光材料是膠片（遙感中常用的膠片是全色片、天然彩色片、彩色紅外片等。它們的感光范圍各不相同。

）和印像紙的通稱。由感光乳劑層和片基組成。黑白片有單層感光乳劑，彩色片有三層感光乳劑?！?.3黑白影像與彩色影像感光材料的性能指標：（1）感光度：感光的快慢程度。（2）反差(感光材料的乳劑層上使影像表達出所攝物體各部分在光量方面差別的能力，稱為乳劑的反差，即黑白差。感光材料特性曲線的直線段斜率為反差系數(shù))：最大光學(xué)密度與最小光學(xué)密度之差。（3）分辨率：對景物細微部分的表現(xiàn)能力，用線對數(shù)(mm)表示。航攝選用感光度高、反差適中、有較高分辨率的感光材料。§3.3黑白影像與彩色影像二、彩色影像片生成原理

彩色紅外像片合成原理由地物反射的光線進入攝影機鏡頭，使彩色紅外感光底片產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，由該底片印出的像片稱為彩紅外像片。彩色紅外感光片有感綠、感紅和感紅外層。因此不受大氣散射藍光的影響，像片清晰度很高，適合城市航空攝影?！?.3黑白影像與彩色影像二、彩色影像片生成原理：彩色紅外像片合成原理在彩紅外航片上：植被在彩紅外像片上表現(xiàn)為不同程度的品紅到紅色。因為近紅外段的光譜反射率遠遠高于它在可見光波段的光譜反射率。水在彩紅外像片上表現(xiàn)為藍到青色(清水呈藍色，濁水呈青色)。城市呈現(xiàn)內(nèi)部有縱橫紋理的青色。公園、綠化帶呈品紅到紅色。濕地呈青色。干旱裸地和沙漠都呈黃色。雪和云都呈白色。彩紅外航攝像片生成原理§3.4遙感光學(xué)處理簡介一、利用加色法或減色法實現(xiàn)彩色合成：加色法：合成儀法、分層曝光法減色法：染印法、印刷法、重氮法等二、光學(xué)增強處理：改變對比度、顯示動態(tài)變化、邊緣突出、密度分層、專題提取等。三、光學(xué)信息處理：光柵濾波等（2）減色法彩色合成利用減色法原理使白光經(jīng)過多種乳劑或染料或濾色片透明片等而反射或透射出來的合成彩色是減色法彩色合成。染印法：是使用特別浮雕片、接收紙和沖顯染印藥制作彩色合成影像的方法。印刷法：是利用普通膠印設(shè)備，直接使用不同波段的遙感底片和黃、品、青三種油墨，經(jīng)分色、加網(wǎng)、制版，套印成彩色合成圖像。重氮法：是利用重氮鹽的化學(xué)反應(yīng)處理彩色單波段影像透明片的方法。光學(xué)增強處理相關(guān)掩膜處理方法：指對于幾何位置完全配準的原片,利用感光條件和攝影處理的差別,制成不同密度,不同反差的正片或負片,通過它們的各種不同疊加方案,改變原有影像的顯示效果,達到信息增強目的的方法。（1）改變對比度：使用兩張同波長同地區(qū)的負片（或正片）進行合成，一張反差適中，另一張反差較小，合成后反差一般加大，從而提高了對比度。（2）顯示動態(tài)變化：不同時相同一地區(qū)的正負片影像疊合掩膜，當(dāng)被疊合影像反差相同時，凡密度發(fā)生變化的部分就是動態(tài)變化的位置。這種方法又叫比值影像法。（3）邊緣突出：目的在于突出線性特征。先將兩張反差相同的正片和負片重合，配準后，再沿希望突出的線性特征的垂直方向錯位。這樣得到的底片或相片上會在線性位置產(chǎn)生黑白條的假陰影，產(chǎn)生立體感。光學(xué)信息處理（1）圖像的相加和相減光柵濾波法實現(xiàn)圖像的相加減：當(dāng)滿足：一，兩個圖像所發(fā)出的光波在空間重疊；二，兩個光波同位相或反位相。則可以實現(xiàn)圖像加減。原理：兩列光波相干涉而迭加，如果兩列光波在空間重疊并且同位相，則圖像相加。如果兩列光波在空間重疊且反相，則圖像相減。光學(xué)信息處理（2）遙感黑白影像的假彩色編碼