大(小)------------ 频率(波长)------------ 小(大)
————————————————————————
Y射线 X射线 紫外线 可见光 红外线 微波 无线电
三个特性:
波粒二重性(波动性、粒子性)
波长与光子能量成反比关系
波长越短光子能量越大,则穿透力越强
应用
干涉:干涉雷达指采用干涉测量技术的合成孔径雷达
相干条件:两列频率相同、震动方向相同、相位差恒定的波。
衍射:设计遥感仪器和提高遥感图像几何分辨率、数字影像的处理
光通过有限大小的障碍物时偏离直线路径的现象
偏振(极化):雷达遥感系统常用四种极化方式——HH、VV、HV、VH
自然光(非偏正光)
振动方向不变光
振动面是一个固定平面
特性:
辐射通量密度随波长连续变化,每条曲线只有一个最大值。
温度越高,总的辐射通量密度越大,不同温度的曲线不同且不相交
随着温度的升高,辐射最大值所对应的波长向短波方向移动(维恩位移定律 )
热红外遥感探测和识别原理
斯忒藩-玻尔兹曼公式:绝对黑体表面上,单位面积发出的总辐射能与绝对温度的四次方成正比。
电磁波通过大气衰减较小,透过率较高的波段
- 紫外、可见光、近红外:白天探测
- 近红外:白天夜间,地质遥感
- 中红外:探测高温目标,森林火灾
- 远红外:探测地物的发射率及温度
物体的 反射波谱特性曲线 :反射波谱是某物体得反射率(或反射辐射能)随波长变化的规律、以波长为横坐标,反射率为纵坐标所得到的曲线
植被
在可见光波段:(叶绿素吸收)
在近红外波段:(近红外穿透叶绿素,被多孔薄壁组织反射)
影响植被波谱曲线的因素:
植被类型
生长季节
植被病虫害
根据植被波谱曲线特征的差异,区分植被的类型和生长状态。
水体
影响水体波谱曲线的因素:
水中含有泥沙,在可见光波段反射率会增加,峰值出现在黄红区。
水中还有绿色植被时,近红外波段反射率明显提高。
地面平台、航空平台、航天平台。
卫星轨道面与赤道面的相对位置
卫星轨道的形状
按工作方式:
按成像方式:
逐点逐行地以时序方式获取二维图像
Landsat含24+2个探测元,按波段排列成四列,每列由六个探测元,
每个探测元的地面观察面积为79m×79m。陆地卫星2、3上增加一个热红外通道,
分辨率为240m×240m,仅用两个探测元构成。每个波段由六个相同大小的探测元与飞行方向平行排列,这样在瞬间看到的地面大小474m×79m,又由于扫描总视场为11.56度,地面宽度为185km,因此扫描一次每个波段获取六条扫描图像,其地面范围为474m×185km。又因卫星速度6.5km/s,在扫描一次的时间里卫星正好往前移动474m,因此扫描现恰好衔接。
BSQ:按波段顺序依次排列,保证了像素空间位置的连续性。
BIL:以行为单位分块,像素的空间位置在列的方向上是连续的。
BIP:以像素为核心,为图像数据波谱的存取提供最佳性能。
遥感图像几何处理的目的?
> 遥感任务是获取地物的空间信息和属性信息;
> 在利用遥感图像提取信息的过程中,要求将所有提取的信息
表达在某一个规定的图像投影参照系统内;
>遥感图像成图时,因为各种因素的影响,图像本身的
几何形状与其对应的地物形状不一致。
>遥感图像的几何处理:统一坐标系,解决遥感图像的几何变形问题,
消除遥感图像的几何误差,获得所提取地物的几何位置。
设地面点P在地面坐标系中的坐标为(X, Y ,Z)P,P在传感器坐标系中的坐标为(U V W)P,传感器投影中心S在地面坐标系中的坐标为(X Y Z)S,A为传感器坐标相对于地面坐标系统的旋转矩阵,则通用构像方程为:
中心投影:等比例缩放
中心投影构像方程:中心投影像片坐标与地面点大地坐标的关系
共线方程:描述像点、对应地物点和传感器中心之间的关系
共线方程物理意义:
当地物点P、对应像点p和投影中心S位于同一条直线上时,上式公式成立。
为什么说中心投影构像方程是遥感构像方程的基础?
答:框幅式影像属于纯中心投影构像,
全景影像属于多中心等焦距圆柱投影,
多光谱影像属于多中心扫描投影,
HRV影像属于多中心推扫扫描投影,
合成孔径侧视雷达属于多中心斜距投影。
静态误差:传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差。
动态误差:由于地球的旋转等因素所造成的图像变形误差。
内部变形误差:由于传感器自身的性能技术指标偏移标准数值所造成的。
外部变形误差:由传感器以外的各种因素所造成的误差,如传感器的外方位元素变化,传播介质不均匀,地球曲率,地形起伏以及地球旋转等因素引起的变形误差。
作用:消除传感器误差
消除图像中的几何变形,产生一副符合某种地图投影或图形表达要求的新图像
- 根据图像的成像方式确定图像坐标和地面坐标之间的数学模型
- 根据地面控制点和对应像点坐标进行平差计算变换参数,平定精度。
- 对原始图像进行几何变换计算,像素亮度重采样。
多项式纠正直接对图像变形的本身进行数字模拟。对各种类型传感器图像的纠正是适用的。
利用地面控制点的图像坐标和其同名点的地面坐标通过平差原理计算多项式中的系数,然后用该多项式对图像进行纠正。
常用的多项式有一般多项式、勒让德多项式以及双变量分区插值多项式等。
多项式系数求解:
多项式的项数(即系数个数)N与其阶数n有着固定的关系:
N=(n+1)(n+2)/2
一次项纠正:可以纠正图像因平移、旋转、比例尺变化和仿射变形等引起的线性变形。
二次项纠正时:在改正一次项各种变形的基础上,改正二次非线性变形。
三次项纠正:改正更高次的非线性变形。
利用已知地面控制点求解多项式系数
地面控制点(GCP):图像的配准以地面坐标在地图或遥感图像上相对应的点为匹配标准,这些对应的点称为地面控制点。
遥感图像的纠正变换
数字图像亮度值的重采样
传感器接受的电磁波能量包含三部分:
内容:
辐射定标:指传感器探测值的标定过程、方法,用以确定传感器入口处的准确辐射值。
辐射定标分为绝对定标和相对定标。
绝对定标:要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间的数量关系。
绝对定标方法:传感器定标、星上定标、场地定标
大气的影响:大气对阳光和来自目标的辐射产生吸收和散射。
辐射校正:指消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的过程。
线性变换:按比例拉伸原始图像灰度等级范围。
目的:提高图像对比度。
直方图均衡化
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。
特点:各级灰度值所占图像的面积近似相等
原图像上频率小的灰度级被合并、频率高的灰度级被保留
增强图像上大面积地物与周围地物的反差
具体增强效果不能控制,只能全局均衡
直方图正太化
直方图匹配
密度分割
其他非线性变换
灰度反转
结果:原来亮的地方变暗,原来暗的地方变亮。
地物的反射波谱特性一般是用一条连续的曲线表示
形状:指各种地物的外形和轮廓
大小:地物尺寸、面积、体积在图像上按比例缩小后的相似性记录
图形:自然或人造复合地物所构成的图形
阴影:由于地物高度Z的变化,阻挡太阳光照射而产生的阴影。表示地物隆起高度,侧面形状
位置:地物存在的地点和所处的环境
纹理:同类地物聚集分布。光滑的、波纹的、斑纹的、线性、不规则的纹理特征。
类型:各大类别组成系统。水系系统、地貌系统、地质构造系统等,在各自类型中,根据形状、结构、图形分为许多种类。
将原有的m量值集合通过某种变换,然后产生n( m >= n )个特征
均方误差最小的最佳正交线变换
经验性线性特征变换
定量选择方法:
(1)确定感兴趣的类别数
(2)特征变换和特征选择
(3)选择训练样区(准确性、代表性和统计性)
(4)确定判决函数和判决规则
(5)根据判决函数和判决规则对非训练样区的图像区域进行分类
准则:点到类别中心的距离的平方和最小。
思想:通过迭代,逐次移动各类的中心,直至得到最好的聚类结果为止。
步骤:
步骤:
用光谱信息对影像逐个像元地分类,在结果的分类地图上会出现“噪声” 。
分类是正确的,但某种类别零星分布于地面,占的面积很小 ,希望用综合的方法使它从图面上消失。
采用邻区处理法。
平滑时中心像元值取周围倒数的类别。
行:错分。用户精度
列:漏分。制图精度
Kappa系数 = ( Pa - Pe )/ ( 1 - Pe )
Pa = ( P11+P22+…+Pnn)/ ( P )
Pe = ( P1+ * P+1) + ( P2+ * P+2) + … +( Pn+ * P+n) / P^2