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第六章 遥感图像处理基础 Chapter IV Remote sensing image processing basis6.1遥感遥感图像的存像的存储(Storage)6.2遥感遥感图像的像的统计分析分析(Statistical Analysis)6.3常用的遥感常用的遥感图像像处理理软件件(Software)6.1 6.1 遥感图像的存储遥感图像的存储 Remote Sensing Image Storage1、存储介质模模拟存存储：胶片胶片像片像片数字存数字存储：光光盘磁磁盘（硬（硬盘和和软盘）U盘磁磁带2 遥感图像存储格式有三种1、BIP（Band Interlearved by Pixel）按象元波段交叉式记录，有利于作子区处理，较少使用2、BIL（Band Interlearved by Line）按行波段交叉式记录，便于单波段处理和提取3、BSQ（Band Sequentiel）按波段顺序式记录，适用于多波段运算和分类BIL（Band Interlearved by Line）记录格式按行波段交叉式记录BSQ（Band Sequentiel）记录格式按波段顺序式记录3 图像文件格式TIFF(GeoTIFF)HDFBMP(微软制定格式，无压缩)JPEG(离散余弦变换压缩)JPEG2000(小波变换压缩)软件自身的格式（1）标签化图像文件格式（TIFF）标签图像文件格式(Tagged Image File Format，简写为TIFF)是Aldus公司与微软公司合作开发的一个多用途可扩展的用于存贮栅格图像的文件格式。TIFF可处理多波段图像，支持多种数据压缩方案。TIFF用标签化字段保存信息。GeoTiff是包含地理信息的一种Tiff格式的文件。多数遥感数据采用GeoTiff存储。GeoTiff 头文件（2）HDF文件格式HDF：Hierarchical Data Format,即层次式文件格式，是美国国家高级计算应用中心推出的一种新型数据格式，其目的用于记录科学数据，美国国家航天局（NASA）在HDF的基础上提出来HDF-EOS子集，用于记录MODIS、MISR、ASTER等传感器数据。HDF格式是一种具有自我描述性、可扩展性、自我组织性的可用于绝大多数科学研究的数据存储格式。6.2 遥感图像的统计分析遥感图像的统计分析Statistical analysis of remote sensing image1单波段图像的统计量图像灰度均值Mean灰度中值Median众数 mode灰度方差与标准差灰度反差Contrast图像的直方图Histogram 2 多波段(Multi-band)间的统计分析 数字图像的表示相关参数：i：图像中的某一行j：图像中的某一列M：图像总行数N：图像总列数k：某一波段遥感图像第k波段f(i,j)的大小表示为M*N。如图第一波段第四行第四列象元亮度值BV4,4,1=241 单波段影像的统计量 基本统计量是指一幅单波段图像数据的中心趋势统计量和变化程度统计量。(1)均值（mean）：是一幅图像中所有像元灰度值的算术平均值。(2)中值(median)：是指图像中所有不同灰度值的中间值。(3)(3)众数众数 (mode)图像中出像中出现频率最率最高的灰度高的灰度值，是一，是一幅幅图像中分布像中分布较广广的地物的地物类型反射能型反射能量的反映。有量的反映。有时会会出出现多个众数。多个众数。(4)图像灰度方差与标准差Variance and standard deviation方方差差和和标准准差差描描述述了了像像元元值与与图像像平平均均值的的离离散散程程度度,是是图像像信信息息量大小的量大小的标志。志。标准差：方差：(5)反差反差Contrast灰度值域是图像最大灰度值和最小灰度值的差值。灰度最大值与最小值的比值即图像灰度值的标准差反差可反映图像的显示效果。标准差小，亮度值比较集中，图像反差小；标准差大，亮度值比较分散，图像反差大。Min Max Mean Stdev 0 255 112.59 48.47Min Max Mean Stdev 25 166 81.37 10.23原始图像拉伸处理后图像（6 6）图像的直方图Histograma a图图像像直直方方图图的的基基本本概概念念：图图像像直直方方图图的的横横坐坐标标表表示示图图像像的的灰灰度度级级，直直方方图图的的纵纵坐坐标标表表示图像中某个灰度级出现的频率或像元数。示图像中某个灰度级出现的频率或像元数。b 直方图的正态分布 normal distribution由于图像数据具有随机性质，在图像像元数目相当大，而地物类型差异不很大的情况下，遥感数据像自然界的其它现象一样，接近正态分布。不同图像的直方图Min Max Mean Stdev 25 166 81.37 10.23Min Max Mean Stdev 0 255 112.59 48.47直方图的应用主要是通过直方图变换增强图像中的目标信息。直方图的应用-地物边界阈值的选取如图如图a a 水体水体b b 湿地湿地c c 陆地陆地2 多波段影像的统计特征 多波段图像数据之间存在着统计关系，最常用的是协方差矩阵和相关系数矩阵。（1 1）协方差与方差与协方差矩方差矩阵(Covariance Matrix)：图像 f(i,j)和g(i,j)的大小为M*N，则两图像的协方差：N个波段协方差矩阵（2 2）相关系数与相关矩）相关系数与相关矩阵Correlation Matrix相关系数表示两个波段图像所包含的信息内容的重叠程度,是彩色合成的重要依据，彩色合成：选择相关系数小、方差大的波段组合方式。相关系数相关矩阵Band 1Band 2Band 3Band 4Band 5Band 7焦作，焦作，TM，2007.5.19Basic Stats Min Max Mean Stdev Num Eigenvalue Band 1 71 238 100.198278？13.282733 1 865.526840 Band 2 31 129 48.810632 7.960678 2 172.335425 Band 3 25 166 54.181880 13.189381 3 45.795327 Band 4 25 167 80.806152 10.032392 4 11.086515 Band 5 21 249 95.733802 18.548537 5 5.464733 Band 7 10 186 50.995964 15.587194 6 1.212051 Covariance Band 1 Band 2 Band 3 Band 4 Band 5 Band 7 Band 1 176.430989 101.765209 162.994672 -38.125529 155.960734 175.349046 Band 2 101.765209 63.372388 102.338054 -15.756053 105.355173 108.990120 Band 3 162.994672 102.338054 173.959768 -29.815253 178.904334 183.638468 Band 4 -38.125529 -15.756053 -29.815253 100.648899 41.989453 -17.068897 Band 5 155.960734 105.355173 178.904334 41.989453 344.048228 261.256711 Band 6 175.349046 108.990120 183.638468 -17.068897 261.256711 242.960618Correlation Band 1 Band 2 Band 3 Band 4 Band 5 Band 7 Band 1 1.000000 0.962414 0.930383 -0.286104 0.633021 0.846931 Band 2 0.962414 1.000000 0.974681 -0.197284 0.713504 0.878353 Band 3 0.930383 0.974681 1.000000 -0.225325 0.731285 0.893246 Band 4 -0.286104 -0.197284 -0.225325 1.000000 0.225645 -0.109152 Band 5 0.633021 0.713504 0.731285 0.225645 1.000000 0.903628 Band 7 0.846931 0.878353 0.893246 -0.109152 0.903628 1.000000焦作地区相焦作地区相关系数矩关系数矩阵TM，2007.5.196.3常用的遥感图像处理软件常用的遥感图像处理软件-ERDAS-ENVI-eCognitionENVI Interface ENVI Interface Jensen,2007Jensen,2007ERDAS Interface