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遥感图像处理与数字图像处理的对比研究

来源:学术堂 作者:姚老师
发布于:2015-11-30 共2677字
摘要

  1 概述

  随着科学技术的不断进步,对于图像处理的方式也逐渐先进,目前比较主流的图像处理方法有两种:数字图像处理和遥感影像处理。数字图像处理技术不断进步,其应用领域也在不断拓展。遥感影像处理是将遥感影像的模拟信号转变为数字形式的信息输入计算机中,按照一定的数学模型,进行变换、加工、产生可为专业人员判读的图像或资料。相对于数字图像处理,遥感影像处理不仅要提高视觉效果,还要恢复原有地形点的位置信息和辐射信息,这一点为图像处理技术在专业领域的应用提出了新的难题。 笔者将从技术原理和方法两个方面分析比较这两种图像处理的方式。

  2 数字图像处理与遥感图像处理的比较分析

  2.1 数学原理相同,数据特征不同

  从记录形式的角度来说,数字图像与数字遥感影像是相同的,都是对连续信号投影后形成的离散二维数字矩阵。具体说来,图像处理是对二维数字矩阵进行某些数学运算以提高图像质量,它们在机理上是共通的,都涉及高等数学、离散数学、线性代数、概率论和随机过程等数学理论,其常用的图像处理方法也是通用的。

  而遥感影像与普通的数字影像在获取方式上又截然不同,普通的数字影像大多数来源于数字摄像机、扫描仪等设备,成像距离较短,图像空间分辨率高,成像参数随意性强,摄影成像遵循中心投影原理,记录的信息多为物体在可见光波段的反射量。遥感影像由航天、航空设备上的传感器获得,成像大多采用顶部成像的方式,也就是俯瞰地面。 这种成像方式由于远离地面,所以空间分辨率低。 常常是扫描成像,使用波段顾忌大气窗口,从紫外、可见光、红外、微波等波段都有涉及。两者的获取方式不同,同时,两者评价影像质量的参数也不尽相同,所以,两者的信息量( 数字矩阵的大小)也相差甚远。

  2.2 处理机制相同,应用目标不同

  从处理机制的角度来看,两者的核心技术大致相同。 首先,数字图像处理的工具通常有三种类型:第一种是直接在空间域中进行数据运算来处理图像;第二种是进行图像变换;第三种是在积分几何和随机集合论的基础上进行运算。同时,这三种工具作为图像处理的核心技术在遥感影像的处理中也有大量的运用,尤其是在图像增强方面。无论是数字图像处理还是遥感影像处理,它们的目的都是改变图像的灰度等级、提高图像对比度、消除边缘和噪声、平滑图像、突出边缘或线状地物、锐化图像、合成彩色图像、压缩图像数据量、突出主要信息。

  但是从应用目标的角度上说,两者就不相同了。 对于数字图像处理的目标大致有以下三个主要方面:第一个目标是为了提高图像的视感质量;第二个目标是为了提取图像中所包含的某些特征或特殊信息,这些被提取的特征或信息往往为计算机分析图像提供便利;第三个目标是为了进行图像数据的变换、编码和压缩,以便于图像的存储和传输。 而对于遥感影像处理来说,它是以恢复地形点的正确位置和辐射信息为主要目标,通常分为几何校正与辐射校正两点。其一,几何处理就是解决遥感图像的几何变形的问题,对遥感图像进行几何纠正。往往采用多项式或其他模型改变现有影像像元的几何位置,重新采样输出纠正影像。 其二,辐射校正是消除图像数据中依附在辐射亮度中的各种失真的过程,从遥感传感器成像机理出发,分析辐射误差的多种来源,采用适当的方法模型求取真实的辐射量矩阵,这些方法通常有回归分析法、直方图等。相较而言,遥感影像处理比数字图像处理更加趋向求本溯源,这样的处理过程更加具有真实的物理意义。

  2.3 图像运算相同,解译结果不同

  在图像运算方面,数字图像处理和遥感影像处理有相同之处。 通常,两者都是通过一系列数学运算使图像增强,从而达到提取某些信息或去掉某些不需要信息的目的。这些数学运算涉及面比较广泛,包括图像的代数运算、逻辑运算和数学形态学运算等。 经常使用的数学方法有:差值运算、比值运算和混合运算三种。 另外,加法运算在人像处理中可祛除面部斑点,减少遥感影像随机噪声。差值运算可去除图像背景,增强目标识别,遥感影像中有利于变化事件的动态监测。乘法运算可提取感兴趣的地物,比值运算可用于去除地形坡度和方向引起的辐射量变化等。 数字图像处理的解译结果不同于遥感影像处理的结果,由于遥感影像处理以几何校正与辐射校正为目的,在图像运算中就带有了很强的目的性和针对性。采用遥感影像处理的方式,从图像中可以提取植被信息,统计绿量,估计作物产量等。

  2.4 发展趋势相同,专业侧重不同

  科学技术的迅速发展,给图像处理技术提供了广阔的发展空间,也预示着图像处理技术未来光明的发展前景。计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展,也推动着数字图像处理向更高、更深层次发展。

  目前,相关的研究人员已经开始研究如何用计算机系统解释图像,以期实现类似人类视觉系统理解外部世界,这被称为图像理解或计算机视觉。 对于这个研究方向而言,将是一个长期而艰巨的过程,这次期间一定会存在很多困难和阻碍,就当前而言,还侧重在图像分析方面。 图像分析是对图像中感兴趣的目标进行检测和测量,以获得它们的客观信息,从而建立对图像的描述。 在图像分析的过程中,往往先区分不同对象,将图像分隔,进而进行特征提取,完成识别不同对象的目的或对图像进行分类,最后对不同对象进行描述,建立不同对象间的相互联系,从而找出有意义的相似结构。图像分析常用的方法有邻域分析、查找分析、指标分析、叠加分析、归纳分析等。

  再来探讨遥感图像处理, 它的终极目标是逐步实现遥感图像专题信息的自动化提取,最终建立自动解译的专家系统。 正因为专业特点的原因,遥感影像处理更加侧重地形解译,要运用多重地形分析的方法,这些方法有坡度分析、坡向分析、高程分带、地形阴影、地形校正处理等,并且通过运用这些方法,遥感影像处理已经取得了很多丰硕的研究成果,得到了业界的一致好评。

  3 结论

  综上所述,我们不难得出这样的结论:遥感影像处理是数字图像处理技术在地学领域的应用,由于专业的独特性,研究方向的专一性,遥感影像处理与数字图像处理相比,除了在数学原理、处理机制、图像运算、发展趋势等方面存在相同之处,在数据特征、应用目标、解译结果、专业侧重等方面也有所不同。我们可以这样说,数字图像处理技术是遥感影像处理的基础,但是因为遥感影像处理独特的应用领域和应用需要,遥感影像处理反作用于数字图像处理, 对数字图像处理的发展有一定的敦促作用,相信,在数字图像处理不断推出新技术的同时,也能带动遥感影像处理向着更加辉煌的未来发展。

  参考文献:
  [1]李花,秦亮军。遥感影像处理方法及其在图集中的应用研究[J].城市勘测,2011(05)。
  [2]田浩鹏,董怡彤。关于数字图像处理技术的研究[J].北方经贸,2010(12)。

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