《遥感图像获取与处理/全国普通高校电子信息类专业规划教材》是作者在总结遥感教学经验、相关研究成果以及遥感领域最新技术的基础上编著而成的。《遥感图像获取与处理/全国普通高校电子信息类专业规划教材》立足于遥感图像获取与处理的基础,面向相关技术发展的前沿,系统介绍了遥感图像获取的基本原理、遥感图像处理的理论与技术,以及在相关领域的典型应用。《遥感图像获取与处理/全国普通高校电子信息类专业规划教材》共10章,包括遥感图像获取与遥感图像处理两大部分内容。在遥感图像获取部分,介绍了遥感成像的物理基础、各种遥感平台与传感器,以及对各种新型成像卫星的介绍;在遥感图像处理部分,介绍了遥感图像的基础知识,以及遥感图像的校正、遥感图像的增强、遥感图像的分类等遥感图像处理方法,并将图像处理方面的最新进展与遥感理论进行了结合,较大篇幅地介绍了图像匹配、变化检测和图像判读的新方法、新技术与典型应用。
本书内容新颖丰富,知识覆盖面广,结构合理,可作为高等院校电子信息、遥感测绘、地理信息系统等专业的本科生教材,也可供相关领域的专业研究人员参考使用。
遥感是空间信息技术领域中发展最为迅猛的标志性技术之一,是一门涉及信息科学、空间科学与地球科学的交叉性学科,在资源勘探、环境监测、城市规划、地图导航、灾害监测和军事等方面有着重要的应用价值。
本书按照“遥感图像获取——遥感图像处理”的主线进行内容的组织,在编写过程中参考了国内外有关遥感教材的部分内容,结合了该方面的最新研究成果和发展动态,系统地介绍了遥感图像获取与处理的基本原理与方法技术。第1章在阐述遥感技术基本概念的基础上,介绍了相关技术的发展历程、发展现状与发展方向; 第2章从可见光、红外、微波三个方面,在详细介绍地物辐射理论及特点的基础上,阐述了遥感成像的基本原理; 第3章讲述了有代表性的遥感平台及其轨道特点,对现有传感器类别及其成像模式进行了分类总结,并详细介绍了有代表性的对地观测遥感卫星的具体参数; 第4章介绍了数据格式和特征描述等遥感图像的基本知识,并简单介绍了几种常用的遥感图像处理软件; 校正处理是遥感图像定量化处理的基础,因此第5章详细阐述了遥感图像的几何校正和辐射校正方法,并介绍了遥感数据产品的等级划分方法; 第6章介绍了图像特征提取和特征匹配方法,并结合遥感图像讨论了相关方法在多景拼接、匹配导航和目标跟踪等方面的应用; 第7章在详细介绍空间域增强、频率域增强等图像增强概念的基础上,讨论了图像间运算、缨帽变换、主成分分析等遥感图像变换方法; 第8章总结了遥感图像分类技术,介绍了光谱匹配分类、面向对象分类等有代表性的遥感图像分类方法与分类精度评价指标; 第9章就像素级、特征级、目标级遥感图像变化检测方法进行了讨论,重点介绍了目标级变化检测中的典型目标检测算法,分析了检测目标与检测特征的基本关系; 第10章结合实际应用,介绍了基于形状、大小、色调、阴影、纹理等特征的目视判读方法,分析了可见光、红外、微波等观测模式与典型目标表现形态间的关系。
在本书的编写出版过程中,参考了许多国内外经典教材和论文,这些文献均以参考文献的形式列出,正文不再详细列举,在此向各位作者表示感谢。清华大学孙卫东老师审阅了全书,提出了建设性的意见和建议,在此表示衷心的感谢!本书讲义从2008年起开始在作者任教学校各级信息工程专业使用,样书在2010级进行了试用,同学们提出了许多宝贵意见,特别是刘田田、杨罗、何芳、李冰等同学对讲义和书稿进行了部分整理和校对,在此一并表示感谢。
由于作者水平有限,错误与不足之处在所难免,敬请广大读者和各位同仁不吝赐教,以便后续修改。
苏娟
2014年4月
第1章 遥感概论
1.1 遥感的基本概念
1.1.1 遥感的定义
1.1.2 遥感的分类
1.2 遥感技术系统
1.3 遥感的发展历程
1.4 遥感的发展方向
1.4.1 高空间分辨率
1.4.2 高光谱分辨率
1.4.3 高时相分辨率
1.4.4 高辐射分辨率
1.5 遥感的典型应用
1.6 本书的主要内容
第2章 遥感的物理基础
2.1 电磁波与电磁波谱
2.1.1 电磁波
2.1.2 电磁波谱
2.2 物体的发射辐射
2.2.1 电磁辐射及其度量
2.2.2 黑体辐射定律
2.2.3 实际物体的辐射
2.3 物体的反射辐射
2.3.1 地物的反射波谱
2.3.2 地物反射波谱的测量
2.4 物体的微波后向散射
2.5 大气对电磁辐射的影响
2.6 遥感波段的设置
第3章 遥感图像的采集
3.1 遥感平台
3.1.1 遥感平台的种类
3.1.2 遥感卫星的轨道特点
3.2 遥感传感器
3.2.1 传感器的构成
3.2.2 传感器的分类
3.3 摄影成像类传感器
3.3.1 框幅式摄影机
3.3.2 缝隙式摄影机
3.3.3 全景式摄影机
3.3.4 多光谱摄影机
3.4 扫描成像类传感器
3.4.1 垂直航迹扫描
3.4.2 沿航迹扫描
3.4.3 成像光谱仪
3.5 雷达成像仪
3.5.1 侧视雷达
3.5.2 合成孔径雷达
3.6 常用的遥感卫星与传感器
3.6.1 Landsat系列卫星
3.6.2 SPOT系列卫星
3.6.3 IKONOS卫星
3.6.4 TerrSAR卫星
第4章 遥感图像基础知识
4.1 数字图像基础
4.1.1 数字图像的定义
4.1.2 数字图像的频域表现
4.1.3 数字图像处理方法简介
4.2 遥感图像的数据格式
4.3 遥感图像的彩色显示
4.3.1 伪彩色显示
4.3.2 彩色合成
4.4 遥感图像的统计描述
4.4.1 一元统计
4.4.2 多元统计
4.5 遥感图像的特征描述
4.5.1 光谱特征
4.5.2 纹理特征
4.5.3 几何特征
4.5.4 空间关系特征
4.6 遥感图像处理软件
4.6.1 ENVI
4.6.2 ERDASImagine
4.6.3 PCI
4.6.4 ECognition
第5章 遥感图像的校正处理
5.1 遥感图像的构像方程
5.1.1 通用构像方程
5.1.2 中心投影构像方程
5.2 遥感图像的几何变形
5.3 遥感图像的几何校正
5.3.1 地图投影
5.3.2 地面控制点
5.3.3 建立几何纠正变换函数
5.3.4 像元的几何位置变换
5.3.5 灰度重采样
5.4 遥感图像的正射校正
5.4.1 数字高程模型
5.4.2 数字微分纠正
5.5 遥感图像的辐射校正
5.5.1 传感器辐射误差校正
5.5.2 大气辐射误差校正
5.5.3 太阳辐射误差校正
5.6 遥感图像的产品级别
第6章 遥感图像的匹配处理
6.1 图像匹配的原理
6.1.1 变换模型
6.1.2 图像匹配的要素
6.1.3 图像匹配算法的性能评价
6.2 基于灰度的图像匹配
6.2.1 灰度相关法
6.2.2 相位相关法
6.2.3 互信息法
6.3 基于特征的图像匹配
6.3.1 Harris角点的提取与匹配
6.3.2 SIFT特征点的提取与匹配
6.3.3 SURF特征点的提取与匹配
6.3.4 快速图像匹配策略
6.4 图像拼接
6.4.1 几何校正图像的拼接
6.4.2 未经几何校正的图像的拼接
6.5 图像匹配的典型应用
6.5.1 景象匹配导航
6.5.2 地理高程测量
6.5.3 目标跟踪
第7章 遥感图像的增强处理
7.1 遥感图像的辐射增强
7.1.1 对比度增强
7.1.2 空间域增强
7.1.3 频率域增强
7.2 遥感图像的变换增强
7.2.1 图像间运算
7.2.2 缨帽变换
7.2.3 主成分分析
7.2.4 最小噪声分离
7.3 遥感图像的融合增强
7.3.1 基于HSI变换的图像融合增强
7.3.2 基于PCA的图像融合增强
7.3.3 基于颜色归一化的图像融合增强
7.3.4 图像融合质量评价
第8章 遥感图像的分类处理
8.1 遥感图像分类的原理
8.1.1 基本思想
8.1.2 基本流程
8.2 无监督分类
8.2.1 相似性测度
8.2.2 K均值算法
8.2.3 ISODATA算法
8.3 有监督分类
8.3.1 训练样本
8.3.2 平行管道法
8.3.3 最小距离分类法
8.3.4 近邻法
8.3.5 最大似然比分类法
8.3.6 决策树分类法
8.3.7 光谱匹配分类法
8.4 面向对象的遥感图像分类
8.4.1 分割
8.4.2 特征定义
8.4.3 分类
8.5 分类后处理与精度分析
8.5.1 分类后处理
8.5.2 分类精度分析
8.5.3 提高分类精度的方法
第9章 遥感图像的变化检测
9.1 变化检测问题的定义
9.2 像素级变化检测
9.2.1 图像预处理
9.2.2 差异图像生成
9.2.3 差异图像分割
9.2.4 特点分析
9.3 特征级变化检测
9.3.1 基于特征图像的变化检测
9.3.2 基于结构特征的变化检测
9.4 目标级变化检测
9.4.1 分类后比较变化检测
9.4.2 基于目标检测的变化检测
9.5 变化检测性能评估
第10章 遥感图像的目视判读
10.1 目视判读特征
10.1.1 形状特征
10.1.2 大小特征
10.1.3 色调特征
10.1.4 阴影特征
10.1.5 纹理特征
10.1.6 位置布局特征
10.1.7 活动特征
10.2 目视判读方法
10.2.1 目视判读前的准备
10.2.2 目视判读的一般过程
10.2.3 目视判读的观察方法
10.3 典型图像的判读
10.3.1 热红外图像的判读
10.3.2 多光谱图像的判读
10.3.3 雷达图像的判读
10.4 典型目标的判读
10.4.1 工业设施的判读
10.4.2 交通运输设施
10.4.3 居民地
参考文献