遥感——彩色增强.doc

学号：222010320210101 姓名：魏丽亚 土地资源管理专业 1班 3组 日期：2013年3月28日
实验二 彩色增强

一、实验内容
1、对一幅灰阶影像进行伪彩色增强。
2、利用三个波段的遥感影像进行假彩色增强。
3、利用TM1，2，3，波段的遥感影像进行真彩色合成。
4、理解伪彩色增强、假彩色增强、真彩色合成的原理、办法及三种方法之间的区别和联系。
5、掌握三大典型地物在假彩色合成影像呈现不同色彩的原因。
6、会利用相关系数、灰度阈值方法进行最佳假彩色合成分量的选择。
二、实验所用的仪器设备，包括所用到的数据
电脑一台，遥感影像处理软件（ENVI），遥感影像文件bhtmref.img
三、实验原理
1、伪彩色增强
伪彩色增强是把黑白图像的各个不同灰度级按照线性或非线性的映射函数变换成不同的彩色，得到一幅彩色图像的技术。伪彩色增强的方法主要有密度分割法、灰度级一彩色变换法和频率域伪彩色增强法三种。本实验中用到的是密度分割。密度分割是一种用于影像密度分层显示的彩色增强技术。原理是将具有连续色调的单色影像按一定密度范围分割成若干等级，经分层设色显示出一种新彩色影像。
2、假彩色增强
将一副自然彩色图像或者是同一景物的多光谱图像通过映射函数变换成新的三基色分量进行彩色合成,使增强图像中呈现出与原图像中不同的彩色的技术称为假彩色增强技术。
3、真彩色合成
真彩色合成是指从多波段图像中选择其中三幅影像在显示屏上合成一幅图像，该三幅影像的波段范围与自然界中的红绿蓝光的波长范围大致一致。TM卫星影像中1、2、3波段的波谱范围大致与自然界中的蓝、绿、红相仿，所以将TM1TM2、TM3按照蓝、绿、红的顺序进行合成可以得到一幅真彩色图像。
4、伪彩色变换
伪彩色变换是指由输入的单波段影像，通过3个独立的数学变换，产生R、G、B三个分量影像，然后合成为伪彩色影像的过程。彩色的含量由变换函数的形状决定。
5、最佳假彩色合成变量选择
最佳假彩色合成变量选择方法依赖于对遥感图像信息特征的分析和研究目的，有信息分析法（选择信息量最大的波段，但不一定得到研究所需要的信息）、影像灰度阈值分析法（对影像灰度阈值进行分析，选择灰度阈值最大的波段）和波段间的相关系数分析法（对各波段的相关系数分析，选择相关系数小的波段）。
四、 实验步骤及其结果分析
1. 假彩色合成、真彩色合成：
打开envi 4.3→file→ Open Image File→ bhtmref.img,在弹出的对话框中选择RGB Color，依次选择TM Band 4 ,TM Band 3, TM Band 2后单击Load RGB得到标准假彩色合成影像（图1）；新建窗口→选择TM Band 3 ,TM Band 2, TM Band 1则合成一幅真彩色遥感影像（图2）；新建窗口→选择TM Band 3 ,TM Band 1, TM Band 2合成次序合成一幅假彩色合成影像（图3）。从图1标准假彩色图像中可以看出，植被显红色；图2真彩色合成图像中植被显现与自然界相近的绿色；改变波段合成的顺序后形成的图3假彩色影像中植被为蓝黑色，M5、4、3合成的影像植被颜色显现绿色。
分析：真彩色图像用的是TM 3﹑2﹑1波段，TM3中心波段为0.66um，TM2中心波段0.56um，TM1中心波段0.485um，从植物光谱曲线图（图4）可以看出，植物在TM2处反射率最高。由于对TM 3﹑2﹑1波段分别赋予红﹑绿﹑蓝颜色，与红绿蓝光的波长范围大概一致，植物在TM2处反射率最大，在波段合三为一时，根据消色原理会剩下较多绿色，从而植物最终显现绿色；而假彩色合成使用的是TM 4﹑3﹑2波段,其中TM 4的中心波段0.83um，其中植被在三种波段下的反射率TM4>TM2>TM3，分别赋予红蓝绿色，根据消色原理最终会剩下红色和蓝色，由于红色所占比例较大，合成影像最终主要呈现红色；对图2和图3进行比较可知，相同的波段，不同的合成顺序，最终形成的影像色调会产生差异；T合成这是因为各波段代表的颜色应顺序变化发生了改变，而地物在不同波段下的反射率不同，最终得到的影像图色调会有所变化。
2. 最佳假彩色合成分量的选择：
图1假彩色合成图像的波段合成顺序为TM 4﹑3﹑2，其直方图中数据统计为图6；假彩色合成图像（图5）依照TM 5﹑4﹑3的顺序合成。
分析：从直观上看，图1中目标物没有图6（TM543合成）中目标物的影像突出和清晰；客观上，比较直方图中灰度阈值和相关系数的具体数值来进行分析，灰度阈值越大，包含的信息量越多，两幅图像有TM3、4波段重合，只需比较2、5波段的灰度阈值。从图6中可以看出，Band 5的灰度阈值为46，Band 2的灰度阈值为32，TM5的灰度阈值较大，信息量大，从灰度阈值角度分析TM 543较佳；相关系数越大，信息量重叠越多，相关系数值中：Band 54为0.092，53为0.881，42为0.119，32为0.979，总体上来看TM 543各波段相关系数较小，信息重叠量少，综合灰度阈值和相关系数来看选用TM 543合成的假彩色影像较佳。
3. 伪彩色密度分割：
File→open image file→bhtmref.img，Available Bands List→ Gray Scale→TM Band 2→Load Band得到一幅灰阶影像（图7）再进行如下的操作：Tools→Color Mapping→Density Slice，在出现的Density Slice Band Choice对话框中选择TM Band 2→OK,系统自动分层（图8），然后选择Apply,可以得到一幅经过密度分割的图像（图9）。从图8中可以看出波段2的灰度值为6到35，系统自动分为六层并且给每一层赋予一种颜色，最终形成经过密度分割的图9。可手动分层，可对每层的色彩重新赋予更新，改变后的图像如图10。伪彩色密度分割只是给底物赋予新的颜色，影响并未发送根本上的改变。
4. 伪彩色变换：
用TM 4、3、2合成影像→Transform→Synthetic Color Image→选择TM3波段点击OK，在出现的对话框中→改变HPKS和LPKS的数值→选择饱和度值0.5→输出文件位置→OK→选择Load RGB得到图11，伪彩色变换主要是对图像进行降噪﹑提取信息等。对比图11和图12，低通滤波（HPKS较低）包含信息量多但是影像较为模糊，高通滤波（LPKS较高）可以获得轮廓但是信息丢失（经查阅）。
五、 实验中所用的问题及其解决的方法
在进行密度分割时，TM2波段灰度阈值为6-35，实际应为6-38，经询问老师得知缘由为软件错误。

图1 图2

图3 图4

图5 图6

图7 图8

图9 图10

图11 图12
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