遙感原理 試題

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1、0.什么是模擬圖像與數(shù)字圖像？數(shù)字圖像有何特點(diǎn)？ 模擬圖像：也稱光學(xué)圖像，是指空間坐標(biāo)和明暗程度連續(xù)變化的，計(jì)算機(jī)無(wú)法直 接處理的圖像，它屬于可見(jiàn)圖像。 數(shù)字圖像：是指能被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理和使用的圖像，是空間坐標(biāo)和灰度均不連 續(xù)，用離散數(shù)字表示的圖像 數(shù)字圖像特點(diǎn)：二維函數(shù)f(x,y)矩陣；x,y是空間坐標(biāo)；f(x,y)幅值稱為亮度或 者灰度，簡(jiǎn)稱DN值；數(shù)字圖像：空間離散，幅值離散；像素(Pixel)。 1. 何謂數(shù)字圖像的采樣和量化？采樣網(wǎng)格的大小與圖像的質(zhì)量有何關(guān)系？ 將一張圖像劃分為MXN個(gè)像元，并分別取這些像元的灰度值f(x,y)的過(guò)程稱為采 洋 函數(shù)f(x,y)取值的數(shù)

2、字化被稱為圖像的量化(如量化到256個(gè)灰度級(jí))也即圖像灰 度的離散化。 采樣網(wǎng)格的大小關(guān)系到圖像的質(zhì)量及所包含的信息 2. 何謂遙感圖像的輻射分辨率、空間分辨率、光譜分辨率和時(shí)間分辨率？ 空間分辨率：像元多代表的地面范圍的大小。波譜分辨率:是傳感器在接收目標(biāo)地 物輻射的波譜時(shí)，能分辨的最小波長(zhǎng)間隔。 3. 何謂遙感數(shù)字圖像處理？遙感數(shù)字圖像處理的研究?jī)?nèi)容？ 遙感數(shù)字圖像處理：是利用計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)字處理的方法來(lái)增強(qiáng)和提取遙感圖像中 的專業(yè)信息 遙感數(shù)字圖像處理的研究?jī)?nèi)容 圖像轉(zhuǎn)換：A/D、D/A變換 數(shù)字圖像校正：輻射校正和幾何校正 數(shù)字圖像增強(qiáng)：改善圖像的視覺(jué)效果，提高圖像的清

3、晰度、對(duì)比度，突出所需要 的信息。 多元信息復(fù)合：多遙感平臺(tái)數(shù)據(jù)、多時(shí)相數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)之間的信 息組合匹配。 計(jì)算機(jī)解譯：以遙感數(shù)字圖像為研究對(duì)象，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持下，綜合運(yùn)用地學(xué) 分析、遙感圖像處理、地理信息系統(tǒng)、模式識(shí)別與人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地學(xué)專題信息 的智能化獲取 4. 通用數(shù)字圖像處理的研究?jī)?nèi)容? 圖像壓縮；圖像增強(qiáng)；圖像恢復(fù)；圖像重建；圖像邊緣檢測(cè)與分割；圖像測(cè)量與 分析；圖像識(shí)別與理解。 5. 什么是數(shù)字圖像直方圖？請(qǐng)計(jì)算下列圖像的直方圖。 圖像直方圖：反應(yīng)了在一幅圖像中不同灰級(jí)像元所占的比例。對(duì)于數(shù)字圖像來(lái)說(shuō)， 直方圖就是灰度值概率密度函數(shù)的離散化圖形。

4、 6. 什么是數(shù)字圖像直方圖？請(qǐng)簡(jiǎn)述灰度直方圖的性質(zhì)。 灰度直方圖：灰度直方圖是灰度級(jí)的函數(shù)，它表示圖像中具有某種灰度級(jí)的像素 的個(gè)數(shù)，反映了圖像中每種灰度出現(xiàn)的頻率。 （1）直方圖只反映該圖像中不同灰度值出現(xiàn)的次數(shù)（或頻數(shù)），而不包括某一灰度 值像素所在位置信息。（2）任一幅圖像，都能惟一地確定出一幅與它對(duì)應(yīng)的直方圖，但 不同的圖像，可能有相同的直方圖。（3） 一幅圖像各子區(qū)的直方圖之和就等于該圖像 全圖的直方圖 7. 何謂輻射校正？大氣輻射校正的主要方法有哪些？ 一個(gè)理想的成象系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像的亮度值應(yīng)該與地物的輻射率成線性關(guān)系。但實(shí) 際的傳感器記錄的灰度值、亮度值與地物的輻射并不成

5、線性關(guān)系。把這種歪曲的關(guān)系 恢復(fù)成理想的線性關(guān)系，即輻射校正 基于圖像本身特征轉(zhuǎn)換方法；基于地面定標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)線性模型；基于大氣輻射傳輸模 型的方法. 8. 何謂幾何校正？何種情況下需要對(duì)圖像做幾何校正？ 幾何校正（Rectification）是用幾何多項(xiàng)式將數(shù)據(jù)從一個(gè)柵格系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè) 柵格系統(tǒng)的過(guò)程，新的柵格像元與原有柵格像元將不一致，這樣就必須重采樣，即根 據(jù)原像元數(shù)值計(jì)算出新的像元數(shù)值。 應(yīng)用中需要進(jìn)行像元對(duì)像元比較時(shí)；開(kāi)發(fā)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)；根據(jù)地圖坐標(biāo)識(shí)別訓(xùn)練樣 本以進(jìn)行分類工作；創(chuàng)建精確比例尺影像圖；與矢量數(shù)據(jù)（如Arc/info）復(fù)合；比較 不同比例尺的影像；進(jìn)行精確的距離和面

6、積測(cè)量；鑲嵌影像；完成需要精確地理位置 的其它分析。 9. 何謂幾何校正？幾何校正的主要步驟？幾何校正過(guò)程中重采樣方法有哪些？ 幾何校正是用幾何多項(xiàng)式將數(shù)據(jù)從一個(gè)柵格系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)柵格系統(tǒng)的過(guò)程， 新的柵格像元與原有柵格像元將不一致，這樣就必須重采樣，即根據(jù)原像元數(shù)值計(jì)算 出新的像元數(shù)值。 選擇地面控制點(diǎn) 計(jì)算轉(zhuǎn)換矩陣 重采樣 創(chuàng)建輸出影像 最鄰近法：將最接近的像元值賦予輸出像元；雙線性內(nèi)插法：利用二次樣條函數(shù) 計(jì)算2X2窗口中的4個(gè)像元值并賦予輸出像元；立方卷積法：利用三次函數(shù)計(jì)算4X4 窗口中的像素值并賦予輸出像素。 10.簡(jiǎn)述不同重采樣方法的優(yōu)缺點(diǎn)。 最鄰近法優(yōu)點(diǎn) 最

7、鄰近法缺點(diǎn) 1） 不引入新的像元值，適合分類前使用； 2） 有利區(qū)分植被類型，確定湖泊渾濁程度，溫度 等； 3） 計(jì)算簡(jiǎn)單，速度快。 1） 改變像元值的幾何連續(xù)性，原圖中某些 線狀特征會(huì)被扭曲或變粗成塊狀； 2） 從較大的柵格重采樣到較小柵格時(shí)會(huì)出 現(xiàn)階梯狀斜線；可能會(huì)丟失或重復(fù)一些 數(shù)值；用于線形專題圖（如道路、水系） 可能引起線狀網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷開(kāi)或出現(xiàn)裂 隙 雙線性內(nèi)插法 雙線性內(nèi)插法 1） 圖像平滑，無(wú)臺(tái)階現(xiàn)象。線狀特征的塊狀化現(xiàn) 象減少； 2） 空間位置精度更高； 3） 常用于柵格大小變化時(shí)，SPOT/TMo 像元被平均，有低頻卷積濾波效果 （Low-frequ

8、ency convolution）o 邊緣 被平滑，不利于邊緣檢測(cè)。 立方卷積 立方卷積 1） 三次卷積內(nèi)插突出的優(yōu)點(diǎn)是高頻信息損失少， 可將噪聲平滑。 2） 4X4時(shí)，像元均值和標(biāo)準(zhǔn)差信息損失??； 3） 常用于柵格大小變化時(shí)，TM/航片融合（4X4）。 4） 輸出影像的均值和標(biāo)準(zhǔn)差接近于原始數(shù)據(jù) 但計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)。 11.輻射增強(qiáng)方法主要有哪些？何謂直方圖線性拉伸？直方圖拉伸在圖像數(shù)字處理中 有何用處？ 對(duì)比度拉伸；直方圖均衡化；直方圖匹配；亮度反轉(zhuǎn) 線性拉伸：根據(jù)原圖像直方圖來(lái)確定好拉伸變換前的灰值區(qū)間，然后把這一灰值 區(qū)間按某一直線方程關(guān)系拉伸或壓縮而成為變換后

9、灰值區(qū)間。 拉伸后的圖象灰級(jí)范圍增大，對(duì)比度改善 12. 輻射增強(qiáng)方法主要有哪些？何謂直方圖均衡化？直方圖均衡化在圖像數(shù)字處理中 有何用處？ 直方圖均衡化：通過(guò)合并圖像直方圖中亮度頻率較低的鄰近直方圖，使之與亮度 值頻率較高的直方圖趨于平衡，即獲得圖像的均衡直方圖。技術(shù)上是拉伸擴(kuò)展中區(qū)， 壓縮兩頭。 增強(qiáng)了對(duì)比度，改善目視效果，產(chǎn)生一幅灰度較為均勻的圖像 13. 空間增強(qiáng)方法主要有哪些？何謂卷積濾波？卷積濾波在圖像數(shù)字處理中有何用 處？ 卷積濾波；密度分割；分辨率融合；自適應(yīng)濾波。 卷積濾波是利用卷積子對(duì)影像按子區(qū)像素集作平均計(jì)算的過(guò)程，該算法用于改變 影像的空間頻率特征。

10、14. 光譜增強(qiáng)方法主要有哪些？簡(jiǎn)述主成分變換(或K-L變換)的原理和方法？ 假彩色合成；主成份分析；纓帽變換；RGB-HIS變換；光譜指數(shù) 主成分變換是離散(Karhunen-loeve)變換的簡(jiǎn)稱，又被稱作K-L變換。它是 對(duì)某一多光譜影像X，利用K-L變換矩陣A進(jìn)行線性組合，而產(chǎn)生一組新的多光譜影 像Y， Y=AX 表達(dá)式為： 即 1 1 - k，A， 8 ,8 ,A, e 21 22 2n M . ［氣1 X2 M L y」 n Le,e ,a ,e」 n1 n 2 nn 尤 n 15.主成分變換(K-L變換)的特點(diǎn)？以及主

11、成分變換的作用? (1)從幾何意義來(lái)看，變換后的主分量空間坐標(biāo)系與變換前的多光譜空間坐標(biāo)系相比旋 轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。而且新坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸一定指向數(shù)據(jù)信息量較大的方向。以二維空 間為例，假定某影像像元的分布呈橢圓狀，那么經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)后，新坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸一 定分別指向橢圓的長(zhǎng)半軸和短半軸方向一一主分量方向，因?yàn)殚L(zhǎng)半軸這一方向的信 息量最大。 (2) 就變換后的新波段主分量而言，它們所包括的信息量不同，呈逐漸減少趨勢(shì)。事實(shí) 上，第一主分量集中了最大的信息量，常常占80%以上。第二、三主分量的信息量 依次很快遞減，到了第n分量，信息幾乎為零。由于K-L變換對(duì)不相關(guān)的噪聲沒(méi) 有影響，所以信息減少時(shí)，

12、便突出了噪聲，最后的分量幾乎全是噪聲。所以這種變 換又可分離出噪聲。 16. 常用的遙感圖像的比值指數(shù)（或光譜指數(shù)）有哪些？請(qǐng)列出計(jì)算方法。 17. 簡(jiǎn)述輻射增強(qiáng)、空間增強(qiáng)和光譜增強(qiáng)的區(qū)別？ 輻射增強(qiáng)處理影像中單個(gè)像元值，而不是考慮相鄰像素的值。有些像元的對(duì)比度 會(huì)增強(qiáng)，而其它的則會(huì)減弱。 輻射增強(qiáng)是基于每一獨(dú)立像素的操作，而空間增強(qiáng)（Spatial enhancement）則是 基于周邊像元值而作的像元值的修改。 光譜增強(qiáng)需要多個(gè)波段（2個(gè)以上）的數(shù)據(jù)，用于：壓縮相關(guān)的數(shù)據(jù)波段數(shù)；提取 新的更易于目視解譯的數(shù)據(jù)波段；應(yīng)用數(shù)學(xué)變換和算法；利用RGB三色組合顯示更多 的信息。 18.

13、 簡(jiǎn)述遙感圖像的監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類原理和方法？ 非監(jiān)督分類：根據(jù)像元間的類似度的大小，進(jìn)行合并歸類。 一般經(jīng)過(guò)以下步驟：初始分類/專題判別/分類合并/色彩確定/分類后處理/色彩重 定義/統(tǒng)計(jì)分析. 監(jiān)督分類：先用某些巳知類別訓(xùn)練樣本讓分類識(shí)別系統(tǒng)學(xué)習(xí)，待分類系統(tǒng)掌握了 各個(gè)類別的特征后，按照分類的規(guī)則對(duì)全圖像進(jìn)行分類的過(guò)程。根據(jù)像元間的類似度 的大小，進(jìn)行合并歸類。 一般經(jīng)過(guò)以下步驟：訓(xùn)練樣本/建立模板/評(píng)價(jià)模板/初步分類/檢驗(yàn)分類/分類后處 理/分類特征統(tǒng)計(jì). 19. 論述數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域。 （1） 在農(nóng)業(yè)、林業(yè)方面的應(yīng)用； （2） 在地質(zhì)礦產(chǎn)方面的應(yīng)用； （3） 在水文、水資源方面的應(yīng)用。 （4） 環(huán)境監(jiān)測(cè)：大氣污染、水體污染、土地污染以及海洋污染等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 zqfer