第4章遥感图像处理.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/9/29,#,第,4,章 遥感图像处理,4.1,光学原理与光学处理,4.2,数字图像的校正,4.3,数字图像增强,4.4,多源信息复合,光学辐射：可见光波段、紫外、红外波段来自于原子和分子的发光辐射，成为光学辐射。,紫外线使眼睛产生疼痛感，红外线产生灼热感，都不会使人的视觉产生如颜色、形状等的视觉印象。,严格的说，只有能够被眼睛感觉到的、并产生视觉现象的辐射才是可见辐射或可见光，简称光。,4.1,光学原理与光学处理,1,、颜色视觉,2,、加色法与减色法,3,、光学增强处理,颜色视觉,物体的颜色取决于：,发光体：发出光所具有的波长,非发光体：对可见光各波段的吸收、反射和透射,不透明地物：对可风见光的吸收和反射,物体对可见光的各波段具有选择性的吸收和反射，则产生了彩色,物体对可见光的各波段不具有选择性的吸收的反射，即对各波段具有等量吸收和反射，则产生非彩色,所有颜色都是对某段波长有选择的反射而对其它波段吸收的结果。,颜色视觉,1,、亮度对比和颜色对比,亮度对比（对象相对于背景的明亮程度）,是视场中对象与背景的亮度差与背景亮度之比。记作：,C,|,L,对象,L,背景,|/,L,背景,。选择适宜的对象及背景亮度，可以提高对比，从而提高视觉效果。在遥感影像中，亮度对比主要用于单色黑白影像。,颜色视觉,颜色对比,在视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色对比。颜色的对比受视觉的影响很大。在两种颜色的边界，对比现象更为明显。,两种颜色相互影响的结果，使每种颜色会向其影响色的补色变化。,颜色视觉,2,、颜色的性质,明度(,Luminance),：,色彩的相对明暗，指的是接收到光的物理表面的反射程度，实为人眼对光源或物体明亮程度的感觉。,物体反射率越高，明度越高（色彩越明亮）,光源亮度越大，明度越高,明度不等于亮度。根据光度学的概念，亮度是可以用光度计测量的、与人视觉无关的客观数值，而明度则是颜色的亮度在人们视觉上的反映，明度是从感觉上来说明颜色性质的。,颜色视觉,2,、颜色的性质,色调(,Hue),：,是色彩彼此相互区分的特性。可见光谱段的不同波长刺激人眼产生了红橙黄绿青蓝紫等彩色的感觉。多数情况下刺激人眼的光波不是单一的波长，而常常是一些波长的组合，对于光源，则是不同波长的亮度组合，对于反射物体是不同反射率的不同波长的组合，共同刺激人眼产生组合后的颜色感觉。,物体的色调决定于物体向外辐射的光谱组成，,不透明物体的颜色是怎么来的呢,?,是因为物体对照射在物体上的光产生选择性反射，如对,0.6,以上的波长反射率很高，则物体看起来是红色，如果物体反射,0.5,左右的辐射，这一物体看起来是绿色。所有颜色都使对某段波长有选择地反射而对其他波长吸收的结果。,颜色视觉,2,、颜色的性质,饱和度,(Saturation),：,是彩色纯洁的程度。即光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。对于光源：若发出的若是单色光就是最饱和的彩色，如激光。各种光谱色都是饱和色。对于物体颜色，如果物体对反射具有很高的选择性，只反射很窄的的波段则饱和度高。若光源或物体反射光在某波段中混有许多其他的波长的光或混有白光，则饱和度变低。白光成分过大时，彩色消失成白光。,物体色的饱和度取决于该物体表面选择性反射光谱辐射能力。物体对光谱某一较窄波段的反射率高，而对其它波长的反射率很低或没有反射，则表明它有很高的选择性反射的能力，这一颜色的饱和度就高。如下图，分光反射率曲线,A,比曲线,B,显示的颜色饱和度高。,明度、色调、饱和度关系,饱和度为零时色调无意义。,亮度为零时饱和度、色调均无意义。,饱 和 度,色 调,亮 度,最大明度,最小明度,颜色视觉,3,、颜色立体,颜色的三个属性在某种意义上是各自独立的，但在另外意义上又是互相制约的。一个颜色的某一个属性发生了改变，那么，这个颜色必然要发生改变。为了便于理解颜色三特征的相互关系，可用颜色立体来表示一种理想化的示意关系。,孟塞尔颜色立体，使颜色的划分更为标准化。,中央轴代表无彩色的明度等级。,水平坡面上是色调。,颜色离开中央轴的水平距离代表饱和度的变化。,任何颜色在孟塞尔系统中都可以用三个坐标值：色调、明度和饱和度表示。,孟塞尔颜色立体,:,世界上使用最广泛的颜色系统，有物理样品集。,孟塞尔色相：10个色调区，每个区10等份，中间(5)为主色系色相；孟塞尔光值（明度）：11级0-10。孟塞尔彩度：到中心的距离26级。,加色法与减色法,1,、颜色相加原理,互补色：,若两种颜色混合产生白色或灰色，这两种颜色就称为互补色。如：黄和蓝、红与青、绿与品红均互为互补色。,三原色：,分析各种颜色可以找到三种颜色，其中的任一颜色都不能由其余颜色（两种）混合相加产生，这三种颜色可以按一定的比例混合形成各种色调的颜色。则称之为三原色。实验证明：红、绿、蓝三种颜色是最优的三原色。混合后的颜色只是视觉上效果上的颜色，已完全失去了颜色的光谱意义。,加色法,大圆颜色代表色光的三原色。两圆相交的的部分为两种色光等量相加的混合颜色，显然是第三种颜色的补色；即,红,+,绿黄；红,+,蓝品红；蓝,+,绿青。黄、品红、青称为补色（光）。,三圆相交的部分是三种颜色等量相加的结果，一定是白色。即：,红,+,绿,+,蓝白（光）。,非互补色（光）,不等量相加混合，产生不同的中间色（光）,，如：红（多）,+,绿（少）橙；红（少）,+,绿（多）黄绿等。,加色法示意图,返回,加色法与减色法,2,、色度图,色度图可以粗略推算两种颜色相混合得到的中间色，,M,和,N,两种颜色按照一定比例合成，一定能得到,MN,连线上的中间色,K,（只要比例合适，,MN,上其他的点也可得到）,连接,C,点与色度图曲线内的一点，可得该点的光谱，例如连接,C,与,K,，可得,K,点的光谱色,(0.573um),该点距离,C,点的远近反映了,C,点的饱和度,过,C,点的直线与边缘交于两个点，则两个点对应的颜色一定是互补色，两者混合可产生白光。,从红到紫是可见光谱上存在的颜色，每种颜色对应一个波长值，是,光谱色,。,有时刺激人眼的光波不是单一波长，而是,一些波长的组合,，也可构成一些颜色，但它们找不到对应的波长值，不叫光谱色,。,弧形曲线上每一点代表一种波长和光谱颜色，曲线包围的部分及直线部分代表,非光谱色,。,3,、减色法,实际生活中，除了利用颜色相加原理形成颜色的混合外，还常常利用颜色的减法混合。例如遥感里常用的色彩摄影、彩色印刷等都是颜色法的原理。,自己发光的设备生成的色彩,，例如：电视机和计算机的监视器，是通过把三种基本颜色：,RGB,混合在一起，产生色彩，但,印刷品和漆品,，通过吸收一定波长的光，反射其它的光来形成色彩。,颜色相减原理,减色法,是从自然光（白光）中，减去一种或二种基色光而生成色彩的方法。,颜料本身的色彩是由于本身选择性地吸收了入射自然光中一定波长的光，反射出未被吸收的色光而呈现出本身的色彩。,例如，黄色颜料是由于本身吸收了自然光中的蓝色光，反射出未被吸收的红光和绿光叠加混合的结果；品红颜料是由于吸收了自然光中的绿光，反射出红光和蓝光相加的结果；同样，青颜料是由于吸收了自然光中的红光成分，反射蓝光与绿光的结果。,加色法与减色法,减色法,白色的光是由三原色,100%,混合成的。减掉红色生成青色,(,蓝和绿的混合,),；减掉绿色生成品红,(,红和蓝的混合,),，减掉蓝色生成黄色,(,红和绿的混合,),。,喷漆或染色是通过减色法来生成颜色的。,当染料或颜料吸收了红色，并且反射了绿色和蓝色的光，我们看到的是青色,(Cyan),；,当它吸收了绿色，反射了红色和蓝色，我们看到的品红,(Magenta),；,当它吸收了蓝色，反射了红色和绿色时，我们看到的是黄色,(Yellow),。,青色、品红和黄色,是用于相减法混合的三种基本颜色。,CMY,（减法三原色）,减法三原色：,指加法三原色的补色，即黄、品红和青色。,用白光由红、绿、蓝三色组成这种理想模型来理解，可以认为黄色，是减去蓝色的的红绿组合；同样地，品红色是减去绿色的红蓝组合，青色是减去红色的蓝绿组合。这样，,黄、品红、青,便是减色法的三原色。,将彩色涂料的三色叠加时，由于光线依次通过减红、减绿、减蓝层就成黑色。只有当涂料浓度不够，减色不彻底时才会出现灰白色，但这仍是减色法而不是加色法。,用白光由红、绿、蓝三色组成这种理想模型来理解，可以认为黄色，是减去蓝色的的红绿组合；同样地，品红色是减去绿色的红蓝组合，青色是减去红色的蓝绿组合。这样，,黄、品红、青,便是减色法的三原色。,颜色相加和相减区别,相减混合,相加混合,彩色合成,加色法彩色合成,减色法彩色合成,光学增强处理,相关掩膜处理,改变对比度,显示动态变化,边缘增强,4.1.3,光学增强处理,加色法,彩色合成,合成仪法：将不同波段的黑白透明片分别装入有红、绿、蓝滤光片的通道中进行精确配准和重叠，生成彩色影像的过程。,分层曝光法：利用彩色胶片具有的三层乳剂，使每一层乳剂依次曝光的,方法。,加色法,（一）,合成仪法,：,将不同波段的黑白透明片,分别放入有红、绿、蓝滤,光片的光学投影通道中精,确配准和重叠，生成彩色,影像的方法。,分层曝光法：,利用彩色胶片具有的三层,乳剂，使每一层乳剂依次,曝光的方法。,采用单通道投影仪或放大机，,每次放入一个波段的透明片，,依次使用红、绿、蓝滤光片，,分三次或更多次对胶片或相,纸曝光，使感红层、感绿层,和感蓝层依次曝光，最后冲,洗成彩色片。,加色法（二）,把红色波段的影像作为合成图像的红色分量,把绿色波段的影像作为合成图像中的绿色分量,把蓝色波段的影像作为合成图像中的蓝色分量,假彩色合成,（,False color composition,；,Pseudocolor,）,只是在三个通道内输入其它波段影像数据，合成的图像就是假彩色图像,R,通道,G,通道,B,通道,真,彩,色,合,成,真,彩,色,图,像,Natural color composition,Normal colour images,Red band,Green band,Blue band,Normal colourcomposite,False colour images,Red band,Green band,Blue band,False colourcomposite,减色法彩色合成,利用减色法原理使白光经过多种乳剂（染料或滤色片）而放射或透射出来的合成彩色，主要有染印法、印刷法、重氮法。,彩色负片和彩色正片生成过程示意图,4.1.,2,、光学增强处理,相关掩模处理方法：,将几何位置完全配准的、具有不同密度和不同反差的正片和负片（膜片），通过不同叠加方案改变原有影像显示效果，以达信息增强的目的。,改变,对比度：,使用两张同波段同地区，不同反差的负片(或正片)进行合成，提高对比度。,显示动态变化：,不同时相同一地区的正负片影像叠合掩模，当被叠合影像反差相同时，凡密度发生变化的部分就是动态变化的位置。如：海岸高低潮界限、洪水界限。,边缘突出：,将两张反差相同的正片和负片配准叠合，再沿希望突出的线性特征的垂直方向错位，使得到的底片或像片在线性位置产生黑白条的假阴影，从而突出线状地物。,