遥感数字图像处理复习参考题汇总.docx

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遥感数字图像处理复习参考题汇总

复习参考题汇总

1.什么是图像？

试述图像数字化的方法和步骤。

图像：

即影像（image）是人采用各种观测系统直接或间接获得，能够为人类视觉系统所感觉客观事物的空间分布和空间组织结构特征的表达、识别、模拟或者形象化的描述。

（包括image和photo）（此概念参考：

KennethR.Castle,1996，李弼程、彭天强、彭波等，智能图像处理技术，电子工业出版社，2004）

图像的数字化过程，就是把一幅模拟图像划分成规则的格网单元或像素，以离散化的整型数的形式的形式为每一像素赋值，以表征其灰度值的大小，从而使图像连续的模拟信号转化为离散的数字信号。

具体包括采样和量化两个步骤；采样：

对连续图像在水平、垂直两个方向上按照一定的间隔均匀采集对应空间单元上的入射辐射或反射辐射；量化与编码：

用有限个整数值表示像元的灰度和色彩。

图像数字化的方法:

1、测微密度计数字化、2、视频数字化、3、线/面阵列CCD数字化、4、NAPP数字化，5、传统的数字化等；

测微密度计数字化：

分平板式和卷筒式两类。

平板式一个定常发射已知数量的光的光源在平铺的影像上沿X轴方向做横向机械移动，在影像和光源相对的另一侧有一个接收器来测量透过影像的光能。

当一条扫描线完成时，光源和接受器沿Y方向移动一个步长△Y,然后扫描与上一次平行并且是连续的区域。

接收器沿着每一条扫描线检测到的能量最终通过模数转换器，将电信号转换成数字信号。

整幅影像按照这种扫描方法扫描完后，就会生成一个用于数字影像处理的亮度矩阵。

如果一幅影像有多个需要数字化的彩色图层，那么可以使用一个彩色滤光器轮盘。

我们一般使用红绿蓝三种不同的滤光器分别扫描影像三次，将影像分为红绿蓝三个组成部分。

通过这三个组成部分的适当组合，最后矩阵配准应该是近似完美的，与原影像十分相似。

（注意，这种方法扫描影像时，其采样的尺寸小于12微米时，采样点的尺寸接近卤化银晶体颗粒的尺寸，因此影像上就会产生含有噪声的数字化数据。

）滚筒式：

其工作原理和平板式完全一样，只不过，其光源安装在滚筒的内部，滚筒沿Y方向连续旋转，X的坐标获取是通过每一次滚筒的旋转后，光源—接受器光学系统的增量平移来实现的。

视频数字化：

通过摄影机感应来数字化硬拷贝影像，并在一个标准的视场内，将的数据进行模-数转换。

高速模-数转化器，又称为帧捕获器，先将数据数字化，并将数字化后的数据存储在帧缓冲存储器中，然后由主机读取内存中的数据并将数字化信息存储到磁盘或磁带中。

这种数字化速度快，但是并不是很有用：

①不同的视频摄影机的辐射灵敏度存在差异；

②光强度表现为从被数字化的影像中心向四周逐渐衰减的渐晕

这些特性会影响从景物中提取光谱特征。

同样，摄影机光学系统中的任何几何变形都会传递到数字遥感数据中，使的用这种方法数字化的相邻影像之间的边缘匹配困难。

线/面阵列CCD数字化：

该数字化仪可以用来数字化硬拷贝负片、纸质印刷品或分辨率为300到600pixel/inch的透明片。

将硬拷贝像片放在玻璃板上，数字化仪的光学系统每次用已知数量的光照亮硬拷贝像片上一条完整的线。

一个探测器线列阵沿着阵列方向记录从像片反射或透射的光量，并进行模-数转换。

当线阵列沿Y方向步进时，将会数字化另外一条数据线。

该扫描仪以矩阵影像子区或图块的形式对胶片进行扫描，然后照明并扫描一个网络栅格，该栅格是精确交叉蚀刻在胶片载玻片上的阵列，其坐标数据用于精确定位CCD影像机的扫描方向，并且对该影像所有子区进行几何较正。

然后用辐射定标算法来补偿由于光线对应像子区的不均匀照射造成的影像，即辐射较正。

当数字一幅彩色图像时，扫描仪首先停留在一个矩阵影像子区，并顺序使用四色滤光器（蓝、绿、红、中性）来采集信息，随后再移动到下一矩形影像子区。

NAPP数字化数据：

light（1993）总结了将NAPP数据转换成符合国家制图精度标准的国家数字化像片数据库的最优方法。

用侧微密度计扫描片，扫描采样点的尺寸微15微米，保留原始NAPP影像27个可解析线对每毫米的空间分辨率。

这种处理方法通常可以根据原始景物的对比度生成地面分辨率为的数据集，可以满足大多数地面覆盖和土地利用用户的需要。

传统的数字化法：

首先对影像进行大气的辐射校正、增强处理、根据实际情况和控制点的选取的原则进行几何校正，完成此操作后，开始数字化。

如果是黑白图像进行数字化时，根据影像亮度的等值线进行数字化。

是彩色影像时，要分层数字化，分层后，可以采用灰度影像的数字化方法进行数字化。

数字化结束后，给最终的数字化影像添加投影信息、坐标信息及有关的属性信息等。

（这是我个人看法，不对请指正）

2.什么是遥感图像？

举例说明遥感模拟图像与遥感数字图像的区别。

遥感图像：

不直接接触研究目标或现象的情况下，采用传感器系统获得自然物体和环境的可靠信息并可以为人类视觉系统所感觉客观事物的空间分布和空间组织结构特征的表达、识别、模拟或者形象化的描述。

模拟图像：

又称光学图像，以胶片、相纸等硬拷贝形式存储的图像。

图像是自然景物的反映，人眼感知的景物一般是连续的，照相机（非数码式）拍摄形成的照片也是连续的，两者均称之为模拟图像。

广义的模拟图像还包括绘画。

模拟图像的显著特点是连续性：

①空间位置的变化是连续的

②每一空间位置上的亮度、色彩变化是连续的

③符合数学上微积分连续性的定义

模拟图像的类型

①黑白图像

②彩色图像

③假彩色图像

数字图像概念：

以数字形式表示的遥感影像，相当于模拟图像的栅格化表达，用离散数值阵列量化表达图像空间明暗或色彩变化，便于计算机存储、处理和表达；以二维或高维数值矩阵形式存储的图像，度量参数：

行、列、灰阶、波段；图像数据量：

行数（M）×列数（N）×灰阶数（G）×波段数（D）数据单元、波段数与颜色的关系。

最基本单位：

像素（pixel）,是计算机图像处理的最小单元，是成像过程的采样点。

像素具有两个特征：

空间特征：

地理位置信息；地表面积信息。

属性特征：

用亮度值来表示。

像素的数值：

由传感器探测到的地面目标地物的电磁辐射强度决定。

像素：

正像素、混合像素。

数字图像的特点：

便于计算机处理与分析；图像信息损失低；抽象性强。

属性量化：

将航片上连续变化的黑白亮度量化为64或256个灰度级，以得每个像元的数字模拟量（与航片中对应位置上的灰度相对应），一般用等距量化，可用扫描仪进行数字化。

二值图像：

量化值只有0、1两个量；黑白图像（灰度图像）：

一般量化为256个灰阶，即0~255，亦即8bit，单字节记录；也有量化为10、11bit的

真彩色图像：

分别对应红、绿、蓝三个波段，每一波段有256个灰阶，最多允许的色彩数224=1.67×107种

编码彩色图像（indexedcolorimage）：

图像编码为256种彩色，即0~255，每一编码代表一种可辨别的颜色；需要引入颜色查找表（LUT），建立编码值与实际显示红、绿、蓝三色之间的对应关系。

数字化的质量取决于：

航片质量；采样间距：

扫描仪光学分辨率属性量化精度：

航片种类。

3.什么是遥感图像处理系统？

试述其基本构成。

1.硬件包括：

输入设备：

扫描仪、数码相机、磁带机；

存储设备：

磁盘、磁带、光盘。

数据存储单位：

bit,Byte,KB,MB,GB,TB,PB；

运算器、处理器：

CPU；

输出设备：

显示屏、打印机、绘图机；

交互设备：

键盘、鼠标、显示屏；

网络数字计算机大容量存储器数字化器操作台显示器和输出外设扫描仪、数字化仪、数码相机、数码摄像机键盘、鼠标、游戏手柄磁盘、光盘、磁带、磁光盘显示器、打印机、绘图机•核心系统；

个人计算机（PC）；图形工作站（Workstation）；大型计算机（Mainframe）；巨型机/超级计算机/集群（Cluster）

2.软件

􀂾操作系统（Windows，UNIX，Linux,McOS）

􀂾软件开发工具（C/C++，Java,.NET）

􀂾图像数据库管理系统：

Oracle和SQLServer；

􀂾专业图像处理软件

•ERDASImagine

•ENVI/IDL

•PCIGeomatica

•ERMapper

3.数据

􀂾LandsatMSS/TM/ETM+

􀂾SPOTHRS

􀂾RADARSAT

􀂾IKONOS,Quickbirds

􀂾NOAAAVHRR

􀂾Terra/AquaMODIS,ASTER

􀂾其它

4.应用——决定了遥感图像处理系统的软硬件配置，数据处理的方法、策略和成果表达形式

4.试述下列遥感数据的基本特点：

Landsat5TM

Landsat-5:

NASA

MissionDate:

March1,1984至今

MissionType:

Earthresource-land

OrbitType:

Near-polar,sun-synchronous

Repeatcycle:

16days

Payload:

MSSTM:

ThematicMapper

Resolution:

79m30m（除了第6波段）

Swath:

185km185km

Bands（μm）:

1）0.50–0.601）0.45–0.52

2）0.60–0.702）0.52–0.60

3）0.70–0.833）0.63–0.69

4）0.8–1.14）0.76–0.90

5）1.55–1.75

6）10.4–12.5（120m）

7）2.08–2.35

迄今为止，遥感数字图像处理的基本原理和方法均以此为基础。

Landsat5TM的光谱波段

波段

波长

（）

标定光谱区域

主要应用

1

0.45-0.52

蓝

设计用于水体的穿透，适用于海岸制图，也可用于土壤/植被辨别、森林类型制图以及文化特征的鉴定。

2

0.52-0.60

绿

设计用于植物辨别中的绿反射峰值的测量和植物活力评价，有助于农作物长势的鉴别。

3

0.63-0.69

红

设计用于叶绿素吸收区的判断，以帮助进行植物种类的鉴别，同样有助于农作物长势的鉴别。

4

0.76-0.90

近红外

用于确定植物的类型、活力、生物量，以及用于描绘水体和土壤湿度的辨别。

5

1.55-1.75

中红外

可指示植物水分含量和土壤湿度，同样用于将雪从云中区分开来。

6

10.4-12.5

热红外

对植物胁迫分析、土壤湿度辨别以及热力制图有用市城市热环境分析。

7

2.08-2.35

中红外

对辨别矿物和岩石的类型有利，对植物水分含量同样敏感。

•Landsat7ETM+

•SPOTHRV（不是刘老师的课件上的）

•

•

•

•QuickBird

•MODIS

ASTER

5.什么是地球观测系统？

列举出5种属于地球观测系统的遥感卫星及其所搭载的传感器，并说明其主要特点。

对地观测系统（EarthObservingSystem，EOS）：

将保证把与地球观测有关的气候、海洋、大气、陆地、自然资源和人类活动等系统连在一起，形成一个前所未有的综合系统。

由一系列地球轨道卫星组成，它可以提供长达15年或更长时间的地球观测数据。

EOS的第一组系列卫星起始于Landsat7，已于20世纪90年代末先后发射。

参与该计划的国家和国际组织有：

美国、欧盟、日本、中国、印度、以色列等。

EOSTerra卫星于1999年12月18日发射升空，搭载了用于各种研究的5个传感器（MODISASTERMISRCERES和MOPITT）（King，2003）。

MODIS传感器有36个波段，波普乏味为0.405~14.385纳米，空间分