淺談遙感數字圖像處理

摘要：遙感是通過對反映地物的電磁波信息的處理、分析與解譯來進行地物識別和專題研究的。運用遙感數字圖像進行地物識別和專題研究時，對遙感圖像的精度都有一定的要求，而通常我們得到的遙感數字圖像需要做一些處理才能達到相應的要求，從而加以使用。

關鍵詞：遙感 圖像處理

0 引言

所謂遙感，即指應用現代技術和先進的工具，不與目標物體相接觸，而從遠距離接收目標物體的電磁波譜信息，并對所搜集的信息進行加工、傳輸、處理、存儲，最后對其進行分析與解譯的一門新興的綜合性科學技術[1]。遙感圖像處理是遙感技術的核心內容之一。隨著遙感圖像處理技術的應用日益廣泛和深化，遙感信息提取也日益成為一個熱門研究領域。

1 遙感圖像處理技術存在問題

遙感圖像處理技術經過半個世紀的發展，正逐步走向完善。但是，遙感圖像處理是計算機圖像處理的一個應用方向，遙感圖像處理技術發展水平也依賴于計算機圖像處理學科的發展，仍然不超出計算機圖像的理論水平。因此，遙感圖像處理技術還存在著以下幾個方面的問題：

1.1 現存的圖像處理理論基本是針對二值或灰值圖像的。彩色圖像處理也是根據灰值圖像處理理論方法來處理，然后用彩色模式來顯示。直接針對彩色圖像處理的理論還不成熟。然而遙感數字圖像中相當一部分像素值都超出了灰度值的范圍，遙感圖像處理過程中必須對這些灰度值進行相應的拉伸處理，這就影響了遙感圖像的處理效果。

1.2 現存的圖像處理方法通用性差，往往一種處理方法對某一幅圖像效果明顯，而用于另一幅圖像時往往達不到預期效果。對于復雜的遙感圖像來說，圖像處理者往往需要多次嘗試，才能找到一個合適的處理方法。

1.3 信息提取，特別是計算機自動提取一直是計算機圖像處理領域的經典難題。目前在這方面還沒有成熟的方法與理論。遙感圖像處理往往是為了提取圖像中的感興趣信息，這對于圖像處理工作者來說，也是最為棘手的問題。

雖然遙感圖像處理技術還有很多不成熟的地方，但是隨著計算機科學、信息科學以及遙感技術理論的發展，遙感圖像處理技術必將得到進一步完善。

2 遙感數字圖像預處理

輻射校正：

2.1 傳感器的輻射校正 傳感器的輻射校正主要校正由于傳感器靈敏度特性變化而引起的輻射失真，包括對光學系統特性引起失真的校正和對光電轉換系統特性引起失真的校正，一般衛星地面站提供給用戶的CCT數據磁帶都已進行過這種輻射失真的校正，因此在對本圖的預處理過程中沒有做輻射校正工作。

2.2 大氣校正 遙感傳感器感測的信息是地物對太陽光的反射或地物發射的電磁波經過大氣層傳輸并與大氣發生作用后的結果，大氣通過對電磁波的吸收和散射（大氣的吸收和散射作用不僅造成地物輻射電磁波能量的衰減，而且散射還將產生鄰近像元間的輻射干擾和形成天空光）來影響和改變遙感圖像的輻射性質，其中對遙感圖像影響最大的是散射作用，因而通常遙感數字圖像處理的大氣校正是指大氣散射校正，即消除大氣散射對輻射失真的影響[2]。由于大氣的散射作用，傳感器在接收地物輻射信息的同時也接收了散射所造成的非地物輻射能，從而使得遙感圖像對比度下降，導致圖像猶如蒙上了一層薄紗一樣不清晰。一般可通過三種途徑進行大氣散射校正，即輻射傳遞方程計算法、野外波譜測試回歸分析法及多波段圖像的對比分析法，由于前兩種方法在實際操作時較困難，因而一般很少使用。

2.3 照度校正 遙感圖像的質量與攝影時的光照條件有直接關系。照度校正是用來校正由于不同成像時間及不同太陽高度角所引起的輻射差異。在不考慮地形影響及太陽高度角對大氣衍射影響的情況下，對太陽高度角給予亮度值的影響作校正或補償。

3 除噪聲處理

在遙感圖像中，有時因儀器的故障（如傳感器、傳輸設備等的故障）以及各種干擾等會引起不正常的斑點或條紋，這些斑點和條紋不僅可能造成直接引用時的信息錯誤，而且在統計處理過程中會引起不良的結果，對于遙感圖像處理來說，除噪是必要的。

3.1 斑點的判定與消除 斑點是由傳感器的噪聲或磁帶等部件的誤碼率造成的，其特點是孤立的、分散的，往往和周圍的亮度值有明顯的差別，并且彼此不相關。斑點可以通過將圖像像元亮度值同它的鄰近像元值進行比較來判定。

3.2 條紋的判定與消除 條紋是指掃描圖像中出現的與輻射信息無關的線條噪聲，其表現為圖像上的部分掃描行或線段的亮度值不反映地物的輻射，并且與上下行的亮度截然不同。條紋的特點是：①分布一般不規則，可稀可密、可長可短；②亮度值一般趨于極端（或黑或白）；③有這種條紋的圖像的標準差往往顯著增大。條紋的消除方法比較簡單，通常將條紋上的各像元點的上、下相鄰兩掃描行對應像元亮度值取平均值來代替即可。

4遙感數字圖像鑲嵌處理

在遙感圖像的應用過程中，經常會出現下面情形：研究區處于幾幅圖像的交界處或研究區較大需要多幅圖像才能覆蓋。在遙感圖像的應用過程中，經常會出現下面情形：研究區處于幾幅圖像的交界處或研究區較大需要多幅圖像才能覆蓋。進而鑲嵌起來，以便于更好地統一處理、解譯、分析和研究。遙感數字圖像的鑲嵌處理是遙感數字圖像預處理內容的一部分，本文簡略介紹。

4.1 準備工作 首先要根據研究對象和專業要求，挑選數據合適的遙感圖像。在鑲嵌時，應盡可能選擇成像時間和成像條件接近的遙感圖像，以減輕后續的色調調整工作。并且需要檢查圖像的質量，確定下一步處理的對象和內容。

4.2 遙感數字圖像的恢復處理 預處理工作主要包括：輻射校正、去條帶和斑點、幾何校正等內容。

4.3 確定實施方案 在進行多幅圖像的鑲嵌時，鑲嵌方案的確定是較為重要的，鑲嵌實施方案確定得好，可以節省時間和工作量，否則可能會增加不必要的工作量。為此，首先應確定標準像幅，標準像幅往往選擇處于研究區中央的圖像，以后的鑲嵌工作都以此圖像作為基準進行；其次確定鑲嵌的順序，即以標準像幅為中心，由中央向四周逐步進行。

4.4 重疊區確定 遙感圖像鑲嵌工作的進行主要是基于相鄰圖像的重疊區的。無論是色調調整，還是幾何鑲嵌，都是將重疊區作為基準進行的。重疊區確定得是否準確直接影響鑲嵌的效果。兩幅影像的拼接不可避免的涉及到重復區，因此需要仔細的對重疊區加以確定以便使研究區的遙感影像制作取得最佳效果。

4.5 色彩調整 色調調整是遙感圖像數字鑲嵌技術中的一個關鍵環節。不同時相或成像條件存在差異的圖像，由于要鑲嵌的圖像輻射水平不一樣，圖像的亮度差異較大。通常采用重疊區內兩幅圖像的亮度值作均值處理或作變系數加權和處理。鑲嵌后重疊區圖像色調不一致，從而影響應用的效果。因此必須進行色調調整。

5 遙感數字圖像信息增強

圖像增強是遙感數字圖像處理的基本內容之一。它是指按照特定的需要突出一幅圖像的某些信息，同時削弱或去除某些不需要的信息的處理方法[3]，其目的是使處理后的圖像對于某種特定的應用比原始圖像更適用。

參考文獻：

[1]梅安新，彭望祿等.遙感導論[M].北京：高等教育出版社，2001(7):P1-10.

[2]孫家柄，舒寧，關澤群等.遙感原理、方法和應用[M].北京:測繪出版社，1997:P3-29.

[3]李鐵芳，馮均佖，蘇民生.遙感圖像數字處理原理與應用[M].昆明：云南科技出版社，1987：P58-70.