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    第三章_图像信息源的特性与制图分析.ppt

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    第三章_图像信息源的特性与制图分析.ppt

    第三章 图像信息源的特性与制图分析,安徽师范大学国旅学院,主要内容,空间图像类型及其数据的特性 资源卫星数据的性能与制图分析 图像分析制图的理论与方法 图像数字处理的技术工艺,传统地理制图,地图的科学质量、制图精度、内容的完整性和现势性,主要取决于编图资料的质量 传统地理制图所利用的资料主要为地图、航空像片、考察资料、实测与统计数据表格和文字资料等,存在以下问题 缺乏系统性、完整性 地图资料陈旧和现势性影响,第一节 空间图像类型及其数据的特性,航空遥感的分类,航摄分类,类型与产品,空间图像类型及其数据的特性,航空遥感的特点 中心投影 大比例尺,比例尺与航高和投影面相关 像点位移;地形起伏越大,误差越大 可进行立体观测 摄影范围有限,不利于宏观分析,空间图像类型及其数据的特性,航天遥感的分类,非摄影遥感,摄影遥感,. . .,微波遥感,红外遥感,多光谱遥感,主动遥感,成像原理,可见光遥感,光谱范围,被动遥感,辐射源,类型,分类方式,空间图像类型及其数据的特性,航天遥感 目前广泛使用的航天遥感图像,有Landsat的MSS、TM、ETM图像,SPOT图像,IRSIC图像,CBERS图像 高分辨率IKONOS、QUICKBIRD图像 高光谱影像MODIS,空间图像类型及其数据的特性,Spot对地观测卫星系统是由法国空间研究中心发展的,参与的国家还有比利时和瑞典,空间图像类型及其数据的特性,IKONOS是美国空间成像公司于1999年9月24日发射升空的世界第一颗高分辨率商用卫星,空间图像类型及其数据的特性,QuickBird卫星是2001年10月18日在美国发射成功的目前世界上商业卫星中分辨率最高、性能较优的一颗卫星,空间图像类型及其数据的特性,MODIS是当前世界上新一代“图谱合一”的光学遥感仪器,有36个离散光谱波段,光谱范围宽,从0.4微米(可见光)到14.4微米(热红外)全光谱覆盖,空间图像类型及其数据的特性,航空、航天遥感的优点 航天遥感图像覆盖面积大、地理单元轮廓显示清晰;而航空图像细部特征反映明显。,资源卫星数据的性能与制图分析,CBERS-1 中巴资源卫星由中国与巴西于1999年10月14日合作发射,是我国的第一颗数字传输型资源卫星,资源卫星数据的性能与制图分析,资源卫星数据的特性,资源卫星数据的性能与制图分析,资源卫星数据的应用性能 B1:蓝波段,吸收率低,对水体穿透能力强,利于水深、水质和沿岸泥沙等的判别与海岸调查。 B2:绿波段,介于两个叶绿素吸收区间,对健康茂盛的绿色植物反映灵敏,适于植物生物量的测定。具有较强的水体透射力,利于水体污染的分析 B3:红波段,处于叶绿素的吸收区,对地表特征有较高的反射特性,广泛用于地貌、土壤、地质岩性等的最有用的可见光波段,资源卫星数据的性能与制图分析,B4:近红外波段,对应于植物的峰值反射区,能集中反映植物的近红外强反射,适于绿色植物类型的区分,是评估植物生物量及其水分含量的通用波段 B5:全色波段,性能类似黑白航空像片,适于地理调查和制图 B6:蓝、红至近红外波段,包含全色波段的功能,对云、冰、雪等有明显反映,对水陆界线也有较好显示,资源卫星数据的性能与制图分析,B7:近红外波段,水的吸收区,适于对地物含水量的探测,作物长势分析,对云层、冰雪和岩性、土壤识别也有良好作用 B8:近红外波段,适于地质应用分析,尤其利于岩石的水热蚀变研究,对健康植被等分析也有较好作用 B9:热红外波段,对热异常反映灵敏,利于热特征地物的识别,同时适于地热分析制图,并可探测农作物缺水状况和植被类型的区分 B10、B11类同于B3、B4,资源卫星数据的性能与制图分析,卫星数据基本属性与制图分析 图像信息的几何特性 图像信息的物理特性 图像信息的地学特性,图像分析制图的理论与方法,地物成像机理 遥感信息是传感器对地球表面各种物体所感受的能量,因此地物成像是自然地物综合作用的结果 地物成像受区域环境、季节和太阳高度角等环境条件的影响而发生变化,含有自然界的空间分布、时间因素及地物特征等信息 图像具有事物本质属性,又有地物间相互演绎概念 因此,图像解译:除直接标志外,重视间接标志,图像分析制图的理论与方法,图像解译的基本参数分析 图像信息应用对象与识别制图尺度 图像识别分类的物候分析 图像解译波段组合优化分析 图像识别目标的背景数据库建立,图像分析制图的理论与方法,图像识别地学相关综合分析 地理相关分析 借助地物间的相关性,在影像上寻找目标的相关因子(间接解译标志),提取这些相关因子,推断和识别目标本身。 地理主导因子分析,第四节 图像数字处理的技术工艺,图像纠正、投影变换 建立两图像像元点之间的对应关系 求出原图所对应点的亮度,几何校正的过程示意图,图像数字处理的技术工艺,图像纠正、投影变换 光学机械法 数字纠正法 直接纠正 间接纠正,图像数字处理的技术工艺,图像纠正、投影变换 直接纠正 间接纠正,图像数字处理的技术工艺,图像纠正、投影变换 多项式拟合法 共线方程纠正 随机场中的插值纠正法,图像数字处理的技术工艺,图像纠正、投影变换 多项式拟合法 灰度值确定方法:最近邻法、双线性内插法、三次卷积内插法,最近邻法:根据计算点周围四个相邻点与该点之间的距离,取距离最近的那个点的亮度值作为新计算点的亮度值。,(x,y),(k,l),点(k,l)的亮度值作为点(x,y)的亮度值,图像数字处理的技术工艺,图像数字处理的技术工艺,图像质量改进处理 图像复原处理 图像数字增强 图像复合处理,图像数字处理的技术工艺,图像识别分类与制图 利用空间信息进行图像识别分析与制图,国内外都从不同角度和领域进行了深入研究 地物图像灰度特征量分析 图像像元的空间特征分析 神经元网络分析 二向性反射分布函数(BRDF),图像数字处理的技术工艺,图像识别分类与制图 监督分类制图,建立训练区,选择训练样本,实地监测试验,测定其光谱特征,确定判别决策,计算样本的统计特征参数,计算未知点与各样本距离,确定其属性,对图像决策分类,图像数字处理的技术工艺,图像识别分类与制图 非监督分类制图,修改分类决策,修改类别数和类别参数,将分类图像输出,计算机逐行扫描判别,分析地物特征相似性,计算距离函数对比归类,实地验证结果确定类别名目,不符合,符合,图像数字处理的技术工艺,图像识别分类与制图 基本参数 均值 标准差 阈值 协方差 相关系数,图像数字处理的技术工艺,图像识别分类与制图 判别准则 欧几里德距离(欧氏距离) 特点:各特征参数等权,图像数字处理的技术工艺,图像识别分类与制图 相似性距离 简化距离,K:波段序号,图像数字处理的技术工艺,图像识别分类与制图 椭圆法,监督分类:最小距离分类法,计算待分类像元与已知类别中心的距离,并将其归入距离最小的一类,图像数字处理的技术工艺,K-Means分类算法(MacQueen,1967),基本思想:通过迭代,逐次移动各类的中心,直至得到最好的聚类结果为止。 判断依据:类内各元素与类中心的距离平方和最小。,图像数字处理的技术工艺,第一步:选择初始各类中心,其中:m为类别数,第二步:择近分类,则X属于第j类,集群中心为 的所有样本集合,若,图像数字处理的技术工艺,第四步:判读分类是否结束,则分类结束,若,第三步:计算新中心,为j类样本总数,图像数字处理的技术工艺,k-means分类法流程图,讨论 K-均值算法的结果受如下选择的影响: 所选聚类的数目 聚类中心的初始分布 如果模式样本可以形成若干个相距较远的孤立的区域分布,一般都能得到较好的收敛效果。 K-均值算法比较适合于分类数目已知的情况。,图像数字处理的技术工艺,分级集群法,图像数字处理的技术工艺,图像数字处理的技术工艺,图像识别分类制图的工艺程序 数据输入存盘 图像识别分类处理 数据预处理 识别分类 分类后处理 结果输出,

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