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ERDAS遥感图像处理（二）刘 海测绘遥感信息工程国家重点实验室2010-08-241 1ERDAS 遥感图像处理四、图像处理uu图像增强uu地形分析uu实用工具uu图像分类uu空间建模2 2ERDAS 遥感图像处理4.1 图像增强n n目的采用一系列技术改善图像的视觉效果，提高图像的清晰度；将图像转换成一种更适合于人或机器进行解译和分析处理的形式。n n图像增强不是以图像保真度为原则，而是通过处理抑制一些无用的信息，增强人或机器对某些信息的辨别能力。3 3ERDAS 遥感图像处理4.1 图像增强n n空间增强处理n n辐射增强处理n n光谱增强处理n n高光谱工具n n傅里叶变换4 4ERDAS 遥感图像处理4.1 图像增强n n空间增强处理空间增强处理n n辐射增强处理n n光谱增强处理n n高光谱工具n n傅里叶变换5 5ERDAS 遥感图像处理n n空间增强（Spatial Enhancement）利用像元自身及其周围像元的灰度值进行运算，利用像元自身及其周围像元的灰度值进行运算，达到增强整个图像的目的。达到增强整个图像的目的。卷积增强卷积增强非定向边缘增强非定向边缘增强聚焦分析聚焦分析纹理分析纹理分析自适应滤波自适应滤波统计滤波统计滤波分辩率融合分辩率融合锐化处理锐化处理6 6ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理卷积处理将整个像元分块进行平均处理，用于改变图像的空间频域率特征将整个像元分块进行平均处理，用于改变图像的空间频域率特征7 7ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理卷积处理n n卷积运算可看作是加权求和的过程，使用到的图像区域中的每个像素分别于卷积核(权矩阵)的每个元素对应相乘，所有乘积之和作为区域中心像素的新值。R5=R1G1+R2G2+R3G3+R4G4+R5G5 +R6G6+R7G7+R8G8+R9G9 8 8ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理卷积处理n n高通滤波9 9ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理卷积处理n n低通滤波1010ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理卷积处理1111ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理卷积处理1212ERDAS 遥感图像处理图像空间增强处理非定向边缘增强（Non-directional Edge）应用两个非常通用的滤波器（Sobel 滤波器和Prewitt 滤波器），首先通过两个正交卷积算子（Horizontal 算子和 Vertical 算子）分别对遥感图像进行边缘探测，然后将两个正交结果进行平均化处理。1313ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理聚焦分析（Focus）取领域内所有像元的和、最大值、最小值、均值、中值、取领域内所有像元的和、最大值、最小值、均值、中值、标准差等作为新像元的值，以达到图像增强的目的标准差等作为新像元的值，以达到图像增强的目的1414ERDAS 遥感图像处理图像空间增强处理纹理分析（Texture）在一定的窗口内进行二次变异分析或三次非对称分析,使图像的纹理结构得到增强1515ERDAS 遥感图像处理图像空间增强处理锐化增强 对图像进行卷积滤波处理（高通滤波），加强图像中的边缘和灰度变化突出部分，使整景图像的亮度得到增强而不使其专题内容发生变化。1616ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理分辨率融合1717ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理分辨率融合 (Resolution Merge)对不同空间分辨率遥感图像的融合处理,使融合后的遥感图像既具有较好空间分辨率,又具有多光谱特性,从而达到图像增强的目的.1818ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理分辨率融合n nMultiplicative highlighting urban features highlighting urban features n nPrincipalComponentPC1PC1替换替换替换替换PanPann nBroveyTransform 1919ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理HPF分辨率融合2020ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理小波融合2121ERDAS 遥感图像处理n n图像空间增强处理小波分辨率融合2222ERDAS 遥感图像处理4.1 图像增强n n空间增强处理n n辐射增强处理辐射增强处理n n光谱增强处理n n高光谱工具n n傅里叶变换2323ERDAS 遥感图像处理n n图像辐射增强处理n n辐射增强（Radiometric Enhance-ment）技术是对单个像元的灰度值进行变换达到图像增强的目的。查找表拉伸查找表拉伸直方图均衡化直方图均衡化直方图匹配直方图匹配亮度反转亮度反转去霾处理去霾处理降噪处理降噪处理去条带处理去条带处理2424ERDAS 遥感图像处理辐射增强查找表拉伸 遥感图像对比度拉伸的总和，是通过修改图像查找表遥感图像对比度拉伸的总和，是通过修改图像查找表（lookup tablelookup table）使输出图像发生变化。）使输出图像发生变化。2525ERDAS 遥感图像处理2626ERDAS 遥感图像处理n n图像辐射增强处理直方图均衡化对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内像元的数量大致相等；这样，原来直方图中间的峰顶部分对对比度得到增强，而两侧的谷底部分对比度降低，输出图像的直方图是一较平的分段直方图，如果输出数据分段值较小，会产生粗分类的视觉效果。2727ERDAS 遥感图像处理n n图像辐射增强处理直方图均衡化2828ERDAS 遥感图像处理n n图像辐射增强处理直方图匹配直方图匹配又称直方图规定化，是把原图像的直方图变换为某种指定形态的直方图或某一参考图像的直方图，然后按照已知直方图调整原图像各像元的灰度值，最后得到一幅直方图匹配的图像。直方图匹配对在不同时间获取的同一地区或邻接地区的图像，或者由于太阳角度或大气影响引起差异的图像很有用，特别是图像镶嵌或变化检测。2929ERDAS 遥感图像处理n n图像辐射增强处理n n去霾处理-TMTC TC 变换变换n n去条带处理-TMn n降噪处理preserves the subtle details in an image,such as thin preserves the subtle details in an image,such as thin lines,while removing noise along edges and in flat lines,while removing noise along edges and in flat areas areas 3030ERDAS 遥感图像处理4.1 图像增强n n空间增强处理n n辐射增强处理n n光谱增强处理光谱增强处理n n高光谱工具n n傅里叶变换3131ERDAS 遥感图像处理n n图像光谱增强处理n n基于多波段数据对每个像元的灰度值进行变换，达到图像增强的目的。主成份变换主成份变换主成份逆变换主成份逆变换去相关拉伸去相关拉伸缨穗变换缨穗变换色彩变换色彩变换色彩逆变换色彩逆变换指数计算指数计算自然色彩变换自然色彩变换3232ERDAS 遥感图像处理n n图像光谱增强处理主成分变换PCA一种常用的数据压缩方法，可以将具有相关性的多波段数据压缩到完全独立的较少的几个波段上，使图像数据更容易解译。3333ERDAS 遥感图像处理图像光谱增强处理主成份逆变换将经过主成分变化获得的图像重新恢复到RGB彩色空间，应用时，输入的图像必须是由主成分变换得到的图像，而且必须有当时的特征矩阵参与变化。3434ERDAS 遥感图像处理图像光谱增强处理缨穗变换针对植物学所关心的植被特征，对原始多波段图像数据进行空间旋转，获得具有物理意义的亮度、绿度、湿度等分量。根据经验确定的变换矩阵将图像投影综合变换到三维空间，其立体形态形似带缨穗的帽子，变换后能看到穗帽的最大剖面，充分反映植物生长枯萎程度和其它景物变化程度的一种线性特征变换的图像处理方法。穗帽变换能够较好的分离土壤和植被，但一个缺点是她依赖于传感器（主要是波段），因此其转换系数对每种遥感器是不同的。3535ERDAS 遥感图像处理n n图像光谱增强处理色彩变换（色彩变换（RGB to IHSRGB to IHS ）将遥感图像从红绿蓝三种颜色组成的彩色空间转换到以亮度(I)、色度(H)、饱和度(S)作为定位参数的彩色空间。3636ERDAS 遥感图像处理n n图像光谱增强处理色彩变换（色彩变换（RGB to IHSRGB to IHS ）3737ERDAS 遥感图像处理n n图像光谱增强处理指数运算3838ERDAS 遥感图像处理n n图像光谱增强处理自然色变换模拟自然色彩对多波段数据进行变换，输出自然色彩图像。变换过程中关键是三个输入波段光谱范围的确定，三个波段依次是近红外，红，绿。3939ERDAS 遥感图像处理4.1 图像增强n n空间增强处理n n辐射增强处理n n光谱增强处理n n高光谱工具高光谱工具n n傅里叶变换4040ERDAS 遥感图像处理n n高光谱工具n n通过补偿大气对光谱的混淆来增强图像。自动相对反射自动相对反射自动对数残差自动对数残差归一化处理归一化处理内部平均相对反射内部平均相对反射对数残差对数残差数值调整数值调整光谱均值光谱均值像元均值像元均值信噪比信噪比4141ERDAS 遥感图像处理n n高光谱工具归一化将每个像元的光谱值统一到整体平均亮度的水平，以消除或尽量减少反照率变化和地形影响所造成的差异。4242ERDAS 遥感图像处理波段间均值 M总体均值 MM权重W=M/MM$n6*$n1l4343ERDAS 遥感图像处理n n高光谱工具相对平均反射率 整景图像的平均光谱值去除每个像元的光谱值来计算相对反射值。4444ERDAS 遥感图像处理n n高光谱工具相对平均反射率波段均值4545ERDAS 遥感图像处理高光谱工具对数残差通过对每个像元的反射值进行归一化处理，使所有波段的基本能量都还原为1.0，来提取原始反射值中的吸收特征值，从而校正由于大气吸收、仪器系统误差变化及两像元之间的亮度差异而引起的畸变。4646ERDAS 遥感图像处理n n高光谱工具信噪比对图像进行3*3移动窗口处理首先分别计算每个像元的平均值和标准差；然后以平均值和标准差之比来计算每个像元的信噪比；最后对信噪比进行拉伸输出信噪比图像，用于评价图像各波段的可利用程度。4747ERDAS 遥感图像处理4.1 图像增强n n空间增强处理n n辐射增强处理n n光谱增强处理n n高光谱工具n n傅里叶变换傅里叶变换4848ERDAS 遥感图像处理n n傅里叶变换l一种正交变换，可以将图像从空间域转换到频率域。它不仅能把空间域中复杂的卷积运算转化为频率域中的乘积运算，还能在频率域中简单而有效地实现增强处理和进行特征抽取。l主要用于消除周期性噪声，传感器异常引起的规则性错误。l傅立叶变换l傅立叶逆变换l傅立叶显示变换l周期噪声去除l同态滤波4949ERDAS 遥感图像处理滤波半径，低通滤波，滤波半径，低通滤波，圆外的区域被处理；圆外的区域被处理；高通滤波，圆内的区高通滤波，圆内的区域被处理。域被处理。5050ERDAS 遥感图像处理n n傅里叶变换低通滤波5151ERDAS 遥感图像处理傅里叶变换傅立叶逆变换5252ERDAS 遥感图像处理n n傅里叶变换高通滤波5353ERDAS 遥感图像处理n n傅里叶变换契形滤波5454ERDAS 遥感图像处理n n傅里叶变换组合滤波5555ERDAS 遥感图像处理n n傅里叶变换滤波效果5656ERDAS 遥感图像处理傅里叶变换显示变换傅里叶图像变为ERDAS图像5757ERDAS 遥感图像处理傅里叶变换周期噪声去除通过傅里叶变化消除遥感图像中诸如条带等周期性噪声通过傅里叶变化消除遥感图像中诸如条带等周期性噪声5858ERDAS 遥感图像处理傅里叶变换同态滤波 应用照度/反射率模型对遥感图像进行滤波处理。将像元灰度值看作是照度和反射率两个组份的产物。由于照度相对变化很小，可以看作是图像的低频成份，而反射率则是高频成份。通过分别处理照度和反射率对像元灰度值的影响，达到揭示阴影区细节特征的目的。5959ERDAS 遥感图像处理4.2 地形分析坡度分析坡向分析高程分带地形阴影地形渲染地形校正处理栅格等高线可视域分析浮雕生成DEM高程单位转换6060ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-坡度分析 图像必须具有投影地理坐标，而且高程数据以及其单位必须是已知的。6161ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-坡向分析 正北方方向按顺时针的方向角正北方方向按顺时针的方向角6262ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-高程分带分带数6363ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-地形阴影太阳高度角太阳方位角环境光照度太阳光照射地表的阴影。根据假想太阳光照射地表的阴影。根据假想照明光源对地表的每个计算单元计照明光源对地表的每个计算单元计算照明值，照射到的地方是可见的，算照明值，照射到的地方是可见的，未能照射的地方是不可见的。未能照射的地方是不可见的。6464ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-地形渲染获得一个地理区域的拓扑关系和太阳的具体位置，绘制出该区域内某一场景之上，直接反射到地面点的光束图，使得可以更加直观地在彩色图上观察地貌。6565ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-地形校正处理 应用朗伯体反射应用朗伯体反射模型来部分消除地模型来部分消除地形对遥感影像的影形对遥感影像的影响。响。6666ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-栅格等高线6767ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-可视域分析方位角方位角海拔高度海拔高度相对地面高度相对地面高度搜索范围搜索范围视场视场6868ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-浮雕生成借助DEM和遥感影像数据，输出的彩色浮雕模拟图。浮雕图是通过拉伸（变化）某一波段的图像生成。6969ERDAS 遥感图像处理n n地形分析-DEM高程单位转换7070ERDAS 遥感图像处理实用工具l 变化检测l 函数分析l 运算分析l 色彩聚类l 高级色彩聚类l 专题图付色l 数值调整l 图像淹膜l 图像降级l 去除坏道l 矢量转栅格l 专题图转RGBl 形态学运算7171ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-变化检测亮度高：亮度高：正变化区域正变化区域亮度低：亮度低：负变化区域负变化区域7272ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-函数分析7373ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-运算分析 提供加、减、提供加、减、乘、除、幂、模乘、除、幂、模等运算功能等运算功能7474ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-色彩聚类 用数据分类与压缩技术对图像进行非监督分类，将用数据分类与压缩技术对图像进行非监督分类，将RGBRGB三个波段图像压缩为单波段图像。三个波段图像压缩为单波段图像。聚类后聚类后原图像原图像7575ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-高级色彩聚类7676ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-专题图付色7777ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-数值调整调整输入图像的灰度值范围7878ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-图像淹膜7979ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-图像降级8080ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-去除坏道8181ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-矢量转栅格8282ERDAS 遥感图像处理n n实用工具-专题图转RGB 单波段专题图，转换为三波段的单波段专题图，转换为三波段的RGBRGB图图，保持色调不变，保持色调不变，可用于多幅地图扫描后，转换为可用于多幅地图扫描后，转换为RGBRGB图，图，拼接后仍能保持色调、属性值不变拼接后仍能保持色调、属性值不变8383ERDAS 遥感图像处理实用工具-形态学运算原图像处理后8484ERDAS 遥感图像处理n n分类后处理聚类分析（Clump）通过分类专题图像计算每个分类图斑的面积、记录相邻区域中最大图斑面积的分类值等操作，产生一个Clump类组输出图像，其中每个图斑都包含Clump类组属性；该图像是一个中间文件，用于进行下一步处理。8585ERDAS 遥感图像处理n n分类后处理过滤分析（Sieve）对经Clump处理后的Clump类组进行处理，按照定义的数值大小，删除Clump图像中较小的类组图斑，并给所有小图斑赋予新的属性值0。8686ERDAS 遥感图像处理n n分类后处理去除分析（Eliminate）删除原始分类图像中的小图斑或Clump聚类图像中的小Clump类组，与Sieve命令不同，Eliminate将删除的小图斑合并到相邻的最大的分类当中，而且如果输入影像是Clump聚类影像，经过去除处理后，将分类图斑的属性值自动恢复为Clump处理前的原始分类编码，即结果是简化的分类影像。8787ERDAS 遥感图像处理n n分类后处理手工修正8888ERDAS 遥感图像处理GIS分析邻域分析 主要针对分类专题图，采用类似卷积滤波的方法对图像分类值进行多种分析，每个像元的值都参与定义的邻域范围和分析函数进行的分析，最终邻域中心像元的值将被分析的结果所取代。原分类图处理后分类图8989ERDAS 遥感图像处理GIS分析周长计算针对clump聚类的专题图计算每个类别的周长。可以计算岛状多边形周长的总和以及每个聚类组中岛状多边形的数量。9090ERDAS 遥感图像处理GIS分析查找分析 输入的分类专题图或矢量图进行邻近分析，产生一个新的输出栅格文件。6 5 4 3 2 1 0 9191ERDAS 遥感图像处理GIS分析指标分析将两个输入分类专题图像或者矢量地图数据，按照定义的权重因子进行相加，产生一个新的综合图像文件9292ERDAS 遥感图像处理GIS分析叠加分析 取两个输入的专题图像文件或者矢量图形文件数据的最大值或最小值，产生一个新的综合图像文件。9393ERDAS 遥感图像处理GIS分析矩阵分析将2个分类专题图或矢量地图数据，按照其专题属于在空间上的重叠性产生一个新的图像文件，新文件中包含2个输入文件中重叠的专题属性。9494ERDAS 遥感图像处理GIS分析归纳分析 使用两个输入图层的分类信息，生成一个交叉统计表格，以实现对同一区域内多种专题数据的叠加统计分析9595ERDAS 遥感图像处理GIS分析区域统计借助区域统计工具。可以计算落在coverage 图层区域中的图像的统计信息，并可以把这些信息作为属性保存在coverage图层中，可以实现对具有行政边界图像的信息统计。9696