第七讲遥感图像数据处理图象增强

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1、遥感数字图像的增强处理遥感数字图像的增强处理图像增强是设法摒弃一些认为不必要或图像增强是设法摒弃一些认为不必要或干扰的信息，而将所需要的信息得以突干扰的信息，而将所需要的信息得以突出出来。这可以通过调整数字图像直方出出来。这可以通过调整数字图像直方图，进行像元亮度值之间的数学运算处图，进行像元亮度值之间的数学运算处理，或是数学变换等方法来实现。以下理，或是数学变换等方法来实现。以下主要从方法原理上介绍数字图像增强处主要从方法原理上介绍数字图像增强处理的几种主要方法。理的几种主要方法。图像增强图像增强-彩色合成彩色合成n彩色增强处理彩色增强处理 n彩色增强处理是数字图像增强处理的基本方法，彩色增

2、强处理是数字图像增强处理的基本方法，它可将输入计算机中的图像组合转换成彩色图它可将输入计算机中的图像组合转换成彩色图像，又可把经各种增强或分类处理后的图像组像，又可把经各种增强或分类处理后的图像组合叠置，以彩色图像显示出来，大大提高了图合叠置，以彩色图像显示出来，大大提高了图像的显示质量，为信息提取和识别提供了便利像的显示质量，为信息提取和识别提供了便利 图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)n一、彩色合成原理一、彩色合成原理n对于人眼来说，单一波长的光对应着单一的一种色彩。如眼睛对于人眼来说，单一波长的光对应着单一的一种色彩。如眼睛对于对于0.620.76m 的光，的光，感觉为红色；对于

3、感觉为红色；对于0.500.56m 的光感觉为绿色。然而，眼睛在感觉判别色彩时亦有的光感觉为绿色。然而，眼睛在感觉判别色彩时亦有局限性。若把波长局限性。若把波长0.7m 的红光与的红光与0.54m 的绿光按一定比的绿光按一定比例混合叠加，眼睛的感觉将如同例混合叠加，眼睛的感觉将如同0.57m 的黄光感觉为黄色。的黄光感觉为黄色。分不出哪一种是分不出哪一种是“单色单色”的黄光（的黄光（0.57m），哪一种是红光），哪一种是红光与绿光混合而成的黄光。这就说明，对于眼睛色觉来说，光对与绿光混合而成的黄光。这就说明，对于眼睛色觉来说，光对于色虽然有着单一的一一对应关系，于色虽然有着单一的一一对应关系，

4、而色对光并不存在单一的而色对光并不存在单一的对应关系。因此，一些色彩可以由不同波长的光按一定比例叠对应关系。因此，一些色彩可以由不同波长的光按一定比例叠加混合而成，亦即可以用少数几种色光合成出众多的色彩来彩加混合而成，亦即可以用少数几种色光合成出众多的色彩来彩色合成就是依照眼睛的这一色觉现象，通常利用三种基本色光色合成就是依照眼睛的这一色觉现象，通常利用三种基本色光（称为基色）按一定比例混合叠加而成各种色彩，称为三基色（称为基色）按一定比例混合叠加而成各种色彩，称为三基色n合成合成。图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)n所谓基色就是在三种基色光中的任何一种色光所谓基色就是在三种基色光中的

5、任何一种色光（或颜色）（或颜色）都不能由这三种基色中的另外两种都不能由这三种基色中的另外两种色光（或颜色）混合而成。三基色彩色合成通色光（或颜色）混合而成。三基色彩色合成通常采用红、绿、蓝三色。用三基色合成产生其常采用红、绿、蓝三色。用三基色合成产生其它色彩的方法有两种基它色彩的方法有两种基n本方法，即加色法和减色法。本方法，即加色法和减色法。图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)n（一）加色法（一）加色法n加色法适用于色光的叠加混合，加色法适用于色光的叠加混合，采用红、绿、采用红、绿、蓝三种色光为基色，按一定比例混合叠加蓝三种色光为基色，按一定比例混合叠加n产生其它色彩，方法是（图产生其

6、它色彩，方法是（图10-4.1（a）：）：n1.两种基色光等量混合叠加，产生一种补色光。两种基色光等量混合叠加，产生一种补色光。即即n红红+绿绿黄；红黄；红+蓝蓝品红；蓝品红；蓝+绿绿青。青。n黄、品红、青称为补色（光）。黄、品红、青称为补色（光）。图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)n2.红、绿、蓝三种基色光等量相加为白光（自然红、绿、蓝三种基色光等量相加为白光（自然光）。即光）。即n红红+绿绿+蓝蓝白（光）。白（光）。n当两种色光相加成为消色（白色或黑色）时，称这当两种色光相加成为消色（白色或黑色）时，称这两种色光为互补色。因此，不难看两种色

7、光为互补色。因此，不难看n出黄与蓝；品红与绿；青与红为互补色。出黄与蓝；品红与绿；青与红为互补色。n3.非互补色（光）不等量相加混合，产生不同的中非互补色（光）不等量相加混合，产生不同的中间色（光）间色（光）n，如：红（多），如：红（多）+绿（少）绿（少）n橙；红（少）橙；红（少）+绿（多）绿（多）黄绿等黄绿等。图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)n（二）减色法二）减色法n减色法是从自然光（白光）中，减去一种或二种基色减色法是从自然光（白光）中，减去一种或二种基色光而生成色彩的方法。一般适用于颜料配色、彩色印光而生成色彩的方法。一般适用于颜料配色、彩色印刷等色彩的产生。刷等色彩的产生。n

8、颜料本身的色彩是由于本身选择性地吸收了入射自然颜料本身的色彩是由于本身选择性地吸收了入射自然光中一定波长的光，反射出未被吸收的色光而呈现出光中一定波长的光，反射出未被吸收的色光而呈现出本身的色彩。例如，黄色颜料是由于本身吸收了自然本身的色彩。例如，黄色颜料是由于本身吸收了自然光中的蓝色光，反射出未被吸收的红光和绿光叠加混光中的蓝色光，反射出未被吸收的红光和绿光叠加混合的结果；品红颜料是由于吸收了自然光中的绿光，合的结果；品红颜料是由于吸收了自然光中的绿光，反射出红光和蓝光相加的结果；同样，青颜料是由于反射出红光和蓝光相加的结果；同样，青颜料是由于吸收了自然光中的红光成分，反射蓝光与绿光吸收了自

9、然光中的红光成分，反射蓝光与绿光n的结果。（图的结果。（图10-4.1（b）。即）。即图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)n黄黄白白蓝；蓝；n品红品红白白绿；绿；n青青白白红。红。n当品红与黄颜料相混合时，生成红色。即当品红与黄颜料相混合时，生成红色。即n品红品红+黄黄=白白（绿（绿+蓝）蓝）红。红。n亦即自然光（白光）中分别被品红和黄颜料将亦即自然光（白光）中分别被品红和黄颜料将其中的绿光和蓝光吸收了，只有红光被混合后其中的绿光和蓝光吸收了，只有红光被混合后的颜料反射出来，因而呈现出红颜色。的颜料反射出来，因而呈现出红颜色。图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)n同样，青与品红或黄

10、与青颜料相加混合时有同样，青与品红或黄与青颜料相加混合时有n青青+品红品红=白白-（红（红+绿）绿）蓝；蓝；n黄黄+青青=白白-（蓝（蓝+红）红）绿。绿。n当品红、青、黄三种颜料相混合时，即白光当品红、青、黄三种颜料相混合时，即白光中的绿、红、蓝都被吸收了，而呈现黑色。中的绿、红、蓝都被吸收了，而呈现黑色。n即即n品红品红+青青+黄黄=白白-（绿（绿+红红+蓝）蓝）黑黑。图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)n数字图像彩色合成数字图像彩色合成n数字图像多波段彩色合成是利用计算机提供的数字图像多波段彩色合成是利用计算机提供的多通道（图像）存储器，分别将同一地区不同多通道（图像）存储器，分别将

11、同一地区不同波段的图像存放在不同通道的存储器中，并依波段的图像存放在不同通道的存储器中，并依照彩色合成原理，分别对各通道的图像进行单照彩色合成原理，分别对各通道的图像进行单基色变换，形成红、绿、蓝三基色图像，在彩基色变换，形成红、绿、蓝三基色图像，在彩色屏幕上进行叠置，从而构成彩色合成图像，色屏幕上进行叠置，从而构成彩色合成图像，如图如图10.4.2 所示。显然，若通道中图像波段与所示。显然，若通道中图像波段与进行基色变换的波段一一对应时，合成图像为进行基色变换的波段一一对应时，合成图像为天然（真）天然（真）彩色图像。彩色图像。图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)图像增强图像增强-彩色合

12、成彩色合成(续续)n例如，将例如，将TM3、TM2、TM1 图像分别进行红、绿、图像分别进行红、绿、蓝的基色变换，可得到近似真彩色的合成图像。但蓝的基色变换，可得到近似真彩色的合成图像。但是，而若采用是，而若采用TM4（0.760.9m）、）、nTM3 和和TM2 三波段，分别通过红、绿、蓝滤光系三波段，分别通过红、绿、蓝滤光系统合成产生的彩色图像则是假彩色图像。在此图像统合成产生的彩色图像则是假彩色图像。在此图像上绿色植物显示红色。若这种对应关系被破坏，上绿色植物显示红色。若这种对应关系被破坏，采采用其它的组合关系，产生的图像则为假彩色合成图用其它的组合关系，产生的图像则为假彩色合成图像。为

13、了提高图像增强的效果，可利用计算机处理像。为了提高图像增强的效果，可利用计算机处理快捷的特点，进行多组合，不同配置的多种方案的快捷的特点，进行多组合，不同配置的多种方案的合成，选择最佳的图像增强效果。合成，选择最佳的图像增强效果。图像增强图像增强-彩色合成彩色合成(续续)TM1TM2TM3TM4TM5TM6TM7Landsat TM 5 sub-scene showing the region around the Alpinforschungszentrum RudolfshtteTM7,4,1TM5,7,2TM5,4,3TM4,3,2图像增强-直方图增强直方图增强(灰度变换灰度变换)n直方

14、图定义直方图定义:是对数字图像每一亮度间隔内像元频数的是对数字图像每一亮度间隔内像元频数的统计统计.n由于一幅图像常包含数目众多的像元，像元的亮度值由于一幅图像常包含数目众多的像元，像元的亮度值又是随机的，因此数字图像直方图的包络线近似接近又是随机的，因此数字图像直方图的包络线近似接近正态分布曲线。一般来说，图像直方图分布曲线越接正态分布曲线。一般来说，图像直方图分布曲线越接近正态分布的曲线形式，说明图像反差适中，亮度分近正态分布的曲线形式，说明图像反差适中，亮度分布均匀层次丰富，图像质量高；若图像直方图峰值偏布均匀层次丰富，图像质量高；若图像直方图峰值偏向一边呈偏态分布，则说明图像偏亮或偏暗

15、，缺少层向一边呈偏态分布，则说明图像偏亮或偏暗，缺少层次，图像质量较差。次，图像质量较差。n因此，因此，可通过调整图像直方图形态，来改善图像显示可通过调整图像直方图形态，来改善图像显示质量，使图像得到增强。质量，使图像得到增强。直方图增强直方图增强4.直方图的作用：直观地了解图像的亮度值分布范围、峰值的位置、均值以及亮度值分布的离散程度。直方图的曲线可以反映图像的质量差异。正态分布：反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图像质量高。偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。图像增强-直方图增强直方图增强图像增强-直方图增强直方图增强(续续)n直方图增强方法直方图增强方法:n1)直方图均衡化直方图

16、均衡化:是将原直方图通过是将原直方图通过变换函数调整为均衡直方图变换函数调整为均衡直方图,然后按然后按均衡直方图调整原图象均衡直方图调整原图象(如图如图7.7所所示示)图像增强-直方图增强直方图增强(续续)图像增强-直方图增强直方图增强(续续)n直方图规定化直方图规定化:是将原直方图调是将原直方图调整为事先规定的形式整为事先规定的形式,然后按该然后按该形式直方图调整原图象形式直方图调整原图象.经过这经过这样变换后的图象可以对指定的亮样变换后的图象可以对指定的亮度范围进行增强度范围进行增强.(如图如图7.9所示所示)图像增强图像增强-直方图增强直方图增强(续续)图像增强图像增强-反差增强反差增强

17、n反差增强反差增强:n定义定义:通过采用扩展图象的亮度从而扩大亮通过采用扩展图象的亮度从而扩大亮(灰灰)度的差度的差异的办法来解决图象亮度范围窄异的办法来解决图象亮度范围窄,而呈现低反差状态的而呈现低反差状态的过程过程.n方法方法:n1)线性扩展线性扩展:是将原图象诸亮度值按线性关系进行扩大是将原图象诸亮度值按线性关系进行扩大,亮度范围可扩展为任意指定范围亮度范围可扩展为任意指定范围.(如图如图7.10所示所示a:为为原始图象直方图原始图象直方图b:整个亮度范围扩展为整个亮度范围扩展为B1b后的直方图后的直方图c:原始图象中亮度范围原始图象中亮度范围B1d的直的直方图方图)A linear s

18、tretch involves identifying lower and upper bounds from the histogram(usually the minimum and maximum brightness values in the image)and applying a transformation to stretch this range to fill the full range.This graphic illustrates the rather uneven increase in contrast in an image before(left)and

19、after(right)a histogram equalised stretch.图像增强图像增强-反差增强反差增强(续续)n2)非线性扩展非线性扩展:对所要进行扩展的亮度范围进对所要进行扩展的亮度范围进行有选择性的扩展行有选择性的扩展.n扩展的方式有扩展的方式有:n直方图扩展直方图扩展:频数出现越多的地方频数出现越多的地方,亮度范围拉亮度范围拉开的越大开的越大;频数出现少的地方频数出现少的地方,亮度范围拉开越亮度范围拉开越小小.如图如图7.13和和7.14所示原始亮度所示原始亮度60-66因频因频数太小而受到压缩数太小而受到压缩,66-72保持原来亮度保持原来亮度,72-80,80-86,

20、86-90的亮度范围因其频数较多而的亮度范围因其频数较多而有不同程度的扩展有不同程度的扩展.If the input range is not uniformly distributed.In this case,a histogram-equalised stretch may be better.This stretch assigns more display values(range)to the frequently occurring portions of the histogram.In this way,the detail in these areas will be be

21、tter enhanced relative to those areas of the original histogram where values occur less frequentlyThis graphic illustrates the rather uneven increase in contrast in an image before(left)and after(right)a histogram equalised stretch.图像增强图像增强-反差增强反差增强(续续)n特定扩展特定扩展:是根据需要给出扩展曲线是根据需要给出扩展曲线,亮度亮度扩大的倍数取决于曲线

22、的纵坐标扩大的倍数取决于曲线的纵坐标.n扩展曲线有扩展曲线有:/高斯分布曲线高斯分布曲线(见图见图7.15)/对数曲线对数曲线(见图见图7.16)/指数曲线指数曲线(见图见图7.17)图像增强图像增强-比值法增强比值法增强(续续)n比值法增强比值法增强:是通过比值图象来突出类别或目是通过比值图象来突出类别或目标标.n通常由两个波段或几个波段组合的对应像元亮通常由两个波段或几个波段组合的对应像元亮度值之比而进行度值之比而进行.1.比值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相除（除数不为相除（除数不为0 0）就是比值运算。该运算常）就是比值运算。该运

23、算常用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类用于突出遥感影像中的植被特征、提取植被类型或估算植被生物量，这种算法的结果称为植型或估算植被生物量，这种算法的结果称为植被指数。常用算法：近红外波段被指数。常用算法：近红外波段/红波段红波段;或或（近红外（近红外-红）红）/（近红外（近红外+红）红）.对于区分和增对于区分和增强光谱亮度值虽不明显，而不同波段的比值差强光谱亮度值虽不明显，而不同波段的比值差异较大的地物有明显效果。异较大的地物有明显效果。比值处理的方式：根据实际情况，采取加、减、乘、除四则运算。n应用情形应用情形:n1)当光照条件变化时当光照条件变化时(地形地形云层的引起云层的引起),同

24、同一地物的亮度值发生变化一地物的亮度值发生变化,但某种亮度比值却但某种亮度比值却保持不变保持不变,可以用比值图象来消除某些干扰可以用比值图象来消除某些干扰,突突出目标信息出目标信息.如图如图7.38所示所示图像增强图像增强-比值法增强比值法增强(续续)n2)可利用比值图象使图象中各类地物均可利用比值图象使图象中各类地物均值拉开值拉开,方差缩小方差缩小,从而易区别各类从而易区别各类.n如表如表7.12利用利用TM4/TM7的比值区分水的比值区分水和沙滩和图和沙滩和图7.39利用比值图象利用比值图象TM5/TM4和和TM7/TM5可以很容易把可以很容易把铁帽和植被区分开铁帽和植被区分开.图像增强图

25、像增强-比值法增强比值法增强(续续)地物波段 水沙滩 41617 714 4/7164.25图像增强图像增强-比值法增强比值法增强(续续)n3)可利用比值图象突出某类地物可利用比值图象突出某类地物,消弱消弱某类地物某类地物,从而提取目标信息从而提取目标信息.(比值彩色比值彩色合成合成)1.差值运算：差值运算：两幅同样行、列数的图像，对应像元两幅同样行、列数的图像，对应像元的亮度值相减就是差值运算。的亮度值相减就是差值运算。图像增强图像增强-空间滤波空间滤波n空间滤波空间滤波(spatial filtering)n定义定义:是指在图象空间是指在图象空间(X,Y)或者空间或者空间频率域频率域(,n

26、),对输入的图象应用若干对输入的图象应用若干滤波函数而获得改进的输出图象的技滤波函数而获得改进的输出图象的技术术.其效果有噪声的消除其效果有噪声的消除,边缘及线的边缘及线的增强增强,图象的清晰化图象的清晰化.图像增强图像增强-空间滤波空间滤波(续续)n(1)图象空间域的滤波图象空间域的滤波:n是通过局部性的积和运算是通过局部性的积和运算(卷积卷积)而进行的而进行的,通通常采用常采用nn的矩阵算子的矩阵算子(也叫算子也叫算子)作为卷积作为卷积函数函数:n i+w j+w ng(i,j)=f(k,I)h(i-k,j-I)k=i-w I=j-wf:输入图象输入图象,h:滤波函数滤波函数g:滤波后输出

27、函数滤波后输出函数图像增强图像增强-空间滤波空间滤波(续续)n(2)空间频率域滤波空间频率域滤波(同态滤波同态滤波)n空间频率域的滤波是用傅立叶变换之积空间频率域的滤波是用傅立叶变换之积的形式表示的形式表示:nG(,n)=F(,n)H(,n)nF:原图象的傅立叶变换原图象的傅立叶变换,H:滤波函数滤波函数,G:输出图象的傅立叶变换输出图象的傅立叶变换.对对G进行逆变换进行逆变换就可得到就可得到 滤波后的图象滤波后的图象.图像增强图像增强-空间滤波空间滤波(续续)n滤波函数的类型滤波函数的类型:n低通滤波低通滤波:仅让低频的空间频率通过而消除高频仅让低频的空间频率通过而消除高频成分成分,可用于噪

28、声消除可用于噪声消除.n高通滤波高通滤波:仅让高频成分通过仅让高频成分通过,可应用于目标轮可应用于目标轮廓等的增强廓等的增强.n带通滤波带通滤波:仅保留一定的频率成分仅保留一定的频率成分,可用于提取可用于提取/消除每隔一定间隔出现的干涉条纹的噪声消除每隔一定间隔出现的干涉条纹的噪声.Image of CHURN FarmDaedalus 1268 ATM Channel 3A low-pass filter（低通滤波）（低通滤波）is designed to emphasise larger,homogeneous areas of similar tone and reduce the sm

29、aller detail in an image.Thus,low-pass filters generally serve to smooth（平滑）（平滑）the appearance of an image.A high-pass filter（高通滤波）does the opposite,and serves to sharpen the appearance of fine detail in an image.Directional or edge detecting filters highlight linear features,such as roads or field

30、boundaries.Vertical edges（垂直边缘）Horizontal edgesDirectional Edge filters can also be designed to enhance features which are oriented in specific directions and are useful in applications such as geology,for the detection of linear geologic structures.n1 1、平滑、平滑-图像中出现某些亮度值过大的区域，或出现不该有的亮点时，采用平滑方法可以减小变化

31、，使亮度平缓或去掉不必要的亮点。比值平滑：比值平滑：将每个像元在以其为中心的区域将每个像元在以其为中心的区域内，取平均值来代替该像元值，以达到去掉内，取平均值来代替该像元值，以达到去掉尖锐尖锐“噪声噪声”和平滑图像的目的。和平滑图像的目的。中值滤波：中值滤波：将每个像元在以其为中心的邻域将每个像元在以其为中心的邻域内，取中间亮度值来代替该像元值，以达到内，取中间亮度值来代替该像元值，以达到去掉尖锐去掉尖锐“噪声噪声”和平滑图像的目的。和平滑图像的目的。Smoothing2 2、锐化、锐化突出图像的边缘、线性目标或某突出图像的边缘、线性目标或某些亮度变化率大的部分。些亮度变化率大的部分。罗伯特梯

32、度：罗伯特梯度：找到了梯度较大的位置，找到了梯度较大的位置，也就找到了边缘，用不同的梯度值代替也就找到了边缘，用不同的梯度值代替边缘处像元的值，也就突出了边缘。边缘处像元的值，也就突出了边缘。索伯尔梯度索伯尔梯度拉普拉斯算法拉普拉斯算法定向检测定向检测典型算子和图象增强的效果定向滤波图像增强图像增强-密度分割密度分割n1.假彩色等密度分割处理假彩色等密度分割处理 n遥感黑白图像是以黑白色调的深浅不同表示地物的形遥感黑白图像是以黑白色调的深浅不同表示地物的形态属性及其分布特征的。在感光材料上黑白色调的深态属性及其分布特征的。在感光材料上黑白色调的深浅则表现为密度值的不同。对于相对应的数字图像，浅

33、则表现为密度值的不同。对于相对应的数字图像，影像的密度值即转换量化为相应像元的亮度值。因此，影像的密度值即转换量化为相应像元的亮度值。因此，若将一幅图像的亮度值变化，若将一幅图像的亮度值变化，按一定量级进行分割，按一定量级进行分割，划分成若干等级（即相当于对图像的密度值进行分割，划分成若干等级（即相当于对图像的密度值进行分割，分成若干等级），分成若干等级），n密度分割密度分割:是对图象的亮是对图象的亮(灰灰)度进行分割度进行分割,使一定的亮度使一定的亮度间隔对应某一类或几类地物间隔对应某一类或几类地物,从而便于进行图象的增强从而便于进行图象的增强和分类和分类.输入图像输入图像显示直方图显示直方

34、图确定分割的等级数，并计算分割的间距确定分割的等级数，并计算分割的间距像元亮度值转换像元亮度值转换为为像元像元新值新值赋色赋色n分割的方法分割的方法:n(一一)规律性的五种分割方法规律性的五种分割方法n线性密度分割线性密度分割:是对所研究的亮度范围进行均匀是对所研究的亮度范围进行均匀分割分割(亮度间隔相等亮度间隔相等),公式如下公式如下:FLEV=FL+(I-1)(FH-FL+1)/GN+0.5式中式中FLEV:每一级分割点的值每一级分割点的值,GN:分割的级分割的级数数,I=1,2,GN为分割的每一级为分割的每一级,FH:最大亮度最大亮度值值,FL:最小亮度值最小亮度值,0.5为化整四舍五入

35、系数为化整四舍五入系数.图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)n非线性密度分割非线性密度分割:是对所研究的亮度范围进行是对所研究的亮度范围进行非均匀分割非均匀分割(亮度间隔不相等亮度间隔不相等),对感兴趣的的对感兴趣的的亮度范围细分亮度范围细分,对不感兴趣的亮度范围粗分对不感兴趣的亮度范围粗分(进行压缩进行压缩),它有四种标度如下它有四种标度如下:n(1)平方根标度平方根标度:对低亮度区细分对低亮度区细分,对高亮度区对高亮度区压缩压缩,其公式如下其公式如下:FLEV=FL+(I-1)FH-FL/GN2+0.5图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续

36、)n(2)对数标度对数标度:对低亮度区压缩低亮度区压缩,对高亮度区细对高亮度区细分分,其公式如下其公式如下:nFLEV=FL+(FH-FL)I/(GN+1)+0.5n(3)正弦标度一正弦标度一:对低亮度区和高亮度区压缩低亮度区和高亮度区压缩,对中等细分对中等细分,其公式省略其公式省略n(4)正弦标度二正弦标度二:对低亮度区和高亮度区细分低亮度区和高亮度区细分,对中等亮度区压缩对中等亮度区压缩.图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)nFH和和FL的确定的确定:当高亮度区或低亮度区当高亮度区或低亮度区的频数很低时的频数很低时,FH和和FL可以人为地指定可以人为地指定从频数较多的地方计算从频数较

37、多的地方计算,而对那些频数较而对那些频数较低的高亮度区或低亮度区单独指定它们低的高亮度区或低亮度区单独指定它们的级数的级数,从而提高按各种规律进行密度分从而提高按各种规律进行密度分割的效果割的效果.图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)n(二二)根据实际情况确定分割级数和分割点根据实际情况确定分割级数和分割点n(1)根据地区的直方图谷点数目和谷点的具体值根据地区的直方图谷点数目和谷点的具体值来确定分割级数和分割点来确定分割级数和分割点.n如图如图7.44的直方图由六个正态分布组成的直方图由六个正态分布组成.可确定可确定分割级数为分割级数为6,分割点为两个端点值分割点为两个端点值(9:最小最

38、小值值,35:最大值最大值)和和5个谷点值个谷点值(14,17,20,23,26)来进行分割来进行分割.图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)n(2)根据各类地物的亮度值根据各类地物的亮度值,求出各类均值、标准差求出各类均值、标准差,定出分割级数和分割点定出分割级数和分割点.n要求要求:分割点的类别已知分割点的类别已知;在要分割的区域内选出包在要分割的区域内选出包括各类地物的试验场地括各类地物的试验场地,计算的类均值和标准差计算的类均值和标准差.如如表表7.13所示所示:按其标准差加权按其标准差加权,可确定密度分割点为可确定密度分割点为2,5,12

39、,15,22,30(包含两个端点包含两个端点)n表表7.13水体水体阴影阴影住宅住宅植被植被阳坡阳坡均值均值410.414.818.026.4标准差标准差0.21.01.01.61.5图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)n一维空间密度分割和多维空间密度分割一维空间密度分割和多维空间密度分割一维空间密度分割一维空间密度分割定义定义:利用一个特征参数进行分割利用一个特征参数进行分割.图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)方法方法:(1)利用五种规律进行利用五种规律进行.特别是对一个陌生的地特别是对一个陌生的地区需要了解大概的类别和分布时区需要了解大概的类别和分布时.一般是根据一般是根据各

40、波段的直方图来选择规律各波段的直方图来选择规律:例如直方图中间例如直方图中间亮度频数高亮度频数高,两端频数低两端频数低,则可选择正弦标度一则可选择正弦标度一分割分割;若直方图低亮度区频数高若直方图低亮度区频数高,则可选择平方则可选择平方根标度分割根标度分割.同时选择哪个规律也取决于感兴同时选择哪个规律也取决于感兴趣的亮度区趣的亮度区.(2)利用直方图的谷点进行利用直方图的谷点进行图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)多维空间密度分割多维空间密度分割定义定义:利用几个特征参数进行分割利用几个特征参数进行分割.应用的情形应用的情形:在一个空间里存在各类的重叠在一个空间里存在各类的重叠,而在而在

41、多维空间却将它们分开多维空间却将它们分开.图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)n概念：概念：利用计算机将同一地区不同波段的图像利用计算机将同一地区不同波段的图像存放在不同通道的存储器中，并依照彩色合成存放在不同通道的存储器中，并依照彩色合成原理，分别对各通道的图像进行单基色变换，原理，分别对各通道的图像进行单基色变换，在彩色屏幕上进行叠置，从而构成彩色合成图在彩色屏幕上进行叠置，从而构成彩色合成图像。像。n合成方案：合成方案：彩色合成图像分为真彩色图像和假彩色合成图像分为真彩色图像和假彩色图像。彩色图像。图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)应用方法应用方法:首先在试验场内求出各类地

42、物各类参数的首先在试验场内求出各类地物各类参数的均值和标准差如表均值和标准差如表7.14所示所示,然后作出参然后作出参数曲线数曲线(据均值据均值)和窗口和窗口(据标准差据标准差)如图如图7.46,选择各类地物离散性最大的那个波选择各类地物离散性最大的那个波段作为主波段段作为主波段(如图如图7.46七波段七波段)分割之分割之,图像增强图像增强-密度分割密度分割(续续)若主波段内存在某二类若主波段内存在某二类(或几类或几类)地物相交的情地物相交的情形时形时,可选择一个可选择一个(或几个或几个)该二类该二类(或几类或几类)地地物窗口不相交的波段作为辅助波段物窗口不相交的波段作为辅助波段(如图如图7.

43、46的五波段的五波段)进行分割根据标准差加权进行分割根据标准差加权,定出主波定出主波段各分割点段各分割点2,5,12,15,22,30(包括两个端点包括两个端点).辅波段分割点辅波段分割点19作业和思考题 n1.试述遥感数字图像增强的主要方法？试述遥感数字图像增强的主要方法？n2.单波段彩色变换处理过程？单波段彩色变换处理过程？n3.什么叫假彩色图像？什么叫假彩色图像？n4.何谓高通滤波和低通滤波？各自的作用如何？何谓高通滤波和低通滤波？各自的作用如何？n5.平滑与锐化是如何产生的？平滑与锐化是如何产生的？n6.比值处理方式由哪些，如何选择？比值处理方式由哪些，如何选择？n7.如何改变线性变换的效果？如何改变线性变换的效果？n8.简述非线性密度分割的四种标度及其应用情形.