遙感影象融合(一)——遙感影象的相關概念
一、遙感影像
遙感,意思是“遙遠的感知”,現代遙感的定義是:不直接接觸有關目標物或現象而能收集資訊,並能對其進行分析,解譯和分類等的一種技術。
1.定義:凡是隻記錄各種地物電磁波大小的膠片,稱為遙感影像
2.用計算機處理的遙感影像必須是數字影象,拍攝出的模擬影象需必須使用影象掃描器進行模數(A/D)轉換。
3. 影象分為空間域和頻率域,空間域和頻率域又分別有光學影象和數字影象。(此處只介紹數字影象)
3.1 空間域表示形式:
數字影象是一個二維的、離散的光密度函式,相對於光學影象,它在空間座標(x,y)和密度上都已經離散化,空間座標x,y僅取離散值,即:
x=x0+m△x
y=y0+m△y
m=1,2,3…m-1;△x和△y為離散化的座標間隔。
同時f(x,y)也為離散值,一般取值為 0<=f(x,y)<=127或0<=f(x,y)<=255
數字影象可以用矩陣表示,矩陣中的每個元素稱為像元。
3.2頻率域表示形式:
其中N是x方向上的數目,M是y方向上的數目,F(u,v)包含原始影象f(x,y)的空間頻率的資訊,成為頻譜,它是一個複函式,可以表示為:
F(u,v)=R(u,v)+iI(u,v)
等價於F(u,v)=|F(u,v)|e^iφ(u,v)
其中|F(u,v)|是傅立葉變換的振幅,為根號下R和I函式平方和
4.特徵
(1)地面解析度:對於地面而言,可以識別的最小地面距離或最小目標物的大小
空間解析度:對於遙感器或影象而言,影象上能夠詳細區分的最小單元的尺寸或大小,距離越小,解析度越高
(2)光譜解析度:遙感器接受目標輻射時能分辨的最小波長間隔。間隔越小,解析度越高。所選用的波段的數量的多少、各波段波長的位置,以及波長間隔的大小共同決定光譜解析度。光譜解析度和空間解析度對於感測器而言是相互制約的,即光譜解析度高,空間解析度一定高不起來。
(3)時間解析度:重複觀測的最小的時間間隔
(4)輻射解析度:探測器的靈敏度——遙感器感測元件在接收光譜訊號時能分辨的最小輻射度差
二、多光譜影象(Multi Spectral,MS)和全色(Panchromatic,PAN)影象
1.全色影象:感測器獲得整個全色波段(0.5μm~0.75μm的單波段)的黑白影像,因為是單波段,所以是灰度圖片,無法獲取地物色彩,但是解析度高。
2.多光譜影象:感測器對地物輻射的多個波段進行獲取得到多個波段的光譜資訊的影像,對不同的波段分別賦予RGB顏色,得到彩色圖片。
全色影像接收的波長範圍在綠色波長以後(500-750nm左右),長於多光譜影像的波長範圍,所以光譜解析度也小於多光譜影像,則空間解析度更高。
全色影像的解析度高於多光譜影像的原因:
一是光譜解析度和空間解析度彼此制約,全色影像的光譜解析度低,所以空間解析度高;
二為對於多光譜影像來說,光束經過分光 ,帶給感測器的能量減少了,所以空間解析度低。