1、本科毕业论文（20 届）遥感图像空间增强方法分析所在学院 专业班级 海洋科学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I遥感图像空间增强方法分析摘要：遥感 ( Remote Sensing) 技术是一门新兴技术,是空间技术、应用光学、无线电电子、计算机技术等结合的产物。遥感技术获取的信息大多是多光谱数字图像，对多光谱图像进行增强处理是现代数字图像处理的重要内容。在遥感应用研究中,经过处理后形成的高清晰图像，对展开以后的工作具有重要的作用。而图像增强技术对于改善图像的对比度,突出某些局部细节等方面都起着积极的作用，遥感图像增强目的在于改进图像的显示，提高遥感图像的视觉效果和解译性。本文
2、简单介绍了遥感图像的增强方法以及遥感数据的预处理。列举了遥感数据预处理的一般方法，包括遥感图像的辐射校正处理、几何校正处理、镶嵌处理、裁切处理等，有利于减少遥感图像在成像过程中受传感器性能下降、大气扰动等因素造成的影响。并对遥感图像空间增强处理的卷积增强、锐化处理、傅立叶变换等方面进行了分析研究。并应用 ERDAS IMAGINE 软件对舟山海域的 ETM+卫星遥感图像进行了增强处理，分析不同的增强方法对 ETM+数据的增强效果。熟悉总结各空间增强方法的特点与实际对遥感图像产生强效果，合理使用各种遥感图像增强方法，以应对各种特点的遥感图像来达到各种自己想要的遥感信息的目的。关键词:遥感图像，空
3、间增强，预处理，卷积增强IIResearch Progress of The Application of Remote sensing technology in water quality and safety early warning systemAbstract:RS (Remote Sensing) technology is an emerging technology, space technology, optics, radio electronics, computer technology, combined with the product. Much of the
4、information obtained by remote sensing technology is a multi-spectral digital images, multi-spectral image enhancement processing of modern digital image processing is an important part. Research in remote sensing applications, the formation of processed high-resolution images of the future work to
5、start with an important role. The image enhancement technology to improve image contrast, highlighting certain aspects of local details play an active role in remote sensing image enhancement aimed at improving the image display, improved visual effects and remote sensing image interpretation of. Th
6、is paper introduces the method of image enhancement of remote sensing and remote sensing data preprocessing. Lists the general method of remote sensing data preprocessing, including radiometric calibration of remote sensing image processing, geometric correction, mosaic processing, cutting processin
7、g, helps to reduce the remote sensing image sensor in the imaging process by the performance degradation caused by atmospheric disturbances and other factors impact. And enhancement of remote sensing image space convolution enhanced sharpening, and other aspects of the Fourier transform analysis. An
8、d apply the ERDAS IMAGINE software Zhoushan waters ETM + satellite images were enhanced processing, analysis and enhancement of the different ETM + data enhancement. Familiar with the summary of the characteristics of the space and the actual enhancement of remote sensing images produce a strong eff
9、ect on the rational use of remote sensing image enhancement methods to deal with various characteristics of a variety of remote sensing images they want to achieve the purpose of remote sensing informationKey word:remote sensing image,Image enhance,Pretreatment,Enhanced convolutionIII目录目录 .III引言 .11
10、 数据及研究区域介绍 .31.1 ETM+.31.2 舟山海域介绍 .31.3 ERDAS IMAGINE软件简介 .42 遥感图像数字处理基础知识 .82.1遥感图像解译 .82.2 遥感图像的表示 .82.2.1 光学图像 .92.2.2 数字图像 .92.3遥感图像的获取 .103 数据预处理 .123.1遥感数据的输入输出 .123.2 遥感图像的辐射校正 .143.2.1辐射校正概念 .143.2.2 辐射误差产生的原因和校正方法 .143.3 遥感图像的几何校正 .153.3.1 遥感图像的几何畸变 .153.3.2遥感图像的几何校正 .163.4遥感图像的镶嵌 .173.5遥感图
11、像的裁切 .174 遥感图像空间增强方法分析 .184.1 遥感图像增强概念及分类 .184.2遥感图像空间增强 .194.2 卷积增强 .194.3傅立叶变换 .224.4 锐化处理 .23IV4.4.1微分法 .234.4.2卷积处理 .244.4.3统计区分法 .244.4.4频率域的高通滤波 .244.4.5操作步骤 .254.5 各种空间增强方法的比较 .275 结论与讨论 .28参考文献 .29致谢 .301引言遥感( Remote Sensing) 技术是一门新兴技术,是空间技术、应用光学、无线电电子、计算机技术等结合的产物。遥感技术在地球资源的探测,地震、火山爆发的预测,环境污
12、染的监测以及治金、地质、石油、农业、林业、水利、测绘、气象、海洋等部门经济建设和国防建设中,都有着广泛的应用 1。遥感技术通过不同的遥感传感器来获取地表数据，然后进行处理、分析，最后获得感兴趣地物的有关信息。遥感技术获取的信息大多是光谱数字图像，对多光谱图像进行增强处理是现代数字图像处理的重要内容。随着遥感技术的发展，这种技术所获得的信息越来越丰富，对于改善图像质量的处理技术的要求越来越高，现有的处理手段也越来越丰富。在遥感应用研究，通过正确的增强处理手段，以得到高清晰图像，对以后的工作展开具有重要的意义。每当一幅图像从一种形式变到另一种形式, 例如经过图像的生成、复制、扫描、传输或变换以后,
13、 由于多种因素的影响, 输出图像的“质量”或多或少地有所降低或退化 2。为了某些预期的效果，就需要利用计算机对图像进行一系列的操作，也就是数字图像处理。数字图像处理也称为计算机图像处理，是利用计算机对图像信息进行加工以满足人的视觉心理或应用需求的行为，是指将一幅图像变为另一幅经过修改的图像，因此是一个由图像到图像的过程 3。数字图像处理的发展时间不长，始于 20 世纪 60 年代，由于当时的图像存储成本高，处理设备价格高，并没有得到广泛的应用。直到 1963 年，美国加州理工学院的喷气推进实验室，对“徘徊者 7 号”太空船发回的照片进行了首次处理，这才标志着图像处理技术的实际应用的开始。70
14、年代出现的 CT 和卫星遥感图像很好的促进了数字图像处理技术的发展。80 年代，凭借着计算机的快速发展，极大的促进了数字图像处理技术的普及与应用。90 年代进入了数字图像的高速发展时期，对于庞大的图像信息量，数字图像处理技术面临着处理速度的进一步提高的需求。21 世纪，数字图像处理技术向高速，高质，高效方面发展，开发数字图像处理系统软件以达到实时处理，保存和提取图像包含的最完整的丰富信息，实现图像的智能生成，处理，理解，识别和分类。遥感图像处理技术是指对遥感图像一系列的操作，以达到预期的目的，一般可以分为两类，光学处理和数字图像处理。光学处理时利用光学、照相和电子学的方法对遥感模拟图像，如照片
15、、底片等进行处理。遥感图像光学处理已经有了悠久的历史，但是由于其处理精度不高、稳定性差、设备笨重、操作复杂和工艺水平不高等因素限制了它的发展空间。到了 60年代，在电子计算级技术的突飞猛进，数字图像处理技术的高速发展下，大部分的2遥感图像光学处理的工作都被数字图像处理技术所代替了。到 20 世纪 70 年代，由于数字技术和微电子技术的迅猛发展，给遥感图像处理提供了先进的手段，遥感图像数字处理也就从信息处理、自动控制系统论、计算机科学、数字通信、电子技术等等科学中脱颖而出，称为研究遥感图像信息获取，传输、存储、变换、显示、判读与应用的一门崭新学科。传统的遥感图像增强方法是学习图像增强的基础，至今
16、它们对于改善图像质量仍发挥着重要的作用。本文通过 ERDAS IMAGINE 软件着重研究了一般的图像增强方法，通过观察图像的空间增强效果，发现空间增强过程中存在的问题，比较各种方法在遥感图像解译过程中的作用。实验分析表明：在实际应用中，不是所有图像增强处理方法都要用到，具体采用哪种图像增强处理方法，视具体的研究区域、研究内容和对象而定。31 数据及研究区域介绍本文采用的是 2002 年的舟山海域的 ETM+卫星遥感图像。1.1 ETM+由于各种地物组成的物质成分、结构以及地物表面温度的不同，其光谱特性也就不同，在黑白图像上是色调的差异，在彩色图像上是色别的不同，即使是同样的地物在不同光谱的图
17、像上其色调（或色别）也会不同。不同图像对不同地物的光谱效应不同 4。Landsat 7 卫星携带的传感器 ETM+是 TM 的增强型，它是一种改进型的多光谱扫描仪，其空间、光谱、辐射性能比 MSS 均有明显提高，使数据质量与信息量大大增加，ETM+的扫描镜可在往返两个方向进行扫描和获取数据（MSS 只能单方像） ，这样可以降低扫描速率，增加停顿的时间，挺高测量精度，所以 ETM+辐射分辨率从 MSS 的 64、128 个量级提高到 256 个量级。ETM+具有 8 个波段，与 TM 的波段，光谱特性和分辨率基本相似，最大的变化是增加了分辨率为 15m 的全色波段PAN（0.520.90m） ，
18、辐射定标误差率小于 5%，比 Landsat5 提高 1 倍 5。1.2 舟山海域介绍舟山背靠上海、杭州、宁波等大中城市群和长江三角洲等辽阔腹地，面向太平洋，具有较强的地缘优势，踞我国南北沿海航线与长江水道交 汇枢纽，是长江流域和长江三角洲对外开放的海上门户和通道，与亚太新兴港口城市呈扇形辐射之势。 东临太平洋，是远东国际航线要冲，也是我国大陆地区唯一深入太平洋的海上战略支撑基地 6。4图 2.1 舟山海域Fig 2.1 Zhoushan sea area1.3 ERDAS IMAGINE 软件简介ERDAS IMAGINE 是美国 ERDAS 公司开发的专业的遥感图像处理与地理信息系统软件，
19、是一个功能完整的，集遥感与地理信息系统于一体的专业软件。ERDAS IMAGINE 在遥感图像处理方面有着很强大的功能如图所示 6。方便和直观的操作步骤使用户操作非常灵。ERDAS IMAGINE 的管理多窗口的功能非常齐全。不论是几何校正还是航片、卫片区域正射矫正以及其它与多个窗口有关的功能，IMAGINE 都将相关的多个窗口非常方便地组织起来，免去了用户开关窗口、排列窗口、组织窗口的麻烦，应用方便因而加快了产品的生产速度。IMAGINE 的窗口提供了卷帘、闪烁、设置透明度以及根据坐标进行窗口联接的功能，为多个相关图像的比较提供了方便的工具。IMAGINE 的窗口还提供了整倍的放大缩小、任意
20、矩形放大缩小、实时交互式放大缩小、虚拟及类似动画游戏式漫游等工具，方便对图像进行各种形式的观看与比较 7。5图 2.2 ERDAS IMAGINE 功能体系Fig 2.2 ERDAS IMAGINE function system在 ERDAS IMAGINE 软件上的图像增强方法可以分为：空间增强、辐射增强、光谱增强 9。（1）空间增强(Spatial Enhancement)。空间增强技术是利用像元自身及其周围像元的灰度值进行运算，达到增强整个图像值目的。ERDAS IMAGINE 提供的空间增强处理功能如 表 2.1 所示。输入 栅格图像像数据 矢量图形数据 文本属性数据ERDAS IMAGINE 遥感图像处理系统视窗操作空间建模命令工具批处理图像库管理数据输入输出数据预处理几何校正、拼接镶嵌子区裁剪、投影变换雷达图像处理倾斜调整、斑点压缩正射校正、纹理分析专题制图输出图像解译增强处理、傅里叶变换高光谱工具、GIS 分析适用工具集、投影变换图像分类非监督分类、监督分类知识工程师、专家分类特征空间、分类评价矢量功能矢量转换、矢量编辑拓扑建立、空间分析虚拟 GIS三位飞行、虚拟世界视域分析、动画制作输出 栅格图像数据 矢量图像数据文本属性数据
