
1. 预处理:消除干扰,统一基准
预处理是后续分析的基础,目的是消除影像中的辐射和几何误差,确保数据的准确性和一致性。
辐射校正
消除因传感器性能(如噪声、暗电流)、大气影响(如散射、吸收)、太阳高度角等导致的辐射误差,使影像亮度值真实反映地物反射率。
传感器校正:去除暗电流、坏点等仪器噪声;
大气校正:通过模型(如 FLAASH、6S)或地面同步数据,消除大气散射和吸收对光谱的影响(例如雾霾导致的影像模糊);
地形辐射校正:对山区影像,根据坡度和坡向调整辐射值,避免阴影导致的亮度偏差。
几何校正
消除因卫星姿态(如侧摆)、轨道误差、地形起伏等导致的几何变形,使影像地物位置与实际地理坐标一致。 几何粗校正:利用卫星轨道参数和传感器模型,初步纠正系统误差; 几何精校正:通过地面控制点(GCP)或数字高程模型(DEM),进一步消除残余误差(山区需结合 DEM 进行正射校正,消除地形投影差);展开剩余75%
影像配准:将不同波段、不同时相或不同卫星的影像对齐,确保同名点坐标一致。
波段融合(可选)
若多光谱影像与全色影像(高空间分辨率,如 15 米)配套,可通过融合算法(如 PANSHARP、HSV 变换)将多光谱的光谱信息与全色的空间细节结合,生成高分辨率多光谱影像(例如将 30 米多光谱与 15 米全色融合为 15 米多光谱)。
2. 增强处理:突出有用信息
增强处理通过数学或物理方法,突出影像中感兴趣的地物特征(如植被、水体、建筑物),抑制无关信息,提升视觉效果和分析效率。
对比度增强
调整影像亮度和对比度,使地物细节更清晰。 线性拉伸:通过线性变换扩展灰度范围(如将原始 0-100 灰度拉伸至 0-255); 非线性拉伸:对高亮度或低亮度区域单独增强(如对数拉伸、直方图均衡化,适用于明暗差异大的影像)。
波段组合与彩色合成
选择 3 个波段分别赋予红、绿、蓝(RGB)通道,生成彩色影像,突出特定地物。 真彩色合成:使用可见光波段(如蓝、绿、红),影像颜色接近人眼观察(如 Landsat 8 的波段 2-3-4); 假彩色合成:使用非可见光波段,突出特定地物(如 Landsat 8 的波段 5-4-3:近红外 - 红 - 绿,植被呈红色,水体呈深色,常用于植被监测)。
滤波处理
去除影像噪声或增强边缘、纹理等特征。 平滑滤波:通过均值滤波、高斯滤波消除椒盐噪声,使影像更平滑; 锐化滤波:通过 sobel 算子、拉普拉斯算子增强地物边缘(如道路、建筑物边界)。
光谱增强
突出地物的光谱差异,便于区分相似地物。 主成分分析(PCA):将多波段信息压缩为少数几个主成分,减少数据冗余,同时突出主要光谱特征; 波段运算:通过波段间的加减乘除生成新指数(如植被指数 NDVI = (NIR-R)/(NIR+R),水体指数 NDWI = (G-NIR)/(G+NIR))。
3. 信息提取:提取专题特征
从处理后的影像中提取特定地物或现象的信息(如土地利用类型、植被覆盖度、灾害范围等),是多光谱图像处理的最终目标。
图像分类
根据地物光谱特征,将影像像素划分为不同类别(如耕地、林地、建筑用地)。 非监督分类:无需训练样本,通过聚类算法(如 K-Means)自动将光谱相似的像素归为一类; 监督分类:基于已知地物样本(训练区),通过算法(如最大似然法、支持向量机 SVM)建立分类模型,再推广到全图。
变化检测
对比同一区域不同时相的影像,识别地表变化(如城市扩张、森林砍伐、灾害破坏)。 方法:差异影像法(如两期影像相减)、分类后比较法、波段指数变化法(如 NDVI 差值反映植被变化)。
专题指数计算
通过特定波段组合生成量化指标,反映地物属性: 植被指数(NDVI):衡量植被覆盖度和生长状况(值越高,植被越茂盛); 水体指数(NDWI):识别水体范围(值越高,水体可能性越大); 建筑指数(NDBI):提取建筑物和裸地(值越高,人工建筑占比越高)。发布于:广西壮族自治区
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