第四章 遥感图象数字处理的基
础知识
主要内容,
1 图象的表示形式
2遥感数字图象表示方法
3遥感数字图象处理系统
? 1 图象的表示形式
? 在空间域的表示
? 1)光学图象
? 连续的光密度函数,像片上的密度随坐标 X,Y的变化而变化,
我们用连续变化的函数来表示,
? 光学图像、照片以及人的眼睛看到的一切景物，都是模拟
图像,这类图像无法直接用计算机处理。为了使图像能
在电子计算机中作处理运算，必须将模拟图像转化为离散
数字所表示的图像，即所谓的数字图像 。
? 2)数字图象
? 是一个二维离散的光密度函数,相对于光学图象,它在空间
坐标 (X,Y)和密度上都离散化,
? 可以用一个二维矩阵表示,
? 单色且时不变时：为 M× N矩阵。
? 多光谱时,
?
?
? 其中,di(l)为第 i个光谱的光谱响应函数
?
2二者的转化
将模拟图像转化为数字图像的过程称为 图像数字化 。这一过程是
图像处理技术的基础，一般图像数字化包括下列两个步骤,
采样和量化
? 将二维空间图像上的连续亮度住处（即灰度）转化成离散的抽样
点（即象素点）具体做法如图 1所示,
? 量化就是把抽样后每一个象素点的亮度值离散化使其成为
有限个整数值 （ 一般为 0-256个灰度值 ） 。 把一个象素点,
由黑色渐变为灰色渐变为白色的连续变化的亮度值量化为
0~256 个灰度值, （ 每个象素用一个字节来储存量化后的
信息, 即 8Bit）,量化后的灰度值即反映了对应象素点的
亮度明暗值 。
? 经过抽样、量化后,一幅黑白模拟图像就会离散化
成为 M*N个字节的数字图像，即变成适用于电子计算机处
理的数字图像。在图像数字化过程中把原来连续变化的亮
度信息变成离散的数字信息，二者间是有差别的，即在数
字化过程中会带来一定的误差。
? 数字化后的一幅黑白图像，可以用
M× N个字节来表示。对电子计算机
来说，可以用数学公式 f（ Xi,Yj）
来表示。数组 f（ Xi,Yj）中 i=1，
2,3…m, j=1,2,3,…n 。式中 f
（ Xi,Yj）值代表图像中（ Xi,Yj）
点处象素的灰度值。
? 在现实生活中有多种多样的图像，
根据各类图像灰度层次的多少、光
谱轴及时间轴上的组合方式的不同，
其数字化后的描述形式如下表所示。
图像 数字化后描述 形式 备注
二值图
像
f（ X,Y） =1或
0
文字、线条图、
指纹等
黑白图
像
0≤f（ X,Y）
≤2n-1
黑白图像，一般
n=6~8
彩色图
像
|fi（ X,Y） |
i=R,G,B
以三基色表示的
彩色图像
光谱图
像
|fi（ X,Y） |
i=1,2…m
遥感图像，
m=6~8或更
大
立体图
像
fl（ X,Y）,fr
（ X,Y）
左右视点得到同
物体的图像
对
动态图
像
|ft（ X,Y） |
t=t1，
t2…tr,
动态图像，动画
制做等
? 在频率域的表示
? 空间域来表示图象的时候,它是空间坐标的函数,用
频率域的形式表达时,图象是频率坐标的函数,通常
用傅立叶变换实现空间域变入频率域,反之采用傅
立叶逆变换,
? 二维离散傅立叶变换为,
?
? ?
? ?
?
?
?
?
?
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1
0
1
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)*(2
1
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1
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N
m
N
n
N
k
n
N
i
mj
N
i
N
k
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N
i
mj
enmF
N
kif
ekif
N
nmF
?
?
逆变换：
? 2遥感数字图象表示方法
? 1)存储介质
? 磁带,磁盘,光盘
? 2)类型
? 二值数字图象
? 单波段图象
? 数字彩色图象
? 多波段图象
多波段数字图象的存储通常有 3种数据格式,
? BSQ （波段顺序格式）
? 每行数据后面紧接着同一波谱波段的下一行数据。这种格
式最适于对单个波谱波段中任何部分的空间（ X,Y）存
取。
? BIP （每个像元按波段次序交叉排列）
? 按 BIP 格式存储的图像按顺序存储第一个像元所有的波
段，接着是第二个像元的所有波段，然后是第 3 个像元的
所有波段，等等，交叉存取直到像元总数为止。这种格式
为图像数据波谱（ Z） 的存取提供最佳性能。
? BIL （逐行按波段次序排列）
? 按 BIL 格式存储的图像先存储第一个波段的第一行，接
着是第二个波段的第一行，然后是第三个波段的第一行，
交叉存取直到波段总数为止。每个波段随后的行按照类似
的方式交叉存取。这种格式提供了空间和波谱处理之间一
种折衷方式。
ERDAS IMAGINE 平台简介
? ERDAS IMAGINE是美国 ERDAS公司开发
的专业遥感图像处理与地理信息系统软件。
ERDAS IMAGINE功能简介
打开
IMAGINE
窗口
数据
输入输出
窗口
数据
预处理
模块
专题制图
模块
图像解译
模块
图像库
管理
模块
图像分类
模块
空间建模
工具
矢量功能
模块
雷达图像
处理模块
虚拟 GIS
模块
正射影像
校正模块
立体分析
模块
? 第四章 遥感图像处理
? 一、名词解释,
? 1、光学影像 2、数字影像 3、空间域图像 4、频率域图像 5、图像采样 6、灰度量化 7、几何变形 8、几何校正 9、粗加工处理 10、精加工处理 11、多项式纠正
12、间接法纠正 13、最邻近像元重采样 14、图像配准 15、数字镶嵌 16、正射影像 17、地理编码图象 18、辐射误差 19、辐射定标 20、大气校正 21、图像增强 22、图像
直方图 23、假彩色合成 24、密度分割 25、真彩色合成 26、伪彩色图像 27、图像平滑 28、图像锐化 29、边缘检测 30、低通滤波 31、高通滤波 32、图像融合 33、直方图
正态化 34、线性拉伸 35、直方图均衡 36、邻域法处理
? 二、填空题,
? 1、光学图像是一个 函数。
? 2、数字图像是一个 函数。
? 3、光学图像转换成数字影像的过程包括 等步骤。
? 4、图像数字化中采样间隔取决于图像的,应满足 （ 公式）。
? 5、一般图像都由不同的,,, 的周期性函数构成。
? 6,3S集成一般指, 和 的集成。
? 分别写出中心投影，推扫式传感器（旁向，航向倾斜），扫描式传感器的共线方程表达式,,, 。
? 遥感图像的变形误差可以分为 和,又可以分为 和 。
? 外部误差是指在 处于正常的工作状态下，由 所引起的误差。包括,,, 等因素引起的变形误差。
? 传感器的六个外方位元素中 的变化对图像的综合影响使图像产生线性变化，而 使图像产生非线性变形。
? 地球自转对于多中心投影影像产生像点位移在 方向上，位移量 bb’= 。
? TM卫星图像的粗纠正使用的参数有,,, 纠正的变形有, 。
? 遥感图像几何纠正的常用方法有,, 。
? 多项式拟合法纠正中，项数 N与其阶数 n的关系 。
? 多项式拟合法纠正中，一次项纠正,二次项纠正,三次项纠正 。
? 10、项式拟合法纠正中控制点的要求是,, 。
? 11、多项式拟合法纠正中控制点的数量要求，一次项最少需要 个控制点，二次项最少项需要 个控制点，三次项最少需要 个控制点。
? 12,SPOT图像采用共线方程纠正时需要,有 未知参数，最少需要 个控制点。
? 13、常用的灰度采样方法有,, 。
? 14、数字图象配准的方式有, 。
? 15、数字图像镶嵌的关键,, 。
? 16、在姿态角都为 0的情况下，中心投影像片的投影差为,推扫式影像（ HRV）的投影差为,扫描仪影像（ MSS）的投影差
?,侧视雷达影像（ SAR）的投影差 。
? 17、灰度采样中，双线性内插的权矩阵采用 函数求取,双三卷积的权矩阵采用 函数求取。
? 18、辐射传输方程可以知道，辐射误差主要有,, 。
? 19、常用的图像增强处理技术有, 。
? 20、增强的常用方法有,,,,
?,, 等。子
? 21、直方图均衡效果,, 。
? 22,3*3的拉普拉斯算子 。
? 23、图像平滑和锐化的关系 。
? 24、图像融合的层次,, 。
? 25,HIS中的 H指, I指, S指 。 图像融合的常用算法,,,, 等。
? 三、选择题,(单项或多项选择 )
? 数字图像的①空间坐标是离散的，灰度是连续的②灰度是离散的，空间坐标是连续的③两者都是连续的④两者都是离散的。
? 采样是对图像①取地类的样本②空间坐标离散化③灰度离散化。
? 量化是对图像①空间坐标离散化②灰度离散化③以上两者。
础知识
主要内容,
1 图象的表示形式
2遥感数字图象表示方法
3遥感数字图象处理系统
? 1 图象的表示形式
? 在空间域的表示
? 1)光学图象
? 连续的光密度函数,像片上的密度随坐标 X,Y的变化而变化,
我们用连续变化的函数来表示,
? 光学图像、照片以及人的眼睛看到的一切景物，都是模拟
图像,这类图像无法直接用计算机处理。为了使图像能
在电子计算机中作处理运算，必须将模拟图像转化为离散
数字所表示的图像，即所谓的数字图像 。
? 2)数字图象
? 是一个二维离散的光密度函数,相对于光学图象,它在空间
坐标 (X,Y)和密度上都离散化,
? 可以用一个二维矩阵表示,
? 单色且时不变时：为 M× N矩阵。
? 多光谱时,
?
?
? 其中,di(l)为第 i个光谱的光谱响应函数
?
2二者的转化
将模拟图像转化为数字图像的过程称为 图像数字化 。这一过程是
图像处理技术的基础，一般图像数字化包括下列两个步骤,
采样和量化
? 将二维空间图像上的连续亮度住处（即灰度）转化成离散的抽样
点（即象素点）具体做法如图 1所示,
? 量化就是把抽样后每一个象素点的亮度值离散化使其成为
有限个整数值 （ 一般为 0-256个灰度值 ） 。 把一个象素点,
由黑色渐变为灰色渐变为白色的连续变化的亮度值量化为
0~256 个灰度值, （ 每个象素用一个字节来储存量化后的
信息, 即 8Bit）,量化后的灰度值即反映了对应象素点的
亮度明暗值 。
? 经过抽样、量化后,一幅黑白模拟图像就会离散化
成为 M*N个字节的数字图像，即变成适用于电子计算机处
理的数字图像。在图像数字化过程中把原来连续变化的亮
度信息变成离散的数字信息，二者间是有差别的，即在数
字化过程中会带来一定的误差。
? 数字化后的一幅黑白图像，可以用
M× N个字节来表示。对电子计算机
来说，可以用数学公式 f（ Xi,Yj）
来表示。数组 f（ Xi,Yj）中 i=1，
2,3…m, j=1,2,3,…n 。式中 f
（ Xi,Yj）值代表图像中（ Xi,Yj）
点处象素的灰度值。
? 在现实生活中有多种多样的图像，
根据各类图像灰度层次的多少、光
谱轴及时间轴上的组合方式的不同，
其数字化后的描述形式如下表所示。
图像 数字化后描述 形式 备注
二值图
像
f（ X,Y） =1或
0
文字、线条图、
指纹等
黑白图
像
0≤f（ X,Y）
≤2n-1
黑白图像，一般
n=6~8
彩色图
像
|fi（ X,Y） |
i=R,G,B
以三基色表示的
彩色图像
光谱图
像
|fi（ X,Y） |
i=1,2…m
遥感图像，
m=6~8或更
大
立体图
像
fl（ X,Y）,fr
（ X,Y）
左右视点得到同
物体的图像
对
动态图
像
|ft（ X,Y） |
t=t1，
t2…tr,
动态图像，动画
制做等
? 在频率域的表示
? 空间域来表示图象的时候,它是空间坐标的函数,用
频率域的形式表达时,图象是频率坐标的函数,通常
用傅立叶变换实现空间域变入频率域,反之采用傅
立叶逆变换,
? 二维离散傅立叶变换为,
?
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?
逆变换：
? 2遥感数字图象表示方法
? 1)存储介质
? 磁带,磁盘,光盘
? 2)类型
? 二值数字图象
? 单波段图象
? 数字彩色图象
? 多波段图象
多波段数字图象的存储通常有 3种数据格式,
? BSQ （波段顺序格式）
? 每行数据后面紧接着同一波谱波段的下一行数据。这种格
式最适于对单个波谱波段中任何部分的空间（ X,Y）存
取。
? BIP （每个像元按波段次序交叉排列）
? 按 BIP 格式存储的图像按顺序存储第一个像元所有的波
段，接着是第二个像元的所有波段，然后是第 3 个像元的
所有波段，等等，交叉存取直到像元总数为止。这种格式
为图像数据波谱（ Z） 的存取提供最佳性能。
? BIL （逐行按波段次序排列）
? 按 BIL 格式存储的图像先存储第一个波段的第一行，接
着是第二个波段的第一行，然后是第三个波段的第一行，
交叉存取直到波段总数为止。每个波段随后的行按照类似
的方式交叉存取。这种格式提供了空间和波谱处理之间一
种折衷方式。
ERDAS IMAGINE 平台简介
? ERDAS IMAGINE是美国 ERDAS公司开发
的专业遥感图像处理与地理信息系统软件。
ERDAS IMAGINE功能简介
打开
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雷达图像
处理模块
虚拟 GIS
模块
正射影像
校正模块
立体分析
模块
? 第四章 遥感图像处理
? 一、名词解释,
? 1、光学影像 2、数字影像 3、空间域图像 4、频率域图像 5、图像采样 6、灰度量化 7、几何变形 8、几何校正 9、粗加工处理 10、精加工处理 11、多项式纠正
12、间接法纠正 13、最邻近像元重采样 14、图像配准 15、数字镶嵌 16、正射影像 17、地理编码图象 18、辐射误差 19、辐射定标 20、大气校正 21、图像增强 22、图像
直方图 23、假彩色合成 24、密度分割 25、真彩色合成 26、伪彩色图像 27、图像平滑 28、图像锐化 29、边缘检测 30、低通滤波 31、高通滤波 32、图像融合 33、直方图
正态化 34、线性拉伸 35、直方图均衡 36、邻域法处理
? 二、填空题,
? 1、光学图像是一个 函数。
? 2、数字图像是一个 函数。
? 3、光学图像转换成数字影像的过程包括 等步骤。
? 4、图像数字化中采样间隔取决于图像的,应满足 （ 公式）。
? 5、一般图像都由不同的,,, 的周期性函数构成。
? 6,3S集成一般指, 和 的集成。
? 分别写出中心投影，推扫式传感器（旁向，航向倾斜），扫描式传感器的共线方程表达式,,, 。
? 遥感图像的变形误差可以分为 和,又可以分为 和 。
? 外部误差是指在 处于正常的工作状态下，由 所引起的误差。包括,,, 等因素引起的变形误差。
? 传感器的六个外方位元素中 的变化对图像的综合影响使图像产生线性变化，而 使图像产生非线性变形。
? 地球自转对于多中心投影影像产生像点位移在 方向上，位移量 bb’= 。
? TM卫星图像的粗纠正使用的参数有,,, 纠正的变形有, 。
? 遥感图像几何纠正的常用方法有,, 。
? 多项式拟合法纠正中，项数 N与其阶数 n的关系 。
? 多项式拟合法纠正中，一次项纠正,二次项纠正,三次项纠正 。
? 10、项式拟合法纠正中控制点的要求是,, 。
? 11、多项式拟合法纠正中控制点的数量要求，一次项最少需要 个控制点，二次项最少项需要 个控制点，三次项最少需要 个控制点。
? 12,SPOT图像采用共线方程纠正时需要,有 未知参数，最少需要 个控制点。
? 13、常用的灰度采样方法有,, 。
? 14、数字图象配准的方式有, 。
? 15、数字图像镶嵌的关键,, 。
? 16、在姿态角都为 0的情况下，中心投影像片的投影差为,推扫式影像（ HRV）的投影差为,扫描仪影像（ MSS）的投影差
?,侧视雷达影像（ SAR）的投影差 。
? 17、灰度采样中，双线性内插的权矩阵采用 函数求取,双三卷积的权矩阵采用 函数求取。
? 18、辐射传输方程可以知道，辐射误差主要有,, 。
? 19、常用的图像增强处理技术有, 。
? 20、增强的常用方法有,,,,
?,, 等。子
? 21、直方图均衡效果,, 。
? 22,3*3的拉普拉斯算子 。
? 23、图像平滑和锐化的关系 。
? 24、图像融合的层次,, 。
? 25,HIS中的 H指, I指, S指 。 图像融合的常用算法,,,, 等。
? 三、选择题,(单项或多项选择 )
? 数字图像的①空间坐标是离散的，灰度是连续的②灰度是离散的，空间坐标是连续的③两者都是连续的④两者都是离散的。
? 采样是对图像①取地类的样本②空间坐标离散化③灰度离散化。
? 量化是对图像①空间坐标离散化②灰度离散化③以上两者。
