从获取原始图像数据到可供使用的影像信息,从信号源到信息这中间工序多、专业性强,需要逐步流程化、自动化;重点工序还需人工把控,且工作量较大。因此很多需要通过遥感影像完成的工作或机会都被无奈放弃。但数字地球开放平台所提供的在线遥感影像智能处理产品和卫星遥感数据已经帮助完成了遥感影像基础处理,为遥感影像的后续处理和应用提供支持。本文将结合数字地球开放平台所提供的在线遥感影像智能处理产品对遥感影像基础处理方法进行介绍。
遥感影像基础处理步骤主要包括以下几步:资料准备→全色利多光谱影像配准融合→工程设置→控制点选择编辑→中误差统计和选择影像纠正方式→重采样→匀光匀色和影像拼接裁切→质量检查→成果提交
1、影像配准
l定义:影像配准是影像融合、变化检测、影像拼接等诸多遥感应用的基本预处理步骤,是将两幅或多幅影像进行匹配和叠加,使影像间的像素精确对准的过程。
l重要性:多传感器、多模态遥感技术飞速发展,需要将这些技术的数据结果协同处理与集成应用,最基础的处理工作即为高精度影像配准。
l面临的问题:主要是影像差异产生的问题,包括拍摄角度不同、分辨率差异、时相差异、光谱差异以及LIDAR/SAR与光学影像的差异
l方法:主要方法包括特征匹配、区域匹配(模板匹配)两种
2、影像分割
l定义:把图像分解成构成它的部件和对象的过程,有选择性地定位感兴趣对象在图像中的位置和范围。
l基本策略:基于灰度值的两个基本特性——图像像素灰度值的不连续性(区域之间);图像像素灰度值的相似性(区域内部)。
l方法:基于阈值的分割,通过设定不同的阈值将图像划分为不同的区域;基于边缘的分割,利用图像中的边缘信息将图像划分为不同的区域;基于区域的分割,将图像划分为具有相似性质的区域,如K均值聚类算法;基于模型的分割,利用数学模型对图像进行拟合,将图像划分为不同的区域。
Worldview-2全色遥感图像的分割结果3、影像镶嵌
l定义:遥感影像镶嵌技术是一种将多幅遥感影像进行几何变换和图像融合,以生成一幅大范围、高分辨率、无缝的单一图像的技术。
l目的:遥感影像镶嵌技术的目的是为了解决遥感影像因视角、分辨率传感器等因素导致的几何畸变和拼接缝问题,提高遥感影像的质量和实用性。
l方法:遥感影像镶嵌技术通常采用数字图像处理技术,包括图像预处理几何变换、图像融合等步骤。
影像匀色镶嵌前后效果图比对4、影像融合
l定义:遥感影像融合技术是一种将多源遥感影像进行信息融合以获得更丰富、更精确、更可靠的遥感信息的技术。
l目的:遥感影像融合技术的目的是为了提高遥感影像的感知能力和信息表达能力,为地物分类、环境监测、资源调查等应用领域提供更准确更全面的信息。
l方法:遥感影像融合技术通常采用多源遥感影像的像素级、特征级和决策级融合方法,如像素灰度融合、特征融合、决策融合等。
5、影像增强
l定义:增强感兴趣地物与周围地物之间的反差。
l目的:(1)采用一系列技术改善图像的视觉效果,提高图像的清晰度;(2)将图像转换成一种更适合于人或机器进行解译和分析处理的形式。
l分类(方法):a.点域增强处理和空间域增强处理-按几何关系分类;b.空间域增强和频率域增强-按影像表达方式分类;c.灰度增强和彩色增强-按显示方式分类
6、影像超分
l定义:将低分辨率遥感影像转换为高分辨率遥感影像。
l目的:提高遥感影像的空间分辨率和细节信息,以满足遥感下游任务的需求,如地物识别、变化检测等。
l方法:主要采用图像插值和深度学习两种方法。其中,图像插值是一种基于传统数学方法的简单高效的处理方式;而深度学习是一种新兴的处理方法,利用神经网络等技术,实现遥感影像的高效处理和复原。
(图源:多尺度细节增强的遥感影像超分辨率重建)
7、匀光匀色
l定义:对一幅或多幅影像内的亮度、反差、色调、饱和度分布不均匀现象进行校正。
l目的:为了消除不同区域之间正射影像色彩的差异,达到匀色后影像间色调均匀、反差适中,彩色影像接近自然真彩色,光谱信息丰富,保证一定区域范围影像的整体美观效果,需要对区城影像进行色彩平衡或光照处理,即匀光匀色处理。
l方法:包括重采样、单影像雾霭处理、单影像阴影处理、单影像偏色、多影像一致性处理、镶嵌接边等
8、影像纠正(校正)
l定义:遥感图像几何纠正就是将含有畸变的图像纳入到某种地图投影。对于地面覆盖范围不大的区域一般以正射投影方式使其改正到地球切平面上。
l影像变形特点:遥感影像几何变形——遥感图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致,即说明遥感图像发生了几何变形。遥感图像的总体变形是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。
l方法:包括多项式模型,有理函数模型,参数模型等
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