遙感數(shù)字圖像增強(qiáng)處理

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1、第五章遙感數(shù)字圖像增強(qiáng)處理1為什么進(jìn)行圖像增強(qiáng)？圖像的目視效果較差，對(duì)比度不夠、圖像模糊，邊緣部分或線狀地物不夠突出，波段多數(shù)據(jù)量過(guò)大等等。圖像增強(qiáng)的目的：通過(guò)圖像增強(qiáng)技術(shù)，改善圖像質(zhì)量、提高圖像目視效果、突出所需要的信息、壓縮圖像數(shù)據(jù)量，有利于分析判讀或作進(jìn)一步的處理。圖像增強(qiáng)的方法：改變圖像的灰度等級(jí)，提高圖像對(duì)比度；消除邊緣和噪聲，平滑圖像；突出邊緣或線狀地物，銳化圖像；合成彩色圖像；壓縮圖像數(shù)據(jù)量，突出主要信息等。2總體上，圖像增強(qiáng)的方法主要?dú)w屬于兩類(lèi)空間域增強(qiáng)：通過(guò)改變單個(gè)像元及相鄰像元的灰度值來(lái)增強(qiáng)圖像；頻率域增強(qiáng)：對(duì)圖像進(jìn)行傅里葉變換，然后對(duì)變換后的頻率域

2、圖像的頻譜進(jìn)行修改，以達(dá)到增強(qiáng)的目的。3圖像增強(qiáng)的主要內(nèi)容：4偽彩色增強(qiáng)是將一個(gè)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。5假彩色合成又稱彩色合成。根據(jù)加色法或減色法，將多波段單色影像合成為假彩色影像的一種彩色增強(qiáng)技術(shù)。合成彩色影像常與天然色彩不同，且可任意變換，故稱假彩色影像。6彩色變換反色彩色圖轉(zhuǎn)灰度圖真彩圖轉(zhuǎn)256色圖（真彩圖中包含最多達(dá)224種顏色）7加法運(yùn)算：多圖像求平均值，減少加性隨機(jī)噪聲。差值運(yùn)算：動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，圖像背景消除及目標(biāo)識(shí)別。比值運(yùn)算：去除地形坡度和方向引起的輻射量變化，比

3、率圖像（顏色和多光譜圖像分析）。乘法運(yùn)算：乘以掩膜圖像，僅留下感興趣的地物。植被指數(shù)：綠色植物葉子的細(xì)胞結(jié)構(gòu)在近紅外具有高發(fā)射率，其葉綠素在紅光波段具有強(qiáng)吸收。因此在多光譜圖像中，用紅外/紅波段圖像做比值運(yùn)算，在比值圖像上植被區(qū)域具有高亮度值，甚至在綠色生物量很高時(shí)達(dá)到飽和，從而可以提取植被信息。8K-T變換：Kanth-Thomas于1976年發(fā)現(xiàn)了一種線性變換，是坐標(biāo)軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，選轉(zhuǎn)之后坐標(biāo)軸的方向與地物，特別是和植被的生長(zhǎng)及圖土壤有密切的關(guān)系。這種變換就是K-T變換，又稱纓帽變換。MSS：y1亮度分量，主要反映了土壤反射率變化的信息；y2綠度分量，主要反映了地

4、面植物的綠度；y3黃度分量，主要說(shuō)明了植物的枯萎程度；y4沒(méi)有實(shí)際意義。TM：y1亮度，TM六個(gè)波段亮度值的加權(quán)和，反映了總體的亮度變化。y2綠度，與亮度分量垂直，是近紅外與可見(jiàn)光波段的對(duì)比。y3濕度，與土壤的濕度有關(guān)。95.1輻射增強(qiáng)空間域：指圖像平面所在的二維平面?？臻g域增強(qiáng)：指在圖像平面上直接針對(duì)每個(gè)像元點(diǎn)進(jìn)行處理，處理后像元的位置不變。包括點(diǎn)運(yùn)算和鄰域運(yùn)算。點(diǎn)運(yùn)算：對(duì)于一幅輸入圖像，經(jīng)過(guò)點(diǎn)運(yùn)算后產(chǎn)生的輸出圖像的灰度值僅由相應(yīng)輸入像素點(diǎn)的灰度值決定，與周?chē)南裨话l(fā)生直接聯(lián)系。又可稱為對(duì)比度增強(qiáng)、對(duì)比度拉伸或灰度變換，是輻射增強(qiáng)的主要方法。10輻射增強(qiáng)：通過(guò)直接改

5、變圖像中像元的亮度值來(lái)改變圖像的對(duì)比度，從而改善圖像質(zhì)量的圖像處理方法。一般來(lái)說(shuō)，原始遙感數(shù)據(jù)的灰度值范圍都比較窄，增強(qiáng)處理可將其灰度范圍拉伸到0～255的灰度級(jí)之間來(lái)顯示，從而使圖像對(duì)比度提高，質(zhì)量改善。輻射增強(qiáng)主要以圖像的灰度直方圖作為分析處理的基礎(chǔ)。115.1.1直方圖1.定義灰度直方圖是灰度級(jí)的函數(shù)，描述的是圖像中具有該灰度級(jí)的像元的個(gè)數(shù)。確定圖像像元的灰度值范圍，以適當(dāng)?shù)幕叶乳g隔為單位將其劃分為若干等級(jí)，以橫軸表示灰度級(jí)，縱軸表示每一灰度級(jí)具有的像元數(shù)或該像元數(shù)占總像元數(shù)的比例值，做出的條形統(tǒng)計(jì)圖即為灰度直方圖。1213直方圖數(shù)字影像142.直方圖的性質(zhì)反映了

6、圖像中的灰度分布規(guī)律；任何一幅特定的圖像都有惟一的直方圖與之對(duì)應(yīng)，但不同的圖像可以有相同的直方圖；如果一幅圖像有兩個(gè)不相連的區(qū)域組成，并且每個(gè)區(qū)域的直方圖已知，則整幅圖像的直方圖是該兩個(gè)區(qū)域的直方圖之和。153.直方圖的應(yīng)用每一幅影像都可以求出其像元亮度值的直方圖，觀察直方圖的形態(tài)，可以粗略地分析影像的質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，一幅包含大量像元的影像，其像元亮度值應(yīng)符合統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律，即假定像元亮度隨機(jī)分布時(shí)，直方圖應(yīng)是正態(tài)分布的。實(shí)際工作中，若影像的直方圖接近正態(tài)分布，則說(shuō)明影像中像元的亮度接近隨機(jī)分布，是一幅適合用統(tǒng)計(jì)方法分析的影像。16從直方圖形態(tài)判斷影像質(zhì)量174.累積直方

7、圖以橫軸表示灰度級(jí)，縱軸表示每一灰度級(jí)及其以下所具有的像元數(shù)或此像元數(shù)占總像元數(shù)的比值，做出的直方圖?？煽醋鍪抢鄯e離散概率分布。x表示灰度級(jí)，h(x)為灰度級(jí)的概率密度即某灰度級(jí)的像元比例值，c(x)為某灰度級(jí)的累積概率密度即某灰度級(jí)的累積比例值。1819為了改善影像的對(duì)比度，必須改變影像像元的亮度值，并且這種改變需符合一定的數(shù)學(xué)規(guī)律，即在運(yùn)算過(guò)程中有一個(gè)變換函數(shù)。如果變換函數(shù)是線性的或分段線性的，這種變換就是線性變換。線性變換是圖像增強(qiáng)處理最常用的方法。1.線性變換按比例擴(kuò)大原始灰度級(jí)的范圍，以充分利用顯示設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍，使變換后圖像的