高华 信息学院计算机系 文理大楼605Email: gaohsdau.edu.cn Tel: 8242497 13287602277数字图象处理2011年8月p课程号：BB002047p总学时：45=36+9理论：36实验：9遥感图像处理p 遥感图像处理(processing of remote sensing image data )是对遥感图像进行辐射校正和几何 纠正、图像整饰、投影变换、镶嵌、特征提取、 分类以及各种专题处理的方法。常用的遥感图像 处理方法有光学的和数字的两种。遥感图像的光 学处理包括一般的照相处理、光学的几何纠正、 分层叠加曝光、相关掩模处理、假彩色合成、电 子灰度分割和物理光学处理等。光学处理有时称 为模拟处理。数字处理是指用计算机图像分析处 理系统进行的遥感图像处理。遥感图像的数字处 理往往与多光谱扫描仪和专题制图仪图像数据的 应用联系在一起。数字处理方式灵活，重复性好 ，处理速度快，可以得到高像质和高几何精度的 图像，容易满足特殊的应用要求，因而得到广泛 的应用。 对研究对象不直接接触， 从一定距离以外获取其信 息的一种现代科学技术 。不接触物体本身，用传感 器收集目标物的电磁波信 息，经处理、分析后，识 别目标物，揭示其几何、 物理性质和相互关系及其 变化规律的现代科学技术 。 遥感成像 p1. 气象卫星p2. 陆地卫星系列1）陆地卫星（Landsat）2）法国SPOT卫星系列3）中巴地球资源卫星CBERSp3. 摄影成像p4. 扫描成像图像的数据格式p1.BMP（*.BMP；*.RLE） 2.TIFF（*.TIF） 3.JPEG（*.JPG；*.JPE） 4.GIF（*.GIF） 5.EPS（*.EPS） 6.PSD（*.PSD） 7.Photo CD（*.PCD） 8.PCX（*.PCX） 9.Film Strip（*.FLM） 10.PICT（*.PIC；*.PCT） 11.PNG（*.PNG） 12.PDF（*.PDF；*.PDP） 13.Scitex CT（*.SCT） BMP图像格式pBMP是一种与硬件设备无关的图像文件格式 ，使用非常广。它采用位映射存储格式，除 了图像深度可选以外，不采用其他任何压缩 ，因此，BMP文件所占用的空间很大。pBMP文件的图像深度可选lbit、4bit、8bit及 24bit。BMP文件存储数据时，图像的扫描方 式是按从左到右、从下到上的顺序。 BMP位图文件包括4部分，即位图文件头结构 BITMAPFILEHEADER、位图信息头结构 BITMAPINFOHEADER、位图颜色表RGBQUAD和位 图像素数据，BMP位图文件的结构如图1.1所示。 位图文件头结构 BITMAPFILEHEADER 位图信息头结构 BITMAPINFOHEADER 位图颜色表RGBQUAD 位图像素数据BMP位图文件的结构 1.BMP文件头p BMP文件头含有BMP文件的类型、文件的大小、位图 文件的保留字、位图数据距文件头的偏移量等信息。定义 如下： p typedef struct tagBITMAPFILEHEADER p p UINT bfType; /位图文件的类型，必须为BM p DWORD bfSize; /位图文件的大小，以字节为单位 p UINT bfReserved1; /位图文件保留字，必须为0 p UINT bfReserved2; /位图文件保留字，必须为0 p DWORD bfOffBits; /位图数据距文件头的偏移量， 以字节为单位 p BITMAPFILEHEADER; 2.BMP位图信息头pBMP位图信息头用于说明位图的尺寸等信息，定义如下： p typedef struct tagBIMAPINFOHEADER p p DWORD biSize; /本结构所占用字节数 p LONG biWidth; /位图的宽度，以像素为单位 p LONG biHeight; /位图的高度，以像素为单位 p WORD biPlanes; /目标设备的级别，必须为1 p WORD biBitCount; /每个像素所需的位数，必须是1（双色）、 p /4（16色）、8（256色）或24（真彩色）之一 p DWORD biCompression; /位图压缩类型，必须是 0（不压缩）、 p /1（BI_RLE8压缩类型）或2（BI_RLE压缩类型）之一 p DWORD biSizeImage; /位图的大小，以字节为单位 p LONG biXPelsPerMeter; /位图水平分辨率，每米像素数 p LONG biYPelsPerMeter; /位图垂直分辨率，每米像素数 p DWORD biClrUsed; /位图实际使用的颜色表中的颜色数 p DWORD biClrImportant; /位图显示过程中重要的颜色数 p BITMAPINFOHEADER; 3.颜色表p颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项 是一个RGBQUAD类型的结构，且定义一种颜色，定义如下： p typedef struct tagRGBQUAD p p BYTE rgbBlue; /蓝色的亮度（值范围为0255） p BYTE rgbGreen; /绿色的亮度（值范围为0255） p BYTE rgbRed; /红色的亮度（值范围为0255） p BYTE rgbReserved; /保留，必须为0 p RGBQUAD; p 位图信息头和颜色表组成位图信息，BITMAPINFO结构定 义如下： p typedef struct tagBITMAPINFO p p BITMAPINFOHEADER bmiHeader; p RGBQUAD bmiColorsi; p BITMAPINFO; 遥感图像的数据格式多波段图像具有空间的位置和光谱的信息。多波段 图像的数据格式根据在二维空间的像元配置中如何 存贮各种波段的信息而分为以下几类p（1）BSQ格式（band sequential）p（2）BIL格式（band interleaved by line）p（3）BIP格式（band interleaved by pixel）p（4）行程编码格式（run-length encoding）p（5）HDF格式p（1）BSQ格式（band sequential）p各波段的二维图像数据按波段顺序排列。p（像元号顺序），行号顺序），波段顺序）p（2）BIL格式（band interleaved by line）p对每一行中代表一个波段的光谱值进行排列，然后按波段 顺序排列该行，最后对各行进行重复。 p （像元号顺序），波段顺序），行号顺序）p（3）BIP格式（band interleaved by pixel）p在一行中，每个像元按光谱波段次序进行排列， 然后对该行的全部像元进行这种波段次序排列， 最后对各行进行重复。p（波段次序，像元号顺序），行号顺序）p（4）行程编码格式（run-length encoding）p为了压缩数据，采用行程编码形式，属波段连续方 式，即对每条扫描线仅存储亮度值以及该亮度值出 现的次数，如一条扫描线上有60个亮度值为10的水 体。它在计算机内以060010整数格式存储。其涵义 为60个像元，每个像元的亮度值为10。计算机仅存 60和10；这要比存储60个10的存储量少得多。但是 对于仅有较少相似值的混杂数据，此法并不适宜。p（5）HDF格式pHDF格式是一种不必转换格式就可以在不同平台间传递 的新型数据恪式，由美国国家高级计算应用中心(NCSA) 研制，已经应用于MODIS、MISR等数据中。pHDF有6种主要数据类型：栅格图像数据、调色板(图像色 谱)、科学数据集、HDF注释(信息说明数据)、Vdata(数据 表)、Vgroup（相关数据组合)。HDF采用分层式数据管理 结构，并通过所提供的“层体目录疗构”可以直接从嵌套的 文件中获得各种信息。因此，打开一个HDF文件，在读 取图像数据的同时可以方便的查取到其地理定位、轨道参 数、图像属性、图像噪声等各种信息参数。数字图像处理及分析基础新世纪电子信息与自动化系列课程改革教材Digital Image Processing and Analysis Theory黄爱民 安向京 骆力ISBN 7-5084-2930-3中国水利水电出版社第一章 数字图像处理的基本概念p图像的概念p数字图像处理技术p数字图像的发展历程与主要应用领域p课程学习要求1.1 图像的概念p1.1.1图像的分类p1.1.2图像信息的分类p1.1.3图像处理的基本方法p1.1.4数字图像处理的几个基本术语1.1.1图像的分类p“图像”(image) 至今没有简单明确的定义。 一般情况下，可以认为一幅图像就是一 个东西的一个表示，它包含了所表示 物体的相关描述信息，出现形式多种 多样可视的和不可视的；抽象的和实际的；适于和不适于计算机处理的。 图像概念 p“图像”一词主要来自西方艺术史译著，通常 指image、icon、picture和它们的衍生词， 也指人对视觉感知的物质再现。图像可以由 光学设备获取，如照相机、镜子、望远镜、 显微镜等；也可以人为创作，如手工绘画。 图像可以记录与保存在纸质媒介、胶片等对 光信号敏感的介质上。随着数字采集技术和 信号处理理论的发展，越来越多的图像以数 字形式存储。因而，有些情况下，“图像”一 词实际上是指数字图像，本书中主要探讨的 也是数字图像的处理。p数字图像（或称数码图像）是指以数字方式 存储的图像。将图像在空间上离散，量化存 储每一个离散位置的信息，这样就可以得到 最简单的数字图像。这种数字图像一般数据 量很大，需要采用图像压缩技术以便能更有 效地存储在数字介质上。 位图与矢量图 p在计算机中，图像是以数字方式来记录、处 理和保存的，所以图像也可以称为数字化图 像。计算机图像分为位图（又称点阵图或栅 格图像）和矢量图两大类p数字化图像类型分为向量式图像与点阵式图 像。1位图 p一般来说，经过扫描输入和图像软件处理的 图像文件都属于位图，与矢量图形相比，位 图的图像更容易模拟照片的真实效果。位图 的工作是基于方形像素点的，这些像素点像 是“马赛克”，如果将这类图像放大到一定的 程度时，就会看见构成整个图像的无数单个 方块 2矢量图p矢量图也称为面向对象的图像或绘图图像， 是用数学方式的曲线及曲线围成的色块制作 的图形，它们在计算机内部表示成一系列的 数值而不是像素点，图像各个部分是由对应 的一组数学公式所描述的。 图象的一个定义：p“图”是物体投射或反射光的分布。p“象”是人的视觉系统对图的接受在大脑中形 成的印象或反映。p“图象”是客观和主观的结合。p定义： 图象是二维或三维景物（万事万物） 呈现在人心目中的影象。人眼所见景物，照 片，电视电影等等。1、按照图像的存在形式分p（1）“物理图像” (physical images)物质或能量的实际分布“可见的图像”(visible image)“图片” (picture)，包括“照片” (photograph)、“图” (drawings指用线条画成的)和“画” (paintings)， “图片”等价 于“图像”，也就是说“picture”经常和“image”一词混用；“光图像” (optical images)，即用透镜、光栅和全息 术产生的图像，如荧幕、屏幕上出现的影像。光(学)图像 是光强度的空间分布。“不可见的图像”，如温度、压力、高度以及人口 密度等的分布图。图像类型p（2）抽象图像即“数学图像”，包括连续函数和离散函数。离散函数图像就是计算机可以处理的形式。