淺析數(shù)字圖像處理與遙感影像處理的區(qū)別與聯(lián)系

雷淑芳

摘 要：隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的進(jìn)一步提高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。遙感影像處理是將遙感圖像按照一定的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行變換、加工、產(chǎn)生可為專業(yè)人員判讀的圖像或資料。遙感影像處理不僅要提高視覺效果，處理后的影像應(yīng)具有地物屬性與位置的準(zhǔn)確性、良好的實際量測性、多種地物間拓?fù)潢P(guān)系的分析性等，為圖像處理技術(shù)在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提出了新的難題。

關(guān)鍵詞：數(shù)字圖像；圖像處理；遙感影響處理

一、引言

隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的進(jìn)一步提高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展，遙感影像處理是將遙感影像的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形式的信息輸入計算機(jī)中，按照一定的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行變換、加工、產(chǎn)生可為專業(yè)人員判讀的圖像或資料，遙感影像處理不僅要提高視覺效果，還要恢復(fù)原有地形點的位置信息和輻射信息，為圖像處理技術(shù)在專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提出了新的難題。下面就這兩種圖像處理過程的技術(shù)原理和方法進(jìn)行簡要的比較。

二、比較分析

（一）共通的數(shù)學(xué)原理，不同的數(shù)據(jù)特征。數(shù)字圖像與數(shù)字遙感影像的記錄形式是一致的，都是對連續(xù)信號投影后形成的離散二維數(shù)字矩陣。圖像處理是對二維數(shù)字矩陣進(jìn)行某些數(shù)學(xué)運算以提高圖像質(zhì)量，從機(jī)理上，它們是共通的，涉及高等數(shù)學(xué)、離散數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論和隨機(jī)過程等數(shù)學(xué)理論。常用的圖像處理方法也是通用的。遙感影像與普通的數(shù)字影像在獲取方式上又截然不同，普通的數(shù)字影像多來源于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、掃描儀等設(shè)備，成像距離較短，圖像空間分辨率高，成像參數(shù)隨意性強(qiáng)，攝影成像遵循中心投影原理，記錄的信息多為物體在可見光波段的反射量。

遙感影像由航天、航空設(shè)備上的傳感器獲得，成像多為頂部成像，即俯瞰地面。由于遠(yuǎn)離地面，空間分辨率低。多為掃描成像，使用波段顧忌大氣窗口，從紫外、可見光、紅外、微波等波段都有涉及。獲取方式不同，評價影像質(zhì)量的參數(shù)也大有不同，信息量（數(shù)字矩陣的大?。┮蚕嗖钌踹h(yuǎn)。

（二）相同的處理機(jī)制，不同的應(yīng)用目標(biāo)。數(shù)字圖像處理的工具可大致分為三類：一是直接在空間域中進(jìn)行數(shù)據(jù)運算來處理圖像；二是進(jìn)行圖像變換；三是在積分幾何和隨機(jī)集合論的基礎(chǔ)上進(jìn)行運算。它們作為圖像處理的核心技術(shù)在遙感影像的處理中有大量的應(yīng)用，特別是在圖像增強(qiáng)方面，二者的目的都是改變圖像的灰度等級，提高圖像對比度；消除邊緣和噪聲，平滑圖像；突出邊緣或線狀地物，銳化圖像；合成彩色圖像；壓縮圖像數(shù)據(jù)量，突出主要信息。從處理目標(biāo)上說，數(shù)字圖像處理的目標(biāo)主要有三個：（1）提高圖像的視感質(zhì)量，（2）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，這些被提取的特征或信息往往為計算機(jī)分析圖像提供便利。（3）圖像數(shù)據(jù)的變換、編碼和壓縮，以便于圖像的存儲和傳輸。

遙感影像處理以恢復(fù)地形點的正確位置和輻射信息為主要目標(biāo)，一般分為幾何校正與輻射校正。幾何處理就是解決遙感圖像的幾何變形的問題，對遙感圖像進(jìn)行幾何糾正。多采用多項式或其他模型改變現(xiàn)有影像像元的幾何位置，重新采樣輸出糾正影像。輻射校正是消除圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度中的各種失真的過程，從遙感傳感器成像機(jī)理出發(fā)，分析輻射誤差的多種來源，采用適當(dāng)?shù)姆椒Ｐ颓笕≌鎸嵉妮椛淞烤仃?，方法有回歸分析法、直方圖等，遙感影像處理更趨向求本溯源，處理過程具有真實的物理意義。

（三）相同的圖像運算，不同的解譯結(jié)果。數(shù)字圖像處理與遙感影像處理都常通過一系列數(shù)學(xué)運算使圖像增強(qiáng)，達(dá)到提取某些信息或去掉某些不需要信息的目的，包括圖像的代數(shù)運算、邏輯運算和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運算等。常用方法有差值運算、比值運算和混合運算。加法運算在人像處理中可祛除面部斑點，減少遙感影像隨機(jī)噪聲。差值運算可去除圖像背景，增強(qiáng)目標(biāo)識別，遙感影像中有利于變化事件的動態(tài)監(jiān)測。乘法運算可提取感興趣的地物，比值運算可用于去除地形坡度和方向引起的輻射量變化等。由于遙感影像處理以幾何校正與輻射校正為目的，在圖像運算中就帶有了很強(qiáng)的目的性和針對性，可以提取植被信息，統(tǒng)計綠量，估計作物產(chǎn)量等。纓帽變換則關(guān)注和植被的生長及土壤的密切關(guān)系，轉(zhuǎn)換結(jié)果對遙感圖像的后續(xù)處理（如圖像融合、計算機(jī)分類等）具有重要的意義。

（四）相同的發(fā)展趨勢，不同的專業(yè)側(cè)重。隨著計算機(jī)技術(shù)和人工智能、思維科學(xué)研究的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理向更高、更深層次發(fā)展。人們已開始研究如何用計算機(jī)系統(tǒng)解釋圖像，實現(xiàn)類似人類視覺系統(tǒng)理解外部世界，稱為圖像理解或計算機(jī)視覺。這是一個長期而艱巨的研究方向，存在不少困難，現(xiàn)階段還側(cè)重在圖像分析方面。圖像分析是對圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測和測量，以獲得它們的客觀信息，從而建立對圖像的描述。往往先區(qū)分不同對象，將圖像分隔，進(jìn)而進(jìn)行特征提取，完成識別不同對象的目的或?qū)D像進(jìn)行分類，最后對不同對象進(jìn)行描述，建立不同對象間的相互聯(lián)系，找出有意義的相似結(jié)構(gòu)。常用方法有鄰域分析、查找分析、指標(biāo)分析、疊加分析、歸納分析等。遙感圖像處理的終極目標(biāo)是逐步實現(xiàn)遙感圖像專題信息的自動化提取，建立自動解譯的專家系統(tǒng)。由于專業(yè)特點，更側(cè)重地形解譯，一些地形分析方法，如坡度分析、坡向分析、高程分帶、地形陰影、地形校正處理等已有了不俗的研究成果。

結(jié)論：遙感影像處理是數(shù)字圖像處理技術(shù)在地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，由于專業(yè)的獨特性，研究方向的專一性，遙感影像處理與數(shù)字圖像處理從技術(shù)原理、方法、發(fā)展方向、應(yīng)用側(cè)重等多方面有相似也有不同之處。數(shù)字圖像處理技術(shù)是遙感影像處理的基礎(chǔ)，但由于獨特的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用需要，遙感影像處理也在促進(jìn)著更新更好的圖像處理技術(shù)產(chǎn)生。