遥感数字图像处理复习参考题Word格式文档下载.docx
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指气中的粒子直径与波长相当时发生的散射现象。
1.1.12瑞利散射
指当大气中的粒子直径比波长小得多的时候所发生的大气散射现象。
1.1.13黑体辐射
黑体发出的电磁辐射。
它比同温度下任何其他物体发出的电磁辐射都强。
1.1.14辐射畸变与辐射校正
图像像元上的亮度直接反映了目标地物的光谱反射率的差异,但也受到其他因素的影响而发生改变,这一改变的部分就是需要校正的部分,称为辐射畸变。
通过简便的方法,去掉程辐射,使图像的质量得到改善,称为辐射校正。
1.1.15图像反差增强
即对比度增强,增大代表不同地类的图像亮度值差异的处理方法。
1.1.16滤波增强处理
从一个资料序列中或从一个方程组的解中去除掉不需要的振荡分量(通常是高频分量)的过程
1.1.17平滑与锐化
图像中某些亮度变化过大的区域,或出现不该有的亮点时,采取的一种减小变化,使亮度平缓或去掉不必要的“燥声”点,有均值平滑和中值滤波两种。
锐化是为了突出图像的边缘、线状目标或某些亮度变化大的部分。
1.1.18中值滤波
将当前像元的窗口(邻域)中所有像元灰度由小到大排序,中间值作为当前像元的输出值
1.1.19假彩色合成
合成图像的色彩不同于原景物色彩的图像合成技术。
1.1.20多光谱变换
通过函数变换,达到保留主要信息,降低数据量;
增强或提取有用信息的目的。
本质是对遥感图像实行线形变换,使多光谱空间的坐标系按照一定的规律进行旋转。
1.1.21K-L变换
K-L变换(Karhunen-LoeveTransform)是建立在统计特性基础上的一种变换,有的文献也称为霍特林(Hotelling)变换,因他在1933年最先给出将离散信号变换成一串不相关系数的方法。
K-L变换的突出优点是相关性好,是均方误差(MSE,MeanSquareError)意义下的最佳变换,它在数据压缩技术中占有重要地位。
假定一幅NxN的数字图像通过某一信号通道传输M次,由于受随机噪音干扰和环境条件影响,接收到的图像实际上是一个受干扰的数字图像集合
对第i次获得的图像fi(x,y),可用一个含N2个元素的向量Xi表示,即
该向量的第一组分量(N个元素)由图像fi(x,y)的第一行像素组成,向量的第二组分量由图像fi(x,y)的第二行像素组成,依此类推。
也可以按列的方式形成这种向量,方法类似。
X向量的协方差矩阵定义为:
mf定义为:
Cf和mf的表达式中,“E”是求期望。
对于M幅数字图像,平均值向量mf和协方差矩阵Cf可由下述方法近似求得:
可以看出,mf是N2个元素的向量,Cf是N2xN2的方阵。
根据线性代数理论,可以求出协方差矩阵的N2个特征向量和对应的特征值。
假定是按递减顺序排列的特征值,对应的特征向量
ei=。
则K-L变换矩阵A定义为:
从而可得K-L变换的变换表达式为:
该变换式可理解为,由中心化图像向量X-mx与变换矩阵A相乘即得到变换后的图像向量Y。
Y的组成方式与向量X相同。
K-L变换虽然具有MSE意义下的最佳性能,但需要先知道信源的协方差矩阵并求出特征值。
求特征值与特征向量并不是一件容易的事,维数较高时甚至求不出来。
即使能借助计算机求解,也很难满足实时处理的要求,而且从编码应用看还需要将这些信息传输给接收端。
这些因素造成了K-L变换在工程实践中不能广泛使用。
人们一方面继续寻求解特征值与特征向量的快速算法,另一方面则寻找一些虽不是“最佳”、但也有较好的去相关与能量集中的性能且容易实现的一些变换方法。
而K-L变换就常常作为对这些变换性能的评价标准。
1.1.22辐射分辨率:
是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的能力。
1.1.23空间分辨率与波谱分辨率
是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小,即传感器能把两个目标物作为清晰的实体记录下来的两个目标物之间最小的距离。
波谱分辨率是传感器在接收目标地物辐射的波谱时,能分辨的最小波长间隔。
1.1.24图像分辨率
指的是图像上的点被映射或指定到给定的空间里的数量(通常是以英寸、厘米、像素为单位),是图像中的最小可分辨距离。
1.1.25采样:
将空间上连续的图像变换成离散点(即像素)的操作称为采样。
1.1.26特征选择
特征选择(featureselection)是从众多特征中挑选出可以参加分类运算的若干个特征,如TM影像波段的选择。
1.1.27NDVI
归一化植被指数,标准差异植被指数)
表达式:
NDVI=(p(nir)-p(red))/(p(nir)+p(red))
和植物的蒸腾作用、太阳光的截取、光合作用以及地表净初级生产力等密切相关。
1.1.28NDWI
归一化水指数)
NDWI的测量使用两个近红外通道,其中一个的中心波段在接近860nm处,另一个位于1240nm处。
其表达式为:
NDWI=(p(860nm)-p(1240nm))/(p(860nm)+p(1240nm))
植被水分指数NDWI是基于短波红外(SWIR)与近红外(NIR)的归一化比值指数。
与NDVI相比,它能有效地提取植被冠层的水分含量;
在植被冠层受水分胁迫时,NDWI指数能及时地响应,这对于旱情监测具有重要意义。
2填空题
[1].遥感数字图像处理的主要内容包括(图像增强)、(图像校正)、(信息提取)。
[2].在计算机中,基本的度量单位是(比特(位))。
存储一幅1024字节的8位图像需要(1MB)的存储空间。
一景正常的包括7个波段的LANDSAT5的TM图像文件,至少占用(200MB)的存储空间
[3].图像校正也称图像恢复、图像复原,校正的方法除了图像增强中的一些方法外,主要包括(辐射校正)和(几何纠正)。
[4].常用的遥感图像处理软件有(ERDASIMAGINE遥感图像处理系统)、(ENVI遥感图像处理系统)、(PCIGeomatica遥感图像处理系统)、(ERMapper遥感图像处理系统)。
[5].遥感数字图像处理系统包括硬件系统和软件系统两大部分,其中硬件系统主要由计算机、(数字化器)、(大容量存储器)、(显示器)、(输出设备)和操作台。
[6].标记图像文件格式TIFF(TagImageFileFormat)是Mac中广泛使用的图像格式,它由Aldus和微软联合开发,它的特点是(图像格式复杂)、(存贮信息多)
[7].遥感系统是一个从地面到空中直至空间,从信息收集、存贮、传输处理到分析判读、应用的技术体系,主要包括(遥感试验)、(信息获取(传感器、遥感平台))、(信息传输)、(信息处理)、(信息应用)等五部分。
[8].按工作方式是否具有人工辐射源,传感器可分为(主动方式)和(被动方式)两类,按数据的记录方式,传感器可分为(成像方式)和(非成像方式)两大类。
[9].光学-机械扫描仪和多光谱扫描仪靠一个平面反射镜的旋转或摆动对地面作(舷向扫描)(在垂直于飞行方向的直线上扫描),获得地面舷向一条细带的信息,然后再通过飞行器的向前飞行产生(航向扫描)(在飞行方向上扫描),由这两个方向的扫描便可得一定宽度的地面条带的信息,经过扫描仪内部的处理,在终端可形成一幅反映这个地面条带的影像。
[10].固体扫描仪(CCD扫描仪)的成像是(推扫式)扫描成像,它省去了复杂的光学机械,有超小型、(速度快)、功率损耗低、寿命长、简单可靠、(动态范围宽)的特点。
[11].按使用的工作波段,可分为紫外、可见光、红外、微波、多波段等传感器。
紫外传感器的探测波段在(50nm~380nm)之间;
可见光传感器的探测波段在(380nm~760nm)之间;
红外传感器的探测波段在(760nm~1.0×
106nm)之间;
微波传感器的探测波段在(10×
106nm~10×
109nm)之间;
多波段传感器使用的波段在可见光波段和红外波段范围内,由若干个窄波段组成。
[12].辐射分辨率在可见、近红外波段用(噪声等效反射率)表示,在热红外波段用(噪声等效温差)、最小可探测温差和最小可分辨温差表示。
[13].通过成像方式获取的图像是连续的,无法直接进行计算机处理。
此外,有些遥感图像是通过摄影方式获取的,保存在胶片上。
只有对这些获取的图像(或模拟图像)进行数字化后,才能产生数字图像。
数字化包括两个过程:
(.采样、)和(量化)。
[14].一幅数字图像为8位量化,量化后的像素灰度级取值范围是(0-255)的整数。
设该数字图像为600行600列,则图像所需要的存储空间为(360000)字节。
[15].根据(传感器选用的波长范围)不同,遥感图像可以划分为不相干图像和相干图像。
[16].(高光谱图像)图像,每个采样位置具有几十甚至几百个波段,远远超出人眼的分辨能力,具有很高的地物识别能力,适合于进行地物的遥感反演研究。
[17].遥感图像数据中的2级产品经过了系统级的(几何校正),即利用(卫星的轨道和姿态)等参数、以及地面系统中的有关参数对原始数据进行处理。
[18].遥感图像数据中的3级产品:
经过了(几何精校正),即利用(地面控制点)对图像进行了校正,使之具有了更精确的地理坐标信息。
[19].LANDSAT,SPOT等图像的元数据中包括了图像获取的日期和时间、投影参数、几何纠正精度、图像分辨率、辐射校正参数等。
[20].设图像数据为N列,M行,K个波段。
(BIL)数据排列遵循以下规律:
第一行第一波段,第一行第二波段,第一行第K波段,…,第m行第一波段,第m行第二波段,…,第m行第K波段。
(BSQ)数据排列遵循以下规律:
第一波段为第一块,第二波段为第二块,…,第K波段为第K块。
每个波段块中,像素按行列顺序存储。
[21].ENVI和ERMapper遥感软件使用(BSQ)格式保存图像数据。
[22].一个HDF文件应包括一个(文件头(FileHeader))、一个或多个(描述块(DataDescriptorBlock))、若干个数据对象(DataObject)。
[23].GeoTIFF目前支持三种坐标空间:
(
栅格空间(RasterSpace))、设备空间(DeviceSpace)和(模型空间(ModelSpace))。
[24].经过几何纠正后,图像文件坐标用地图坐标来表示,按照选用的投影和坐标系不同,表示方法不同。
以我国常用的高斯-克吕格投影为例,地图坐标使用(直角坐标系)表示,单位为(米)。
最小值在(左下角),且不为0。
[25].设有图像文件为200行,200列,8位量化,共7个波段,辅助参数为1,则该图像文件的大小为(字节)。
[26].遥感图像解译专家系统由三大部分组成,即图像处理和特征提取子系统、解译知识获取子系统、狭义的遥感图像解译专家系统。
[27].目标地物的识别特征包括---色调、颜色、形状、纹理、大小、位置、图型、相关布局、-阴影。
3简答题
3.1概念类
3.1.1什么是遥感图像?
,并说明遥感模拟图像与遥感数字图像的区别。
图像(image)是对客观对象的一种相似性的描述或写真,它包含了被描述或写真对象的信息,是人们最主要的信息源。
遥感数字图像(digitaimage)是指以数字形式表述的遥感影像.按图像的明暗程度和空间坐标的连续性划分,图像可分为数字图像和模拟图像。
数字图像是指被计算机存储、处理和使用的图像,是一种空间坐标和灰度均不连续的、用离散数学表示的图像,它属于不可见图像。
模拟图像(又称光学图像)是指空间坐标和明暗程度都连续变化的、计算机无法直接处理的图像,它属于可见图像。
3.2遥感数字图像与照片的区别
(1)照片来自于模拟方式,是通过摄影系统产生的;
而遥感数字图像来自于数字方式,通过扫描和数码相机产生;
(2)照片没有像素,没有行列结构,没有扫描行;
遥感数字图像中的基本构成单位就是像素,具有行和列,可能会观察到扫描行;
(3)照片中0表示没有数据;
遥感数字图像中0是数值,不表示没有数据;
(4)照片中任何点都没有编号;
遥感数字图像中每个点都有确定的数字编号;
(5)照片的摄影受到电磁波谱的成像范围限制;
遥感数字图像可以使电磁波谱的任意范围
(6)一旦获取了照片,它的颜色就是确定的;
遥感数字图像中颜色没有特定的规划,在处理过程中可以根据需要通过合成产生;
(7)照片只具有红、绿、蓝三个通道;
遥感数字图像有多个波段。
3.3怎样理解图像处理的两个观点?
当前,对于数字图像处理存在两种观点:
离散方法的观点和连续方法的观点。
(1)离散方法的观点认为,一幅图像的存储和表示均为数字形式,数字是离散的,因此,使用离散方法进行图像处理才是合理的。
与该方法相关的一个概念是空间域。
空间域图像处理以图像平面本身为参考,直接对图像中的像素进行处理。
(2)连续方法的观点认为,我们感兴趣的图像通常源自物理世界,它们服从可用连续数学描述的规律,因此具有连续性,应该使用连续数学方法进行图像处理。
与该方法相关的一个主要概念是频率域。
完成频率域图像处理后,往往要变换回到空间域进行图像的显示和对比。
3.4遥感数字图像处理需要掌握哪些基本知识
答:
遥感数字图像处理需要掌握以下几方面的基本知识:
(1)物理学中电磁辐射、光学和电子光学等方面的基本知识;
(2)地理学知识是有效利用遥感图像处理技术,认识地球客观世界的基本条件;
(3)遥感数字图像处理是信息处理的主要组成部分,只有掌握了信息论的基础和方法,才能保证遥感数字图像处理工作在正确的理论指导下进行;
(4)计算机技术和地理信息系统的理论和知识。
3.5怎样获取遥感图像?
目前遥感数字图像的获取,根据遥感传感器基本构造和成像原理不同,大致可以分为摄影成像、扫描成像和雷达成像三类。
摄影成像是根据卤化银物质在光照下会发生分解这一机制,将卤化银物质均匀地涂布在片基上,制成感光胶片。
这种图像是典型的遥感模拟图像.扫描成像是扫描类遥感传感器逐点逐行地以时序方式获取的二维图像。
得到遥感数字图像。
雷达成像是由发射机向侧面发射一束窄脉冲,地物反射的微波脉冲(又称回波),由无线收集后,被接收机接收。
图像属于遥感模拟图像。
3.6当前常用的传感器有哪些
当前常用的传感器有:
资源卫星的专题制图仪TM、增强型专题制图仪ETM+、高分辨率几何成像仪HGR、高分辨率立体成像系统HRS、植被传感器VEGETATION、高级空间热辐射热反射探测器、中等高分辨率成像光谱辐射仪MODIS、甚高分辨率辐射仪AVHRR、艾克诺斯IKONOS2、快鸟QuickBird、海岸带影色扫描仪CZCS、海洋宽视场观测传感器SeaWIFS。
3.7传感器分辨率的主要指标有哪些,各有什么意义?
传感器分辨率指标主要有四个:
辐射分辨率、光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率。
辐射分辨率是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的能力。
高的辐射分辨率可以区分信号强度中的微小差异。
光谱分辨率是传感器记录的电磁波谱中特定的波长范围和数量。
波长范围越窄,光谱分辨率越高。
波段数越多,光谱分辨率越高。
空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小,即传感器能把两个目标物作为清晰的实体记录下来的两个目标物之间最小的距离。
它是表征图像分辨地面目标细节能力的指标。
环境变化的空间尺度不同,需要采用空间分辨率不同的遥感图像。
对同一目标进行重复探测时,相邻两次探测的时间间隔称为时间分辨率。
不同时间的遥感图像能提供地物动态变化的信息,可用来对地物变化进行监测,也可以为某些专题要素的精确分类提供附加信息。
3.8遥感图像的主要类型有哪些?
各有什么特点
根据传感器选用的波长范围不同,遥感图像可以划分为不相干图像和相干图像。
前者为光学遥感所产生的图像,通过自然光源或者通过非相干辐射源得到,包括多光谱图像、高光谱图像和高空间分辨率图像,在该类图像中,像素记录的是各个相关物体发射的辐射能量之和;
后者则是指微波遥感所产生的图像,图像中像素的值是一些相关物体辐射的复振幅总和。
根据传感器的空间分辨率不同,遥感图像分为高空间分辨率图像、中空间分辨率图像、低空间分辨率图像。
高空间分辨率图像:
空间分辨率小于10米。
常用的传感器有SPOT,快鸟和IKONOS等。
这些传感器往往具有较高的重访周期(数天),能够反映明确的地物几何信息,适用于对特定地区进行定点监测,当前主要应用于数字城市和工程制图。
中空间分辨率图像:
空间分辨率10-100米。
例如ASTER,TM等。
重访周期为数周。
具有较多的光谱信息,便于进行土地利用和土地覆盖、资源、地表景观等方面的研究。
低空间分辨率图像:
空间分辨率大于100米。
例如NOAA,MODIS等。
这些传感器往往具有较高的重访周期(数小时),适用于进行大范围的环境遥感监测,例如洪水、火灾、云和沙尘暴等。
3.9微波遥感的特点有哪些?
全天候、全天时工作
对某些地物有特殊的波谱特征
对冰、雪、森林、土壤等有一定的穿透能力
对海洋遥感有特殊意义
分辨率较低,但特性明显
3.10什么是图像的采样和量化?
量化级别有什么意义
采样时,连续的图像空间被划分为网格,并对各个网格内的辐射值进行测量。
通过采样,才能将连续的图像转换为离散的图像,供计算机进行数字图像处理。
采样后图像被分割成空间上离散的像素,但其灰度值没有改变。
量化是将像素灰度值转换成整数灰度级的过程。
采样影响着图像细节的再现程度,间隔越大,细节损失越多,图像的棋盘化效果越明显。
量化影响着图像细节的可分辨程度,量化位数越高,细节的可分辨程度越高;
保持图像大小不变,降低量化位数减少了灰度级会导致假的轮廓。
3.11遥感数字图像产品有哪些数据级别
根据中国科学院遥感卫星地面站的资料,遥感图像数据级别划分如下:
(1)0级产品:
未经过任何校正的原始图像数据;
(2)1级产品:
经过了初步辐射校正的图像数据;
(3)2级产品:
经过了系统级的几何校正,即利用卫星的轨道和姿态等参数、以及地面系统中的有关参数对原始数据进行几何校正。
产品的几何精度由这些参数和处理模型决定;
(4)3级产品:
经过了几何精校正,即利用地面控制点对图像进行了校正,使之具有了更精确的地理坐标信息。
产品的几何精度要求在亚像素量级上。
3.12怎么计算图像文件的大小
图像文件的大小(字节)按照下面的公式计算:
图像行数x图像列数x每个像素的字节数x波段数x辅助参数
其中,辅助参数一般为1。
一些系统如ERDAS,在图像文件中加入了图像金字塔索引等信息,该值为1.4。
每个像素的字节数与存储有关,8位数为1个字节。
以8位量化产生的图像,每个像素值为0-255,占用一个字节。
16位数占用两个字节,以此类推。
3.13什么是遥感图像的元数据,包括哪些主要的参数
元数据是关于图像数据特征的表述,是关于数据的数据。
元数据描述了与图像获取有关的参数和获取后所进行的后处理。
例如,LANDSAT,SPOT等图像的元数据中包括了图像获取的日期和时间、投影参数、几何纠正精度、图像分辨率、辐射校正参数等。
3.14GeoTIFF图像格式的特点是什么
GeoTIFF利用了TIFF的可扩展性,在其基础上加了一系列标志地理信息的标签(Tag),来描述卫星成像系统、航空摄影、地图信息和DEM等。
GeoTIFF设计使得标准的地图坐标系定义可以随意存储为单一的注册标签。
GeoTIFF也支持非标准坐标系的描述,为了在不同的坐标系间转换,可以通过使用3~4个另设的TIFF标签来实现。
然而,为了在各种不同的客户端和GeoTIFF提供者间正确交换,最好要建立一个通用的系统来描述地图投影。
GeoTIFF描述地理信息条理清晰、结构严谨,而且容易实现与其他遥感影像格式的转换,因此,GeoTIFF图像格式应用十分广泛,绝大多数遥感和GIS软件都支持读写GeoTIFF格式的图像,比如ArcGIS,ERDASIMAGINE和ENVI等。
在图像处理中,将经过几何纠正的图像保存为GEOTIFF,可以方便的在GIS软件中打开,并与已有的矢量图进行叠加显示。
3.15通用的遥感数据存储格式有哪三种
遥感图像包括多个波段,有多种存储格式,但基本的通用格式有三种,即BSQ、BIL和BIP格式。
BSQ(bandsequential)是像素按波段顺序依次排列的数据格式。
即先按照波段顺序分块排列,在每个波段块内,再按照行列顺序排列。
同一波段的像素保存在一个块中,这保证了像素空间位置的连续性。
BIL(bandinterleavedbyline)格式中,像素先以行为单位分块,在每个块内,按照波段顺序排列像素。
同一行不同波段的数据保存在一个数据块中。
像素的空间位置在列的方向上是连续的。
BIP(bandinterleavedbyPixel)格式中,以像素为核心,像素的各个波段数据保存在一起,打破了像素空间位置的连续性。
保持行的顺序不变,在列的方向上按列分块,每个块内为当前像素不同波段的像素值。
3.16HDF图像格式的优点是什么
HDF(HierarchyDataFormat,层次数据格式)数据格式主要用来存储由不同计算机平台产生的各种类型科学数据,适用于多种计算机平台,易于扩展。
它的主要目的是帮助NCSA的科学家在不同计算机平台上实现数据共享和互操作。
HDF数据结构综合管理2D、3D、矢量、属性、文本等多种信息,能够帮助人们摆脱不同数据格式之间相互转换的繁琐,而将更多的时间和精力用于数据分析。
HDF能够存储不同种类的科学数据,包括图像、多维数组、指针及文本数据。
HDF格式还提供命令方式,分析现存HDF文件的结构,并即时显示图像内容。
科学家可以用这种标准数据格式快速熟悉文件
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