第八章图像校正和增强.ppt

第八章 图像校正与增强 引言 图像校正包括辐射校正和几何校正。原因：辐射校正由于遥感检测系统、大气散射和吸收等原因引起的图像模糊失真、分辨率和对比度下降等辐射失真；几何校正是由于搭载传感器的遥感平台飞行资态变化、地球自传、地球曲率等原因引起的图像几何益畸变。 图像增强则是为了突出相关的专题信息，提高图像的视觉效果，使分析者能更容易地识别图像内容，从图像中提取更有用的定量化信息。包括彩色增强、空间域增强和频率域增强等。 教学内容 数字图像基础知识 图像校正的基本内容 图像增强的主要方法 8.1 数字图像基础知识 一、数字图像和图像数字化 （一）数字图像的概念 早期的遥感技术通过摄影成像方法得到的像片称之为光学图像。 能在计算机里存储、运算、显示和输出的图像称为数字图像。 光学图像可以看成是由无数个很小的单元点子（像元）组成的，每个单元点子的明暗程度记录了成像瞬间对应的物体的反射光强度（灰度），一幅遥感图像其实质就是探测范围内电磁辐能量分布图。由此可以使光学图像数字化。 光学影像的数字化 对数字图像的认识，一般是先通过数字图像的直方图来了解。数字图像直方图是以每个像元为统计单元，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出现频率的分布图。 8.2 图像辐射校正 一、系统辐射校正 （一）光学摄影机内部辐射误差校正 光学摄影机内部辐射误差主要是由镜头中心和边缘的透射光的强度不一致造成的，它使得在图像上不同位置的同一类地物有不同的灰度值。设原始图像灰度值g，校正的图像灰度g’,则有 g’=g/cosθ θ为像点成像时光线与主光轴夹角。 （二）光电扫描仪内部辐射误差的校正 两类误差： （1）光电转换误差； （2）探测器增益变化引起的误差。 消除方法：楔校准处理模型；增益校准模型。 8.3 几何校正的原理与方法 几何畸变：遥感图像在获取过程中由于多种原因导致景物中目标物相对位置的坐标关系在图像中发生变化。 一、遥感图像几何畸变来源 （一）传感器成像几何形态影响 传感器一般的成像几何形态有中心投影、全景投影、斜距投影以及平行投影等几种不同类型。 1、全景投影变形 二、遥感图像几何校正原理 几何校正的思想是：一是分析几何畸变的过程，建立几何畸变的数学模型，然后对此数学模型求逆函数，用此逆函数求得遥感图像畸变前的图像。二是利用实地测量的地物的真实坐标值，寻找实测值与畸变之后的图像之间的函数关系，从而得到几何校正的方法。实际工作中常常将两者相结合。 条件允许的情况下，控制点最好均匀分布在工作区域。 遥感图像几何校正包括光学校正（现在用的不多）和数字纠正两种方法。 数字纠正是通过计算机对图像每个像元逐个地解析纠正处理完成的，其包括两方面：一是像元坐标变换；二是像元灰度值重新计算（重采样）。 （一）坐标变换的两种方案 首先要确定原始图像和纠正后图像之间的坐标变换关系。对其包括： 直接法：从原始图像阵列出发，依次对其中每一个像元分别计算其在输出（纠正后）图像的坐标，即： 工作中常利用待定系数法求解ai和bi。选择待纠正图像和参考图上可清晰辨认点作为地面控制点（记作GCP），代替式中的x，y，X，Y。一般来说，控制点选用图像上易分辩且较精细的特征，很容易用目视方法辨别，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲、湖泊边缘、飞机场、城廓边缘等。图像边缘部分一定要选取控制点，避免误差外推。尽可能满幅均匀选择。最少控制点数计算公式为（n+1)*(n+2)/2，n为次方数，即一次方最少需要3个控制点。 8.4遥感图像增强 图像增强是为了突出图像中的某些信息（如强化图像高频分量，可使图像中物体轮廓清晰、细节明显），同时抑制或去除某些不需要的信息来提高遥感图像质量的处理方法。图像增强可以改善图像质量，使之更适于人的视觉或机器识别系统。遥感图像增强主要包括空域增强、频域增强、色彩增强等方法。 一、彩色增强处理 2.非线性增强指变换函数为线性方程以外的初等函数。如对数和指数函数。见教材P203-204 3.直方图均衡化是将随机分布的图像直方图修改成均匀分布的直方图，其实质是对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致相等。见教材P204-205 4.直方图匹配是通过查找表使得一个图像的直方图与另一个图像直方图类似，亦属于非线性变换。 （二）邻域法增强 邻域法增强是根据周围像元点的关系作邻域运算。（见教材P207） 1.平滑：利用图像点（x，y）及其邻域若干个像素的灰度平均值来代替点（x，y）的灰度值，结果是滤掉一些细节，对亮度突变的点产生了“平滑”效果。 2.边缘增强：提高边缘灰度值的变化差，使界线更加清晰。 统计滤波（statistical filter）2倍乘积运行结果 利用锐化