毕业论文 遥感图像预处理的分析与应用研究.doc
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1、本科学生毕业论文遥感图像预处理的分析与应用研究院系名称: * 专业班级: * 学生姓名: * 指导教师: * 职 称: * 二一二年六月The Graduation Thesis for Bachelors DegreeAnalyse and Application of Pre-processing of Remote Sensing ImagesCandidate:*Specialty:*Class:*Supervisor:*2012-06Harbin摘 要随着3S技术的发展,遥感技术现已逐步成为地理信息技术的主要信息数据来源,本课题研究的主要内容是遥感图像预处理方法与应用,通过ENVI软
2、件的操作过程和处理结果,来分析遥感图像预处理的原理和处理过程。由于时间、太阳光强、大气状态和传感器稳定性的变化, 以及遥感器的精度差异,很容易导致遥感影像不能准确清晰地展示我们所需要的地理信息,这就严重影响了遥感解译以及其他遥感方面专业研究的质量。因此,图像在真正进行遥感处理之前需要进行图像预处理的步骤。它的目的是纠正原始图像中的几何与辐射变形,使其更清晰地显示那些对我们有用的地理信息。本文主要分析了遥感图像预处理的目的、意义以及处理方法,并通过对比分析研究了一些图像预处理中的基本原理。之后又通过ENVI软件的操作,完善了理论中所达不到的一些真实的操作结果。论文主要介绍了图像的几何纠正、影像融
3、合、图像镶嵌以及裁剪的一些实验过程,为了更清晰的了解遥感图像预处理操作的原理,论文中还简单介绍了一些基本的模型和算法。论文在每个处理过程完成之后,都有相应的图像对比分析,明确了使用ENVI处理图像的目的,并达到了研究的分析目的。本次论文的研究,对以后继续学习遥感图像处理和解译的相关知识能够起到很大的帮助。关键词:遥感;ENVI;图像预处理;图像增强;几何校正;图像融合ABSTRACTWith the development of the 3S technologies, remote sensing technology is now becoming the primary source o
4、f geographic information. The main contents of this research project is the study of methods and applications .Our aim is to analyze the principle and processing of remote sensing image processing by ENVI software processes and results of the work.Due to time, strong sunlight, atmospheric changes in
5、 status and sensor stability and accuracy of remote sensing differences, could easily lead to remote sensing image does not accurately show clearly we need geographical information, which seriously affect the remote sensing interpretation and other remote sensing research in the area of professional
6、 quality. Therefore, images in true remote sensing image preprocessing step is required before processing. Its purpose is to correct the deformation of geometry and radiation in the original image, making it more clearly shows that geographical information that is useful to us.This article analyses
7、the purpose, significance and method of remote sensing image processing and comparison of a number of image preprocessing in the basic principles of. Operation followed by ENVI software, perfect in theory the outcome does not meet some real action. Paper mainly introduces the geometry of the image c
8、orrection, image fusion, image inlay and cropping some of the experiments, in order to more clearly understand the principles of remote sensing image processing operations, paper also outlined some basic models and algorithms.Paper after each processing process is completed, have corresponding compa
9、rative analysis of image, clarified the purpose of using ENVI image processing, and analysis in the study of purpose. This paper studies, to continue the study of remote sensing image processing reconciliation later translation of relevant knowledge can greatly help.Key words: Remote sensing; ENVI;
10、pre-processing of rs images; enhancement of images; geometric rectification;Image Fusion目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 研究背景11.2 研究意义11.3 研究内容和技术路线21.3.1 研究内容21.3.2 技术路线21.4 国内外研究现状31.4.1国内研究现状31.4.2国外研究现状4第2章 相关理论研究综述62.1 遥感技术简介62.1.1 遥感图像处理过程72.1.2 遥感影像处理软件简介72.2 遥感图像预处理技术82.2.1数据源的选择92.2.2图像几何校正102.2.
11、3影像融合132.2.4影像镶嵌与裁剪142.2.5图像增强152.3 本章小结15第3章 遥感图像预处理的应用163.1 坐标系定义163.1.1 地图投影的基本原理163.1.2 北京54与西安80坐标系163.1.3 获取地理坐标参数173.1.4 ENVI自定义坐标173.2 几何校正193.2.1 传感器参数纠正193.2.2 几何精校正203.2.3 高分辨率影像的几何校正223.3 影像融合技术243.3.1 主成分分析253.3.2 HSV融合263.3.3 PanSharping融合273.4 影像镶嵌与裁剪293.4.1影像镶嵌293.4.2影像裁剪313.5 图像增强33
12、3.6本章小结35第4章 研究成果与展望364.1 研究成果364.2 展望364.2 本章小结36结论37参考文献38致谢40第1章 绪 论1.1 研究背景随着3S技术的发展,遥感技术现在已经逐步成为地理信息技术的主要信息数据来源,本研究课题的主要内容是遥感图像预处理,通过用ENVI软件进行相应数据的处理,掌握有关遥感图像预处理的相关原理和操作方法。对于遥感图像来说,由于时间、太阳光强及大气状态的变化,或者遥感器本身的不稳定性, 致使获取不同遥感图像上的对比度及亮度值存在差异,因而有必要对多景相邻图像进行遥感数据的预处理过程,这有助于后期所需相关指数的一致性提取与准确评价。遥感图像预处理的目
13、的也就是纠正原始图像中的几何与辐射变形,即通过对图像获取过程中产生的变形、扭曲等的纠正,以得到一个尽可能在几何和辐射上真实的图像,从而达到更好更方便地对图像进行解译的目的。本文将主要使用ENVI软件,通过熟练运用软件来学习遥感图像预处理的操作和应用。1.2 研究意义在现代科技高速发展的时代,3S技术迅速崛起,其中作为获取相关地理信息数据的遥感技术与GPS技术正是科技发展的基础性技术环节,遥感学科发展至今,遥感图像已经成为GIS的主要信息源,并成为了GIS的核心组成部分,因此,遥感图像预处理的研究对3S技术的发展至关重要。本文通过使用ENVI软件对数据进行处理操作,来认识并掌握遥感图像预处理的相
14、关知识,其具体意义主要有以下几点:1、 遥感图像预处理是提取遥感图像信息流程的基础步骤。只有经过几何校正、分类、增强等预处理,图像才能够更加真实明确的反映出地物本身的属性特征,并方便用所学知识进行解译识别。2、 ENVI是优于许多其他遥感图像处理软件的图像处理系统。ENVI因其操作简单、功能丰富,受不同层次遥感使用者的青睐,更因其能提供二次开发接口和对IDL语言的全面兼容。使得它成为遥感平台定制开发的首先工具。3、 本研究能够具体形象的展示遥感图像预处理的具体内容。通过ENVI软件来处理数据,进而表现出遥感图像预处理的内容,能够更清晰的表现出遥感图像预处理的操作步骤及内容。1.3 研究内容和技
15、术路线1.3.1 研究内容本文以遥感知识为基础,主要研究遥感图像预处理的原理以及处理过程。论文采用ENVI软件处理遥感影像的方式,结合不同的影像处理实例来进行相关分析并希望获得所期望的结果。通过搜集图书、杂志以及国内外相关文献,整理图像预处理的知识,综合把握现今遥感影像处理技术概况。在总结分析理论知识的同时应用具体数据进行软件操作,学习基于ENVI的遥感图像几何纠正、影像融合、影像镶嵌与裁剪以及遥感影像增强等处理。本研究的基本内容主要分为以下几点:1、整理图书资料,并阅读国内外文献,了解遥感图像预处理相关知识。经过查找遥感技术与应用的相关知识,熟知遥感影像处理流程,并熟悉遥感影像预处理的目的、
16、方法以及处理后的结果获取。整理现今常用的遥感影像处理软件的优缺点,并对其进行比较分析。明确遥感图像预处理方法研究所需要的数据类型以及数据要求,并搜集相关影像数据。2、使用ENVI软件进行遥感图像预处理的相关操作。 整理遥感图像预处理的原理以及操作,综合ENVI软件操作的具体实例,通过获得图像预处理的影像结果,实现遥感图像的几何校正、图像融合、分类、增强等内容的实现,完成遥感图像预处理操作的过程。3、分析几种遥感影像预处理中几何校正以及影像融合等的具体方法。结合实例分析遥感图像预处理的知识,分析图像几何校正的几种内插方法以及影像融合、图像增强等影像的处理方式。结合现代应用,分析遥感图像预处理的发
17、展前景。本课题所研究的是遥感图像预处理的原理与方法,预期达成的任务目标为:清晰了解遥感图像预处理的目的、意义、操作方法等;掌握ENVI软件的使用方法;对相应数据进行处理并最终得到图像处理结果,了解遥感的发展前景以及遥感图像预处理的未来发展趋势。1.3.2 技术路线首先,搜集论文分析所需要的遥感影像数据,由于没有影像特征明显的相关数据,论文数据决定在图像预处理的每部分都选用不同的影像数据,分开操作并对其进行理论分析。首先对分析遥感图像的几何畸变原因,采集控制点并对其进行几何纠正操作,其次通过对不同图像的具体分析来进行图像融合、影像镶嵌、影像裁剪以及图像增强(可选)等操作,最终获取适用于遥感解译的
18、结果图像。本研究的具体技术路线操作见下图:误差检查控制点选取校正模型选择影像重采样影像参考源校正图像其它影像同名点选取(人工/自动)影像配准配准影像图像融合图像镶嵌图像裁剪影像不符合图1.1 技术路线图1.4 国内外研究现状遥感技术是一种新兴的综合地理学、物理学、计算机科学、地质学、天文学以及许多其它学科的综合性技术。其具有起步晚,发展易受到其它行业的发展状况影响的特点,但随着近几十年卫星技术、计算机以及软件技术的飞速发展,遥感也逐渐形成了一个完善的学科领域。在数据分析处理方面,强调大气订正、信息提取技术,要求发展新算法并完善已有的算法,向构成标准化应用处理软件包方向努力,特别是发展和完善那些
19、针对高光谱海量数据和丰富光谱信息特点设计的算法和软件,以提高高光谱数据处理效率以及分析、研究和应用水平。1.4.1国内研究现状中国遥感技术起步于20世纪70年代末,20多年来,国家非常重视遥感技术的发展,连续四个五年计划都把遥感技术作为国民经济建设35项关键技术之一。到目前为止,我国已经成功发射了18颗返回式卫星,并成功回收17颗,为资源、环境研究和国民经济建设提供了宝贵的空间图像数据,在我国国防建设中起到了不可替代的作用。我国自行研制和发射了包括太阳和地球同步轨道在内的6颗气象卫星。我国还发射了第一颗海洋卫星,为我国海洋环境和海洋资源的研究提供了及时可靠的数据。2005年10月27日,北京一
20、号小卫星在俄罗斯普列谢斯克卫星发射场成功发射,为国内外遥感应用用户提供了充足和丰富的多广谱和全色遥感影像产品。除了上述已发射的遥感卫星外,我国还先后成立了国家遥感中心、国家气象卫星中心、中国资源卫星应用中心、卫星海洋应用中心和中国遥感卫星地面接收站等国家级遥感应用机构。同时国务院各部委及省市地方建立了160多个省市级遥感应用机构。时下,我国卫星遥感应用领域不断拓展,已经在农业、林业、国土、水利、城乡建设、环境、测绘、交通、气象、海洋、地球科学研究等方面得到广泛应用。遥感技术在我国国土资源大调查、西气东输、南水北调、三峡工程、三河三湖治理、退耕还林、防沙治沙、交通规划与建设、海岸带监测及海岛测绘
21、、300万平方公里海洋权益维护及区域经济调查管理等重大工程建设和重大任务中发挥了不可替代的作用。1.4.2国外研究现状经过几十年的发展,遥感现在已经形成了比较完整的理论体系及技术支持。自从航空航天技术发展以来,遥感技术就随着航空航天摄影技术以及空间运载技术开始了缓慢的发展。作为一种获取信息的手段,遥感技术结合了计算机、电子、通讯、航天等多种学科的知识,以得到一步步的提升。相比较而言,国外一些空间大国的遥感技术的相关研究比国内开展的要早,成果也更为显著。对于遥感图像预处理分析的基本框架以及算法大多是国外学者研究的成果。国外最早发射和使用遥感卫星的是美国和前苏联,并且很长一段时间国际商业遥感卫星图
22、像数据市场是美国占据的主要市场。在1986年,法国也发射了SPOT-1遥感卫星,此后日本、印度、欧空局、加拿大等国家和国际集团也相继发射了各自的遥感卫星。进入二十一世纪以后,遥感事业伴随着卫星事业的发展,渐渐开始了各国家争相发展的新兴技术。就现在而言,国外的卫星获取影像技术比较先进,各国家都在努力完善自己的卫星及获取遥感图像的技术。其中Landsat TM、SPOT也是我国进行应用研究与生产所经常引用的图像资源,另外,以高分辨率著称的快鸟计划更是推进了遥感图像获取的发展。此外,随着计算机技术越来越先进,遥感影像处理软件也逐步向易操作化发展。美国RSI公司推出了一款,由专业遥感科学家基于交互数据
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