第一章： 數(shù)字圖像基礎(chǔ)

第一節(jié)：數(shù)字圖像獲取

1.圖像：①廣義上講我們?nèi)庋鬯姷氖澜缇褪菆D像

②圖像是客觀存在的二位、三位灰度或彩色的圖在認知感覺中所產(chǎn)生的“像”

模擬圖像：在圖像處理中，如紙質(zhì)照片、電視模擬圖像等通過某種物理量的強弱變化來記錄圖像亮度信息的圖像。

數(shù)字圖像：把連續(xù)的模擬圖像離散化成規(guī)則網(wǎng)格并用計算機以數(shù)字的方式記錄圖像上各網(wǎng)格點亮度信息的圖像幾位數(shù)字圖像。

數(shù)字圖像是用一個數(shù)字陣列來表達客觀場景的圖像，是一個離散采樣點的集合，其中每個點具有各自的屬性。

數(shù)字圖像處理：將圖像轉(zhuǎn)換成空間上的一個數(shù)字的矩陣存放在圖像存儲器中，利用計算機對圖像信息進行數(shù)字運算和處理，以提高圖像質(zhì)量或者從中提取所需要的信息。

數(shù)字圖像獲取也即圖像數(shù)字化：就是把客觀場景發(fā)射或者反射的電磁波信息首先利用光學(xué)成像系統(tǒng)生成一幅模擬圖像，通過轉(zhuǎn)換將模擬圖像轉(zhuǎn)換為離散化數(shù)字圖像。

轉(zhuǎn)換手段：①數(shù)碼相機拍攝②掃描儀掃描

圖像數(shù)字化包括了空間位置的離散化以及電磁輻射能量的離散化兩個過程。

空間位置離散化也稱采樣：將模擬圖像劃分為若干圖像元素，并賦予他們唯一的地址。

數(shù)字圖像的基本單位：像元/像素

電磁輻射能量的離散化也稱量化：就是把像元內(nèi)的連續(xù)輻射亮度用離散的數(shù)字值來表示，輻射亮度值也稱為灰度值，代表了不同圖像上的亮暗水平。

空間分辨率：

應(yīng)用：圖像的空間分辨率是用來衡量數(shù)字圖像對模擬圖像空間坐標離散化的精度。

概念：空間分辨率是指數(shù)字圖像上能夠唄詳細區(qū)分的最小單元的尺寸或大小。

三種表示方法：①像元大小。因為有地理空間坐標，空間分辨率常用單個像元所代表的地面面積大小來表示。例如：TM影像通常為30M

②線對數(shù)。對于攝影系統(tǒng)來說，圖像的空間分辨率通常用每毫米的線對數(shù)來表示。線對就是指一堆同等大小的明暗條紋，每毫米內(nèi)線對數(shù)越多，說明圖像的空間分辨率越高。

③瞬時視場。瞬時視場是指傳感器內(nèi)單個探測元件的受光角或觀測視野，瞬時視場越小，空間分辨率越高。

輻射分辨率：

圖像的輻射分辨率是在圖像獲取時的量化過程中產(chǎn)生的。

定義：傳感器探測元件在接受光譜信號時所能分班的最小輻射度差。

反映了傳感器對光譜信號強弱的敏感程度和區(qū)分能力。

在數(shù)字圖像中，常用輻射量化級（灰度級）來表示輻射分辨率的能力，輻射量化等級越多，所得圖像層次越豐富，輻射分辨率越高1，圖像質(zhì)量越好，同時數(shù)據(jù)量也增大。

光譜分辨率：

定義：光譜分辨率時傳感器探測元件在接受目標地物輻射能量時所用的波段數(shù)目，波長位置和波段間隔。

拓：高光譜數(shù)據(jù)在可見光-近紅外波段范圍被分割成幾百個窄波段，具有很高的光譜分辨率，有利于識別更多物體，甚至一些光物質(zhì)成分也能被識別。

時間分辨率：

定義：時間分辨率是指對同一區(qū)域進行重復(fù)觀測的最小時間間隔。重復(fù)觀測的時間間隔越小，時間分辨率越高。

其大小主要取決于飛行器的回歸周期。

目標不同時，飛行器的觀測時間也不同。（樹木-周，天氣-小時，城市變化-年）

第二節(jié)：數(shù)字圖形特征

*數(shù)字圖像是通過二維數(shù)字陣列來表達物體信息，數(shù)字陣列的行列號決定了每一個像元的位置，像元的屬性是目標地物的電磁輻射強度或者像元的灰度值。數(shù)字圖像可以直觀的表現(xiàn)物體的空間分布特征。香院的灰度值有利于圖像分析和處理。

空間分布特征相關(guān)問題：

1.數(shù)字圖像如何表達物體？

答：數(shù)字圖像利用一組空間上相連且灰度值相近或相同的像元來表達物體。

2.物體在數(shù)字圖像上的空間特征有哪些？

答：空間位置、形狀、大小、空間關(guān)系等。

3.空間位置具體指什么？

數(shù)字圖像中物體的空間位置是用行列號來表示的，因為數(shù)字圖像是以二維矩陣結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)來描述物體的。

如果物體是由多個像元組成的，那么物體的中心位置則是由所有像元的行列號的平均值來確定。

4.數(shù)字圖像中物體的形狀如何描述？

物體的形狀在數(shù)字圖像上是利用像元組合來近似描述的。

現(xiàn)實生活中，我們將物體分為點狀、線狀和面狀三類。像元的組合及針對不同地物有不同的組合，點狀的像元數(shù)較少，線狀的像元就是表現(xiàn)為條形。

5.物體的大小指什么？

物體的大小是指線狀物體的長度或者面狀物體的面積。

在圖像上表現(xiàn)為像元的集聚數(shù)量，通常利用描述物體的像元個數(shù)來表示。

6.物體的空間關(guān)系有哪些？

①相鄰②包含③相離

數(shù)值統(tǒng)計特征：

1.數(shù)字圖像的信息有哪兩種？

①空間位置信息②亮度信息

2.對圖像的灰度分布進行統(tǒng)計分析的意義是？

提取圖像信息時，需要考慮物體的兩岸成都，目標物與背景在亮度上的差異等信息，因此需要對灰度分布進行統(tǒng)計。

3.解釋灰度直方圖

圖像的灰度直方圖時用來描述一幅數(shù)字圖像的灰度分布，橫坐標是灰度級，縱坐標是各灰度級在圖中出現(xiàn)的像元個數(shù)總和。

其性質(zhì)是：①任何一幅圖像都有自己對應(yīng)的直方圖，但相同的直方圖可能對應(yīng)不同的圖像。②如果一幅圖像由兩個不連續(xù)區(qū)域組成，并且每個區(qū)域的直方圖已知，則整幅圖像的直方圖就是這兩個區(qū)域的直方圖的組合。

4.什么是灰度值？什么是灰度級？

灰度值是指圖像像元的數(shù)字值，也稱數(shù)字量化值（DN）

灰度級是將圖像像元灰度值范圍按照相同的間隔進行分段，每一段代表一個灰度級。

5.直方圖的應(yīng)用有哪三點？

①圖像獲取質(zhì)量評價

太亮、太暗、太廣對于圖像質(zhì)量來說都不是很好。

②邊界閾值的選擇。

直方圖在具有兩個或兩個以上的波峰時，說明圖像中主要由兩類或更多類別的目標地物，因此波峰之間的谷底灰度值可被選作閾值來區(qū)分不同類別的目標地物

③噪聲類型判斷。

不同的噪聲有不同的直方圖，當一幅直方圖的樣子和某噪聲很接近的時候，我們就可以判斷該圖像中有什么噪聲。

第三節(jié)：數(shù)字圖像輸出

第四節(jié)：數(shù)字圖像的種類

1.數(shù)字圖像有哪五類？

①黑白圖像②灰度圖像③偽彩色圖像④真彩色圖像⑤假彩色圖像

①黑白圖像也稱二值圖像，每個像元的灰度值不是0就是1.

②灰度圖像在遙感中被稱為單波段圖像，每個像元的灰度值的取值范圍由灰度量化級決定。當像元的灰度值取值范圍是0-255時，表現(xiàn)出來的顏色和（RGB模型）中的值相等，表現(xiàn)出來的顏色就是RGB值表現(xiàn)出來的顏色。就是當像元值是127時，RGB值為（127，127，127）此時表現(xiàn)為灰色。

③偽彩色圖像就是單波段的圖像用彩色來進行表示。與灰度圖像的差別就是偽彩色圖像的RGB值是不同的。比如灰度值為30時，RGB值為（255，0，0）此時就灰度值為30的像元表現(xiàn)為紅色。

④真彩色圖像就是紅光通道對應(yīng)紅光波段的輻射亮度、綠光通道對應(yīng)綠光波段的輻射亮度、藍光通道對應(yīng)藍光波段的輻射亮度時，就叫做真彩色圖像

⑤假彩色圖像就是波段顏色和通道顏色不一一對應(yīng)。543的波段組合表現(xiàn)為標準假彩色，此時的植被為紅色。

總結(jié)

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