《中國科學院大學研究生教材系列：遙感圖像處理》是遙感技術專業的碩士、博士研究生的專用教材，也可供相關專業的教師、科技工作者作為技術參考書使用。它是由中國科學院遙感技術應用研究所趙忠明研究員領銜的技術團隊集體編著完成的。主要介紹遙感影像加工處理、從中提取目標信息的技術。具體包括遙感基本原理、數字圖像處理方法、遙感影像輻射校正、幾何校正、遙感影像鑲嵌、圖像融合、遙感影像識別、遙感影像變化檢測、遙感處理云計算以及IRSA軟件介紹等。《遙感圖像處理》在編寫思想上，理論與實踐并重，以遙感成像原理為基礎，系統闡述遙感圖像處理技術的機理，旨在為培養遙感應用領域原創性技術人才奠定基礎；又以遙感應用科研實踐為依托，書中所有技術內容都是作者親身科研攻關實踐的總結，不少內容都是運行的遙感圖像處理軟件中的前沿核心技術，尤其在圖像復原、紋理分析、數據融合、小波變換等關鍵技術的介紹中結合了技術團隊的實踐經驗。因此，可以在諸多同類教材與專著中保持自己的特色。
遙感是當代信息科學與技術的主要技術之一。“遙感”（RemoteSensing，RS）一詞最初出現于20世紀60年代初期、第一顆人造衛星發射成功之后，人們將攝像裝置搭載衛星上實現對地觀測，并將這一套攝像、分析處理影像以及運用影像信息服務于各個社會經濟領域的技術稱為“遙感’’。事實上，早在人造衛星出現很久之前、飛機發明之后，即2。世紀初，人們就已經開始利用飛機作為攝像機的載體實施航空攝影測繪，這種航空攝影技術開啟了遙感技術的先河。隨著宇航技術的發展，遙感已將對地球觀測延伸到對月球以及宇宙星體表面的觀測，遙感技術的內涵與應用從而又得到進一步的拓展。
遙感是人類第一次離開地球去觀測地球，由此人們可以在同一個時間斷面全面、準確、快速、客觀地獲取地球表面廣域空間直至全球的實時信息。遙感技術為人們深刻、全面認識自身所處的自然環境創造了條件。遙感技術提供的大量影像信息對于人們肆意踐踏、破壞地球資源與環境的行為無疑產生了巨大的沖擊與震撼，促使人們重新審視自身開發自然的行為與理念，認真思考科學、可持續發展的問題。遙感為監測大氣與土地污染、合理利用與規劃資源環境、研究地球生態環境演化直至宇宙演化規律等諸多領域提供了強有力的科學技術手段。
遙感技術為推動社會信息化、社會進步起到了關鍵性的作用。遙感技術是現代地理空間信息的主要信息源；遙感提供多尺度、多層面的時空圖像信息，構成人們社會活動、生產活動的基礎信息。據統計，國民經濟部門有8。％以上的領域都需要以空間信息技術提供的時空信息為基礎構建本行業的信息系統。當前，遙感技術在農業、國土資源管理、水資源管理、礦產資源管理、氣象與大氣污染監測、防災減災、國防等諸多領域都有重要應用，為這些領域提升科技水平、提高管理效益、增進社會生產力發揮了至關重要的作用，促進這些領域向著精確、精準、數字化、可視化方向發展，使生產與管理的決策更科學、合理，從而為國民經濟科學、可持續發展提供堅實的技術保障。
遙感圖像處理（RSImagcPr。ccSsing）是將遙感影像加工處理，從中提取目標信息的技術。由于遙感平臺獲取的影像數據夾雜著干擾噪聲以及幾何變形等多種原因，應用者所要索取的目標信息往往被掩蓋在噪聲與無關的信息數據之中，目標圖像常常產生變形與畸變，因而難以實際使用。遙感圖像處理的任務就是從浩繁的影像數據中去偽存真、由表及里，將地物的幾何形狀、理化性狀，如干旱或濕度、污染狀況、植物長勢等，定量、定性地準確表達出來，為應用者提供優質的信息服務。遙感圖像處理是遙感應用的必經技術過程，自遙感出現就產生了遙感圖像處理技術。在計算機出現以前以及計算機技術初始階段，遙感圖像處理以光學模擬航空遙感影像處理為主。隨著電子技術以及計算機技術的發展與普及，模擬遙感影像逐漸被數字遙感影像所取代，現在遙感圖像處理一般是指數字圖像的處理技術。
當代，遙感技術向著精準、深層次信息提取和自動智能化的方向發展。遙感圖像處理可以排除云層等大氣的干擾，實現遙感與全球定位以及地理信息系統的技術銜接，支持地面變化信息的處理與分析、遙感圖像的圖譜分析、單目標跟蹤分析，遙感圖像處理取得了長足的進步。同時隨著高空間分辨率、高光譜遙感影像的普及、無人機遙感的異軍突起，計算機云計算技術的普遍應用，以及各個遙感應用領域提出的更高的信息需求，遙感圖像處理技術面臨更大的挑戰。遙感圖像處理與其他應用技術一樣，不斷受到相關技術進步以及社會需求兩個方面強有力的驅動，技術在驅動中發展。
《遙感圖像處理》研究生教材是由中國科學院遙感與數字地球研究所趙忠明研究員領銜的技術團隊集體編著完成的。本書在編寫思想上，理論與實踐并重，以遙感成像原理為基礎，系統闡述遙感圖像處理技術的機理，旨在為培養遙感應用領域原創性技術人才奠定基礎；書中所有技術內容都是作者團隊親身科研攻關實踐的總結。因此，可以在諸多同類教材與專著中保持自己的特色。本書力求內容深入淺出，圖文并茂，用縝密的邏輯、流暢的語言敘述技術機理與過程，以適應教材的要求。
全書分為工。章。第l章遙感基本原理，敘述遙感圖像處理相關的基礎知識，作為以下各種圖像處理的技術基礎；第2—4章分別敘述遙感數字圖像處理基礎和圖像預處理技術，包括圖像增強和影像變換技術、輻射校正、幾何校正等，是圖像處理必備的基礎性技術；第5章遙感影像的鑲嵌，介紹影像間配準、影像鑲嵌及色調調整技術，為制作大幅影像圖提供實用技術；第6章遙感影像融合，介紹多幅影像實現像元級融合的方法，以發揮各幅影像的信息特點；第7章論述遙感影像分類的多種方法，實現影像的自動識別，獲取地物分布的基本信息；第8章敘述遙感影像的地面變化信息檢測，深層次挖掘地面的動態信息；第9章遙感圖像處理云計算，介紹運用計算機網絡云計算技術進行分布式網絡圖像處理的技術，以跟蹤遙感圖像處理的最新發展；第10章遙感圖像處理軟件介紹，介紹中國科學院遙感與數字地球研究所自主研發的IRSA遙感圖像處理軟件，為讀者實踐提供技術支撐。
為加深讀者對書中內容的理解，每章后面附有習題，并備有參考文獻供讀者查閱。本書最后設有附錄，對于專業名詞、技術術語進行系統歸納整理，加以解釋，并備有中英文對照。
本書在編寫過程中，得到了許多老師和朋友的幫助與支持。中國農業大學嚴泰來教授、西北工業大學趙榮椿教授校閱了本書所有內容，并給出了許多積極的建議。二十一世紀空間技術應用股份有限公司遲耀斌研究員、中國土地勘測規劃院劉順喜教授、中匡！科學院遙感與數字地球研究所閆冬梅研究員、王剛博士自始至終都給予了大力的支持與幫助，并對本書許多內容提出了很好的改進意見，還要感謝課題組研究生林蕾、楊慧、吳祥、張建和尚曉波為本書的編輯所做的工作。這里謹對所有對于本書的出版給予大力支持與幫助的朋友們表示衷心的感謝。
由于遙感圖像處理技術發展很快，本書編著者知識與技術水平有限，又缺乏教材編寫經驗，加上時間倉促，書中缺點及錯誤在所難免，懇請讀者批評指正。
編著者
2013年6月于北京
前言
第1章 遙感基本原理
1．1 遙感物理基礎
1．1．1 遙感工作模型
1．1．2地物輻射特性
1．1．3 地物反射特性
1．2遙感影像獲取
1．2．1 遙感平臺類型
1．2．2 主要的遙感傳感器
1．2．3 遙感數據的接收、傳輸與歸檔
1．3 目前常用的衛星遙感數據
1．3．1 GcoEye系列數據
1．3．2 WorldView系列數據
1．3．3 IKONOS數據
1．3．4 Quick且rd數據
1．3．5 SPOT 5數據
1．3．6 TM／ETM數據
1．3．7 環境減災衛星
1．3．8 資源三號數據
1．4 遙感影像基本概念
1．4．1 衛星影像產品介紹
1．4．2遙感影像分辨率
1．4．3 遙感影像數據格式
1．5 遙感影像處理的基本問題
1．5．1 輻射校正
1．5．2 幾何校正
1．5．3 影像鑲嵌
1．5．4 影像融合
1．5．5 影像分類
1．5．6 變化檢測
1．5．7 高性能計算
習題
參考文獻
第2章 遙感數字圖像處理基礎
2．1 圖像變換
2．1．1 傅里葉變換
2．1．2 離散余弦變換
2．1．3 小波變換
2．1．4主成分分析
2．1．5 纓帽變換
2．1．6 彩色空間變換
2．2 圖像增強
2．2．1 空域圖像增強技術
2．2．2 變換域圖像增強技術
2．2．3 彩色圖像增強技術
習題
參考文獻
第3章 遙感影像輻射校正
3．1 影像輻射校正
3．1．1 輻射誤差來源
3．1．2 系統輻射校正
3．1．3 精輻射校正
3．2 影像噪聲抑制
3．2．1 條帶處理方法
3．2．2 斑點噪聲處理方法
3．2．3 薄云處理方法
3．2．4 陰影處理方法
習題
參考文獻
第4章 遙感影像幾何校正
4．1 遙感影像的誤差來源
4．1．1 傳感器成像方式引起的圖像變形
4．1．2 傳感器外方位元素變化引起的圖像變形
4．1．3 地球曲率引起的像點誤差
4．1．4 大氣折射引起的誤差
4．1．5 地形起伏引起的像點位移
4．1．6 地球自轉的影響
4．2 遙感影像幾何校正模型
4．2．1 近似幾何校正模型
4．2．2 嚴格幾何校正模型
4．3 遙感影像正射校正
4．3．1 控制點和DEM要求
……
第5章 遙感影像的鑲嵌
第6章 遙感影像融合
第7章 遙感影像分類
第8章 遙感影像變化檢測
第9章 遙感圖像處理云計算
第10章 IRSA軟件介紹及應用
附錄
1．5 遙感影像處理的基本問題
1．5．1 輻射校正
遙感影像上各像元的亮度值記錄對應地面目標反射或者輻射電磁波能量的大小。在遙感成像實際過程中，傳感器得到的測量值與目標的光譜反射率或光譜輻射亮度等物卒量是不一致的，這是因為測量值中包含諸多因素引起的失真，如傳感器器件物理特性、太陽方位和角度條件、薄霧大氣條件等。為了讓遙感影像正確反映目標的反射或輻射特性，必須進行消除或減弱這種失真的影響。輻射校正即為消除或修正遙感圖像成像過程中附力口在傳感器輸出輻射能量中的各種噪聲的過程。
輻射校正可以提高遙感系統獲取的地物表面光譜反射率、輻射率或者后向散射測量值的精度，從而提高遙感數據的質量（Jcnsen，2007），為遙感圖像的識別、分類、解譯等后續工作奠定基礎。
1．5．2 幾何校正
原始遙感影像通常包含嚴重的幾何變形。引起幾何變形的原因一般包括內部誤差和外部誤差兩類。內部誤差一般由遙感系統本身或遙感系統與地球自轉或地球曲率共同引起的，這些誤差一般是可預測的，在傳感器的設計和制作中已經進行了初步校正，因此誤差較小。外部誤差是指由時空變化特性引起的幾何誤差，如數據采集時傳感器鏡頭隨遙感平臺（如衛星和航空飛機）的隨機運動，通常包括高度變化和姿態變化（如翻滾、俯仰和偏航）（JcnScn，2007）；再如大氣運動引起的光線折射等。
遙感成像的時候，由于外部誤差造成影像相對于地面目標發生的幾何畸變，這種畸變表現為像元相對于地面目標的實際位置發生擠壓、扭曲、拉伸和偏移等’引起的誤差通常縣非線性的。
幾何校正的目的就是要校正這些因素引起的影像變形，從而實現與標準影像或地圖的幾何整合。
1．5．3 影像鑲嵌
傳1器的成像區域面積總是有限的，這些區域往往不能滿足用戶的需求。在多數情況下，用戶所需的分析區域都包括多景影像，注意這里的一景通常包含多幅影像，每幅對應一個波段。此時需要將若干景圖像進行拼接，生成目標區域的完整圖像’以便于獲取更多、更準確的關于感興趣區域的信息，這種處理過程就是影像鑲嵌（Imagc Mosaic）。
……
新書資訊