遙感影像處理全流程

• 一．預處理
• 二．幾何糾正
• 三．圖像裁剪
• 四．圖像鑲嵌和勻色
• 五．圖像增強
• 六．遙感信息提取
• 7 后處理
• 參考資料

一．預處理

1．降噪處理
由于傳感器的因素，一些獲取的遙感圖像中，會出現周期性的噪聲，我們必須對其進行消除或減弱方可使用。
（1）除周期性噪聲和尖銳性噪聲
周期性噪聲一般重疊在原圖像上，成為周期性的干涉圖形，具有不同的幅度、頻率、和相位。它形成一系列的尖峰或者亮斑，代表在某些空間頻率位置最為突出。一般可以用帶通或者槽形濾波的方法來消除。
消除尖峰噪聲，特別是與掃描方向不平行的，一般用傅立葉變換進行濾波處理的方法比較方便。

圖1 消除噪聲前

圖2 消除噪聲后

（2）除壞線和條帶
去除遙感圖像中的壞線。遙感圖像中通常會出現與掃描方向平行的條帶，還有一些與輻射信號無關的條帶噪聲，一般稱為壞線。一般采用傅里葉變換和低通濾波進行消除或減弱。

圖3 去條紋前

圖4 去條紋后

圖5 去條帶前

圖6 去條帶后

2．薄云處理
由于天氣原因，對于有些遙感圖形中出現的薄云可以進行減弱處理。
3．陰影處理
由于太陽高度角的原因，有些圖像會出現山體陰影，可以采用比值法對其進行消除。

二．幾何糾正

通常我們獲取的遙感影像一般都是Level2級產品，為使其定位準確，我們在使用遙感圖像前，必須對其進行幾何精糾正，在地形起伏較大地區，還必須對其進行正射糾正。特殊情況下還須對遙感圖像進行大氣糾正，此處不做闡述。
1．圖像配準
為同一地區的兩種數據源能在同一個地理坐標系中進行疊加顯示和數學運算，必須先將其中一種數據源的地理坐標配準到另一種數據源的地理坐標上,這個過程叫做配準。
（1）影像對柵格圖像的配準
將一幅遙感影像配準到相同地區另一幅影像或柵格地圖中，使其在空間位置能重合疊加顯示。

圖7 圖像配準前

圖8 圖像配準后

（2）影像對矢量圖形的配準
將一幅遙感影像配準到相同地區一幅矢量圖形中，使其在空間位置上能進行重合疊加顯示。
2．幾何粗糾正
這種校正是針對引起幾何畸變的原因進行的，地面接收站在提供給用戶資料前，已按常規處理方案與圖像同時接收到的有關運行姿態、傳感器性能指標、大氣狀態、太陽高度角對該幅圖像幾何畸變進行了校正.
3．幾何精糾正
為準確對遙感數據進行地理定位，需要將遙感數據準確定位到特定的地理坐標系的，這個過程稱為幾何精糾正。
（1）圖像對圖像的糾正
利用已有準確地理坐標和投影信息的遙感影像，對原始遙感影像進行糾正，使其具有準確的地理坐標和投影信息。
（2）圖像對地圖（柵格或矢量）
利用已有準確地理坐標和投影信息的掃描地形圖或矢量地形圖，對原始遙感影像進行糾正，使其具有準確的地理坐標和投影信息。

圖9 參考地形圖

圖10 待糾正影像

圖11 糾正后影像和地形圖套和效果

（3）圖像對已知坐標點（地面控制點）
利用已有準確地理坐標和投影信息的已知坐標點或地面控制點，對原始遙感影像進行糾正，使其具有準確的地理坐標和投影信息。
4．正射糾正
利用已有地理參考數據（影像、地形圖和控制點等）和數字高程模型數據（DEM、GDEM），對原始遙感影像進行糾正，可消除或減弱地形起伏帶來的影像變形，使得遙感影像具有準確的地面坐標和投影信息。

圖12 數字正射影像圖

三．圖像裁剪

在日常遙感應用中，常常只對遙感影像中的一個特定的范圍內的信息感興趣，這就需要將遙感影像裁減成研究范圍的大小。

圖39 原始影像

1．按ROI裁剪
根據ROI（感興趣區域）范圍大小對被裁減影像進行裁剪。

圖40 按ROI（行政區）域裁剪

2．按文件裁剪
按照指定影像文件的范圍大小對被裁減影像進行裁剪。
3．按地圖裁剪
根據地圖的地理坐標或經緯度的范圍對被裁減影像進行裁剪。

圖41 按地圖坐標范圍裁剪

四．圖像鑲嵌和勻色

1．圖像鑲嵌
也叫圖像拼接，是將兩幅或多幅數字影像(它們有可能是在不同的攝影條件下獲取的)拼在一起，構成一幅整體圖像的技術過程。
通常是先對每幅圖像進行幾何校正，將它們規劃到統一的坐標系中，然后對它們進行裁剪，去掉重疊的部分，再將裁剪后的多幅影像裝配起來形成一幅大幅面的影像。

圖42鑲嵌左影像

圖43 鑲嵌右影像

圖44 鑲嵌結果影像

2．影像勻色
在實際應用中，我們用來進行圖像鑲嵌的遙感影像，經常來源于不同傳感器、不同時相的遙感數據，在做圖象鑲嵌時經常會出現色調不一致，這時就需要結合實際情況和整體協調性對參與鑲嵌的影像進行勻色。

圖45 勻色前影像

圖46 勻色后影像

五．圖像增強

為使遙感圖像所包含的地物信息可讀性更強，感興趣目標更突出，需要對遙感圖像進行增強處理。
1．彩色合成
為了充分利用色彩在遙感圖像判讀和信息提取中的優勢，常常利用彩色合成的方法對多光譜圖像進行處理，以得到彩色圖像。
彩色圖像可以分為真彩色圖像和假彩色圖像。

圖13真彩色合成( TM321)

圖14 假彩色合成(TM432)

2．直方圖變換
統計每幅圖像的各亮度的像元數而得到的隨機分布圖，即為該幅圖像的直方圖。
一般來說，包含大量像元的圖像，像元的亮度隨機分布應是正態分布。直方圖為非正態分布，說明圖像的亮度分布偏亮、偏暗或亮度過于集中，圖像的對比度小，需要調整該直方圖到正態分布，以改善圖像的質量。

圖15 直方圖拉伸前（原圖偏暗）

圖16 直方圖拉伸后

圖17 直方圖拉伸前（原圖對比度不強）

圖18 直方圖拉伸后（線性拉伸）

3．密度分割
將灰度圖像按照像元的灰度值進行分級，再分級賦以不同的顏色，使原有灰度圖像變成偽彩色圖像，達到圖像增強的目的。

圖19 原始圖像

圖20 密度分割圖像

4．灰度顛倒
灰度顛倒是將圖像的灰度范圍先拉伸到顯示設備的動態范圍(如0～255)到飽和狀態，然后再進行顛倒，使正像和負像互換。

圖21 灰度顛倒前

圖22 灰度顛倒后

5．圖像間運算
兩幅或多幅單波段圖像，空間配準后可進行算術運算，實現圖像的增強。常見的有加法運算、減法運算、比值運算和綜合運算。例如：
減法運算：可突現出兩波段差值大的地物，如紅外-紅，可突現植被信息。
比值運算：常用于計算植被指數、消除地形陰影等。
植被指數：NDVI=（IR-R）/（IR+R）

圖23 原始圖像

圖24 NDVI植被指數圖像

6．鄰域增強
又叫濾波處理，是在被處理像元周圍的像元參與下進行的運算處理，鄰域的范圍取決于濾波器的大小，如3×3或5×5等。
鄰區法處理用于去噪聲、圖像平滑、銳化和相關運算 。

圖25 原始圖像

圖26 拉普拉斯濾波圖像（5×5）

7．主成分分析
也叫PCA變換，可以用來消除特征向量中各特征之間的相關性，并進行特征選擇。
主成分分析算法還可以用來進行高光譜圖像數據的壓縮和信息融合。例如：對LandsatTM的6個波段的多光譜圖像(熱紅外波段除外)進行主成分分析，然后把得到的第1，2，3主分量圖像進行彩色合成，可以獲得信息量非常豐富的彩色圖像。

圖27 第一主成分

圖28 第二主成分

圖29 第三主成分

圖30 第四主成分

圖31第五主成分

圖32 第六主成分

8．K-T變換
即Kauth-Thomas變換，又稱為“纓帽變換”。這種變換著眼點在于農作物生長過程而區別于其他植被覆蓋，力爭抓住地面景物在多光譜空間中的特征。
目前對這個變換的研究主要集中在MSS與TM兩種遙感數據的應用分析方面。

圖33 第一主分量（亮度）

圖34 第二主分量（綠度）

圖35第三主分量

9．圖像融合
遙感圖像信息融合是將多源遙感數據在統一的地理坐標系中，采用一定的算法生成一組新的信息或合成圖像的過程。
不同的遙感數據具有不同的空間分辨率、波譜分辨率和時相分辨率，如果能將它們各自的優勢綜合起來，可以彌補單一圖像上信息的不足，這樣不僅擴大了各自信息的應用范圍，而且大大提高了遙感影像分析的精度。

圖36 多光譜影像

圖 37高分辨率影像

圖38 融合影像（HSV融合）

六．遙感信息提取

遙感圖像中目標地物的特征是地物電磁波的輻射差異在遙感影像上的反映。依據遙感圖像上的地物特征，識別地物類型、性質、空間位置、形狀、大小等屬性的過程即為遙感信息提取。
目前信息提取的方法有：目視判讀法和計算機分類法。其中目視判讀是最常用的方法。
1．目視判讀
也叫人工解譯，即用人工的方法判讀遙感影像，對遙感影像上目標地物的范圍進行手工勾繪，達到信息提取的目的。

圖47 人工解譯水系

2．圖像分類
是依據是地物的光譜特征，確定判別函數和相應的判別準則，將圖像所有的像元按性質分為若干類別的過程。
（1）監督分類
在研究區域選有代表性的訓練場地作為樣本，通過選擇特征參數（如亮度的均值、方差等），建立判別函數，對樣本進行分類，依據樣本的分類特征來識別樣本像元的歸屬類別的方法。

圖48 原圖像

圖49 監督分類圖像

（2）非監督分類
沒有先驗的樣本類別，根據像元間的相似度大小進行歸類，將相似度大的歸為一類的方法。
（3）其他分類方
包括神經網絡分類、分形分類、模糊分類等分類方法，以及他數據挖掘方法如模式識別、人工智能等，在這里不做進一步闡述。

7 后處理

（1）包括類的調整
（2）出圖
（3）匯報

參考資料

https://blog.csdn.net/u010666165/article/details/81449081

總結

以上是生活随笔為你收集整理的遥感影像处理——遥感影像处理全流程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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