高光谱遥感图像处理（3）-----ENVI进阶知识

         高光谱优势，研究高光谱是有必要的：研究表明许多的地表物质的吸收特征在吸收峰深度一半处的宽度为20-40nm，由于成像系统连续波段一般在10nm以内，，因此这种数据能以足够的光谱分辨率区别出那些具有诊断性光谱特征的地表物质。

         高光谱在遥感中，遥感的原理是电磁波辐射，遥感图像是电磁辐射与地表相互作用的一种记录，所以要了解一定的遥感知识。电磁辐射就有电磁辐射源，与周围的电流电场相互作用就有了电磁场，，交变电磁场在空间传播，形成了电磁波，它的传播方向与交变的电场、磁场三者相互垂直。说到了波，就的考虑波粒二像性，波动性和粒子性。波动性中又降到了干涉、衍射、偏振。

          电磁辐射从辐射源到遥感器之间的传输过程中，要经历吸收、再辐射（太阳辐射、地球辐射）、反射、散射、偏振以及波谱重新分布的一系列过程。这个和介质有很大的关系。

          与大气的互相作用，伴随着各种散射，所以也就有了大气校正的研究，研究大气中散射与吸收介质的特征，方法有基于图像特征模型、地面线性回归经验模型、大气辐射传输理论模型、大气习嗖和散射的消光作用-大气衰减效应。

         与地表的互相作用，体现在三个过程：反射、吸收、透射。Reflection包括镜面反射（specular refection）、漫反射（diffuse reflection）、方向反射（directionalreflection）

        遥感图像信息自己的特征

          1空间分辨率（spatial resolution）(地面分辨率)。分辨力可以识别两个非常靠近的目标物的识别和区分能力。有三种表示方法：像元（pixel）单个像元所对应的地面面积大小（单位m），线对数（line pairs）指一对同等大小的明暗条纹或规则间隔的明暗条对。瞬时视场（IFOV）指的是遥感器内单个探测元件的受光角度或观测视野，单位为毫弧度（marad），它越小最小可分辨单元越小，空间分辨率越高。

         几何特征

          由于滚动 俯仰航偏 地球自转引起的歪斜 扫描时间内的歪斜 扫描镜旋转速度都会造成几何畸变。

         2光谱分辨率

         不同波长的电磁波与物质的相互作用有很大的差异。也就是物体在不同波段的光谱特征差异很大。遥感信息的多波段特征，多用光谱分辨率来描述。光谱分辨率指的是遥感器所用的波段数量的多少、各波段的波长位置、以及波长间隔的大小。就是选择的通道数、每个通道的中心波长、带宽，这三个因素决定光谱分辨率。

分波段记录的遥感图像，可以构成一个多维向量空间，空间的维度就是采用的波段数。如：选用三个波段，就构成了三维特征空间。

        3时间分辨率

           是关于遥感影像间隔时间的一项性能指标。遥感探测器按一定的时间周期重复次采集数据，这种重复周期，又称为回归周期，这种重复观测的最小时间间隔称为时间分辨率。

        4辐射分辨率（radiant resolution）

        任何图像目标的识别，最终依赖与探测目标和特征的亮度差异。一是地面景物本身必须有充足的对比度（在一定波谱范围内亮度上的对比度），二是遥感仪器必须有能力记录下这个对比度，仪器的灵敏度以及地面目标与背景间存在的对比度总是至关重要。辐射分辨率指的是遥感器对光谱信号的敏感程度、区分能力。

         辐射测量特性

          绝对与相对坐标

         定标（校准）是将遥感器所得测量值变换为绝对亮度或者变换为与地表反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程。

         不同的地面对象有着不同的空间分布特征。地物的空间分布特征是在遥感图像上鉴别该地物的极其重要的依据。在遥感数字图像处理中，地物的空间特征——大小、形状等，主要是通过光谱特性数据的变化，即色调（或颜色）变化来体现。

          地物波谱特征

         植物的光谱特征

         健康绿色植物的波谱特征主要取决于它的叶子。叶子内部结构变化大，所以植物在近红外的反射差异比在可见光区域大很多，这样就可以通过近红外谱段内内外反射率的测量来区分不同的植物类型。植物的光谱特性受叶子总含水量的控制，叶子的反射率与叶内总含水量约负相关，即反射总量是叶内水分含量及叶片厚度的函数。

         土壤的光谱特性

          土壤水分含量与土壤结构密切相关。土壤有机物含量也是影响土壤光谱特性的一个重要参数

          时相变化

         地面对象都有时相变化过程，即它的发生、发展和演化的自然发展过程。同时，有些地物或自然现象在它发展的时间序列中表现出某种周期性重复的规律。

         遥感图像成像是将地物的电磁波是将地物的电磁波谱特征，用不同的探测方式——摄影或者电子扫描方式。分别生成模拟的或数字的影像。其中模拟图像是指的摄影乳胶的光学记录方式，用感光材料乳胶Ag。数字图像可以是各种遥感器直接获得的遥感图像数据。

         数据处理与分析方式

        1多维光谱图像信息的立体显示模式

       2图像——光谱转换

       成像光谱仪的光谱与辐射定标、光谱数据的定量化反演讲成像光谱数据转换为反射率图像

       3成像光谱图像的光谱曲线提取

       4光谱特征参数提取（光谱吸收峰的存在是识别地物）

       5基于光谱数据库的光谱匹配识别模型

       A 光谱数据编码匹配 对成像光谱的大量冗余度较大的数据，首先进行二值编码，或多门限值、多子区编码，使数据的表述简单化，再利用基于最小哈明距离算法等实现图像光谱与数据库光谱的匹配识别

        B光谱角度匹配SAM 光谱角度匹配法又称为光谱角度填图法，即以实验室测量的标准光谱或从图像上提取的已知点的平均与光谱作为参考，求算图像中每个像元矢量（将像元n个波段的光谱响应作为n维空间的矢量）与参考矢量之间的广义夹角。

         C导致光谱波形匹配的识别法