遥感图像颜色增强处理(彩色变换)

遥感图像增强实验报告1. 实验目的和内容实验目的：（1）遥感图像的空间域增强：通过直接改变图像中的单个像元及相邻像元的灰度值来增强图像，是图像增强技术的基本组成部分，包括点运算和邻域运算。

（2）遥感图像的频率域增强：通过对频率域的调整对遥感图像进行平滑和锐化，平滑主要是保留图像的低频部分抑制高频部分，锐化则保留图像的高频部分而削弱低频部分。

（3）遥感图像的彩色增强：将黑白图像转换成彩色图像，使地物的差别易于分辨，突出图像的有用信息，从而提高对图像的解译和分析能力。

实验内容：（1）遥感图像的空间域增强：点运算—直方图均衡化、灰度拉伸、任意拉伸，邻域运算—图像平滑、图像锐化。

（2）遥感图像的频率域增强：定义FFT，反向FFT，再进行对比。

（3）遥感图像的彩色增强：多波段影像—彩色合成、单波段影像—伪彩色增强、色彩空间变换、遥感数据融合。

2. 图像处理方法和流程A.遥感图像的空间域增强1.直方图均衡化(1)在主窗口中打开can_tmr.img文件。

(2)以gray形式显示一个波段。

(3)Display窗口>enhance>equalization2.灰度拉伸(1)Display窗口>enhance>interactive stretching(2)弹出的对话框>stretch_type>linear(3)在STRETCH对应的两个文本框中输入需要拉伸的范围，然后单击对话框上的APPLY按钮，图像显示为线性拉伸后的效果。

3.任意拉伸（1）弹出的对话框>stretch_type>Arbitary，在output histogram中单击绘制直方图，右键结束（2）点击apply，结果如图所示4.图像平滑（1）均值平滑，在主窗口中打开can_tmr.img文件。

主窗口>enhance>filter>smooth[3*3]。

结果如图所示（2）中值平滑，在主窗口中打开can_tmr.img文件。

图像颜色增强处理（彩色变换）实验专题讲座课程：遥感科学与图像处理实验：图像颜色增强处理（彩色变换）姓名：学号：指导老师：一、实验名称图像颜色增强处理（彩色变换）二、实验目的对图像进行彩色变换；观察图像在不同色彩空间之间相互转换的结果异同，理解影像光谱增强中彩色变换的原理及其增强效果，将图象转换成一种更适合于人或机器进行分析处理的形式，提高图像的使用价值。

三、实验原理光谱增强是基于多光谱数据对波段进行变换达到图像增强处理，采用一系列技术去改善图象的视觉效果，或将图象转换成一种更适合于人或机器进行分析处理的形式。

有选择地突出某些对人或机器分析有意义的信息，抑制无用信息，提高图象的使用价值。

在使用单波段图像时，由于成像系统动态范围的限制，地物显示的亮度值差异较小。

又由于人眼对黑白图像亮度级的分辨能力仅有10～20级左右，而对色彩和强度的分辨力可达100多种，因此将黑白图像转换成彩色图像可使地物的差别易于分辨[1,2]。

1. 彩色合成（color composite）在通过滤光片、衍射光栅等分光系统而获得的多波段图像中选出三个波段，分别赋予三原色进行合成。

根据各波段的赋色不同，可以得到不同的彩色合成图像。

1)图像主成分变换融合主成分变换融合[2]是建立在图像统计基础上的多维线性变换,具有方差信息浓缩、数据量压缩的作用, 可以更准确地揭示多波段数据结构内部的遥感信息, 常常是以高空间分辨率数据代替多波段数据变换以后的第一主成分来达到融合的目的。

具体过程是: a. 对多波段遥感数据进行主成分变换( K- L 变换) ; b. 以高空间分辨率遥感数据替代变换以后的第一主成分; c. 进行主成分逆变换,生成具有高空间分辨率的多波段融合图像。

2) 真彩色合成在通过蓝、绿、红三原色的滤光片而拍摄的同一地物的三张图像上，若使用同样的三原色进行合成，可得到接近天然色的颜色，此方法称为真彩色合成。

3) 假彩色合成由于多波段摄影中，一副图像多不是三原色的波长范围内获得的，如采用人眼看不见的红外波段等，因此由这些图像所进行的彩色合成称假彩色合成。

实验二彩色增强一、实验内容1、对一幅灰阶影像进行伪彩色增强。

2、利用三个波段的遥感影像进行假彩色增强。

3、利用TM1，2，3，波段的遥感影像进行真彩色合成。

4、理解伪彩色增强、假彩色增强、真彩色合成的原理、办法及三种方法之间的区别和联系。

5、掌握三大典型地物在假彩色合成影像呈现不同色彩的原因。

6、会利用相关系数、灰度阈值方法进行最佳假彩色合成分量的选择。

二、实验所用的仪器设备，包括所用到的数据电脑一台，遥感影像处理软件（ENVI），遥感影像文件bhtmref.img三、实验原理1、伪彩色增强伪彩色增强是把黑白图像的各个不同灰度级按照线性或非线性的映射函数变换成不同的彩色，得到一幅彩色图像的技术。

伪彩色增强的方法主要有密度分割法、灰度级一彩色变换法和频率域伪彩色增强法三种。

本实验中用到的是密度分割。

密度分割是一种用于影像密度分层显示的彩色增强技术。

原理是将具有连续色调的单色影像按一定密度范围分割成若干等级，经分层设色显示出一种新彩色影像。

2、假彩色增强将一副自然彩色图像或者是同一景物的多光谱图像通过映射函数变换成新的三基色分量进行彩色合成,使增强图像中呈现出与原图像中不同的彩色的技术称为假彩色增强技术。

3、真彩色合成真彩色合成是指从多波段图像中选择其中三幅影像在显示屏上合成一幅图像，该三幅影像的波段范围与自然界中的红绿蓝光的波长范围大致一致。

TM卫星影像中1、2、3波段的波谱范围大致与自然界中的蓝、绿、红相仿，所以将TM1TM2、TM3按照蓝、绿、红的顺序进行合成可以得到一幅真彩色图像。

4、伪彩色变换伪彩色变换是指由输入的单波段影像，通过3个独立的数学变换，产生R、G、B三个分量影像，然后合成为伪彩色影像的过程。

彩色的含量由变换函数的形状决定。

5、最佳假彩色合成变量选择最佳假彩色合成变量选择方法依赖于对遥感图像信息特征的分析和研究目的，有信息分析法（选择信息量最大的波段，但不一定得到研究所需要的信息）、影像灰度阈值分析法（对影像灰度阈值进行分析，选择灰度阈值最大的波段）和波段间的相关系数分析法（对各波段的相关系数分析，选择相关系数小的波段）。

第八章（4） 遥感图像增强处理一、彩色增强处理彩色合成变换：加色法密度分割：单波段的彩色：密度分割IHS 变换（一）彩色合成多波段彩色合成：利用计算机将同一地区三个波段的影像，分别赋予红、绿、蓝三原色，进行单基色变换（色阶），然后使各影像准确套合叠置显示，依照彩色合成原理，构成彩色合成影像。

分类：假彩色合成、真彩色合成真彩色合成：当三幅影像的工作波段分别为红、绿、蓝时，同时分别对应赋予红色、绿色、蓝色，合成后的影像十分接近自然界的色彩，称为真彩色合成。

假彩色合成：（重点看）各工作波段被赋予的颜色，与波段所代表的真实颜色不同，合成色不是地物真实的颜色，因此这种合成叫做假彩色合成标准假彩色合成：1、近红外波段赋予红色、红光波段赋予绿色，绿光波段赋予蓝色。

2、针对TM 影像的7个波段：第2波段是绿色波段、第3波段是红色波段、第4波段是近红外波段当4、3、2波段分别赋予红、绿、蓝色时，这一合成方案称为标准假彩色合成（二）假彩色密度分割单波段的假彩色密度分割：将单波段影像的像元值从小到大按照某种标准划分等级，每一级别赋予一种颜色，最终影像表现为彩色，这些色彩是人为加上的，与地物的天然色彩不一定相同，称为假彩色密度分割。

等密度分割：对像元数值从小到大划分为n 级，各级内含有的像元数大致相等时，称为等密度分割。

（三）IHS 变换HSI 代表色调、饱和度和明度（hue ，saturation,intensity ）。

色彩模式可以用近似的颜色立体来定量化。

定义：IHS 变换是RGB 颜色系统与HIS 颜色系统之间的变换。

具体方法 ：令IRIGIB ,下标max 为R ，G ，B 中最大值，下标min 为R ，G ，B 中最小值， IRIGIB 和Ｓ均为0-1的实数，Ｈ为0-360的实数。

则有明度： 2/)(min max I I I +=饱和度：5.0≤I )/()(min max min max S S S S S +-=5.0>I )11/()(min max min max S S S S S -+--=色调：min max H H H -=∆如果max H H R =，则]/)[(60H H H H B G ∆-=，位于黄和品红之间如果max H H G =，则]/)(2[60H H H H R B ∆-+=，位于青和黄之间如果max H H B =，则 ]/)(4[60H H H H G R ∆-+=，位于品红和蓝之间二 、光谱增强处理（一）反差增强线性变换，非线性变换，直方图增强⏹ 通过修改各种像元值来改善影像对比度，从而改变影像质量的处理方法。

实验名称：彩色增强一、实验内容1．对一幅灰阶影像进行伪彩色增强2．利用三个波段的遥感影像进行假彩色增强3．利用TM1,2,3,波段的遥感影像进行真彩色合成二、实验所用的仪器设备，包括所用到的数据电脑一台、遥感影像处理软件（ENVI）、多波段影像bhtmref.img三、实验原理(1)真彩色合成是指从多波段遥感影像中选择其中三幅影像在显示屏上合成一幅图像（三合一），该三幅影像的波段范围与自然界中的红绿蓝光的波长范围大致相同，从而得到与实际地物颜色大致相同的合成影像的合成方法。

(2)假彩色合成1.定义：是将一幅自然彩色图像或者是同一景物的多光谱图像通过线性假彩色映射函数变换为新的三基色分量进行彩色合成，使增强图像中各目标呈现出与原图像不同的彩色的技术。

2.目的：使感兴趣的目标更加注目，以提高对目标的分辨率(3)伪彩色变换是指由输入的单波段影像，通过3个独立的数学变换，产生R、G、B，3个分量影像，然后合成为伪彩色影像。

彩色的含量由变换函数的形状决定。

四、实验步骤及其结果分析实验步骤：(1)真彩色合成打开多波段影像bhtmref.img，选择RGB Color,然后将TM3，TM2，TM1一次导入到标签为“R”、“G”、“B”的文本框，点击“Load RGB”，结果如图1所示(2)假彩色合成1. 打开多波段影像bhtmref.img，选择RGB Color, 然后将TM4，TM3，TM2一次导入到标签为“R”、“G”、“B”的文本框，点击“Load RGB”，结果如图2所示2. 将TM5，TM4，TM3一次导入到标签为“R”、“G”、“B”的文本框,点击NewDisplay,在点击“Load RGB”，结果如图3所示(3)伪彩色变换1.利用直方图统计，查开单(TM2)波段影像的直方图结果如图图4所示，确定伪彩色增强的分段。

2.利用“Tools—Color Mapping—Density slics”，选择TM2波段进行分段，结果如图图5所示。

实验六遥感图像的HIS彩色空间变换一、HIS彩色空间变换的原理及方法HIS是在彩色空间中用色调、亮度和饱和度(Hue,I ntensity和Saturation)来表示的色彩模式，又称HLS,（hue, lightness, saturation）。

HIS变换是将其他色彩模式到HIS模式的变换及反变换方法。

在自动处理彩色是，通常采用彩色显示器显示系统进行，彩色显示器显示的彩色是由R（红）G（绿）B（蓝）信号的亮度来确定的，由于RGB表色系统不是线性的，所以通过这种操作调整显示色的色调比较困难。

在这种情况下，可采用将RGB信号暂时变换为假设的表色系统HIS, 调整明度和饱和度后，再返回到RGB信号上进行彩色合成。

把这种RGB空间和HIS空间之间的关系模型及所进行的相互变换的处理过程称HIS变换。

HIS变换也称彩色变换或蒙塞尔（Munsell）变换。

在图像处理中通常应用的有两种彩色坐标系（或彩色空间）：一是由RGB三原色构成的彩色空间（RGB坐标系或RGB空间）；另一种是由色调（Hue）、饱和度（Satuation）及亮度（Intensity）三个变量构成的彩色空间（IHS 坐标系或IHS空间）。

也就是说一种颜色既可以用RGB空间内的R、G、B来描述，也可以用IHS 空间的I、H、S来描述，前者是从物理学角度出发描述颜色，后者则是从人眼的主观感觉出发描述颜色。

IHS变换就是RGB空间与IHS空间之间的变换。

由于HIS变换是一种图像显示、增强和信息综合的方法，具有灵活实用的优点，因此产生了多种HIS变换式。

彩色空间模型是多种多样的,其中,应用最为普遍的是RGB(红、绿、蓝)模型。

它是面向硬件的,几乎大部分的监视器都采用这种彩色模型。

RGB相对应于监视器或扫描器的三个刺激值,它们组成三维正交坐标系统如图（右边）所示,在此系统中计算的任何颜色都落在RGB彩色立方体内。

它的优点是:(1)简单;(2)其它表色系统必须最后转化成RGB系统才能在彩色显示器上显示。

一、实习目的熟悉和掌握伪彩色增强、彩色合成、彩色变换的原理及其软件操作。

二、实习资料英国London 的TM 数据。

三、实习步骤 1、伪彩色增强 ①、打开文件TM 文件：File → Open Image File → TM → RGB Color → Resize （Band 4、3、2） → New Display → Load RGB → Gray Scale → Resize （Band 4) →Load RGB②、Overlay → Density Slice... → 设置参数 → 例：Resize （Band 4) → OK →Apply选中某灰度范围，进行范围调整和颜色修改删除不需要的灰度值设置灰度范围和选定颜色后点击Apply ，可以发现原来的灰度图像变为彩色图像，不同的灰度范围附上了不同的颜色。

③、保存伪彩色增强后的图片：→ File → Save Image as → Image file →JPG可以。

伪彩色增强能帮助我们进行目视判读。

2、彩色合成①、真彩色合成：真彩色合成是指彩色合成后的图像与原来地物本身颜色相同的彩色合成方法。

TM的3波段赋予红色，2波段赋予绿色，1波段赋予蓝色。

②、假彩色合成：标准假彩色合成Band4赋予Red，Band3赋予Green，Band2赋予Blue。

3、彩色变换①、加载SDC11100.JPG文件：File → Open Image File → SDC11100.JPG →RGB Color →依次选择R、G、B → Load RGB →一幅真实的鲜花图像②、Transform → Color Transforms → RGB to HSV → Available Bands List → OK →依次选择R、G、B → OK → Choose →保存地址（命名为1）→OK③、打开保存文件：File → Open Image File → 1 → RGB Color →依次选择R、G、B → New Display → Load RGB → Gray Scale → R → Load RGB ④、查看Hue（色度）的Data范围为0 - 360，Sat（饱和度）Data范围为0 - 1，Val(亮度)的Data范围为0 - 1。

毕业设计报告（论文）报告（论文）题目：遥感图像的彩色增强处理作者所在系部：电子工程系作者所在专业：电子信息工程作者所在班级：B08213作者姓名：白文静作者学号：20084021313指导教师姓名：李迎春完成时间：2012年6月15日北华航天工业学院教务处北华航天工业学院毕业设计(论文)任务书(理工类)北华航天工业学院本科生毕业设计（论文）原创性及知识产权声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）遥感图像的彩色增强处理是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

因本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。

本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有。

本人遵循北华航天工业学院有关毕业设计（论文）的相关规定，提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本。

本人同意北华航天工业学院有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以营利为目的的前提下，可以公布非涉密毕业设计（论文）的部分或全部内容。

特此声明毕业设计（论文）作者：指导教师：年月日年月日摘要卫星遥感技术在我国经济和社会发展及国防建设中得到了广泛的应用，并发挥了不可或缺的作用。

随着遥感技术应用的深入发展，应用部门对遥感信息质量的要求也日益提高。

因此，对遥感影像色彩通过各种手段进行改善，解决遥感影像在色彩方面的问题，成为当今急需解决的问题。

图像色彩增强技术作为遥感图像处理的一种重要手段，可以有效地改善遥感图像的视觉效果，增强信息的识别率，实现遥感应用质量的显著提高。

基于此，本文在深入分析彩色图像增强理论、图像的RGB彩色模型、图像的HSI彩色模型以及这两种模型相互转换原理及方法的基础上，重点阐述了怎样利用MATLAB软件，对彩色图像HSI模型下的三个不同分量色调H、饱和度S、亮度I，分别通过色调增强、饱和度增强、直方图均衡化三种不同方法进行处理，从而达到遥感图像彩色增强的目的。

envi彩色变换的原理
envi软件中的彩色变换原理涉及到遥感影像处理和显示的技术。

在遥感影像中，通常会使用多光谱或高光谱数据，每个波段对应不
同的光谱信息。

彩色变换的目的是将这些波段的信息组合成彩色图像，以便更直观地观察地物的特征。

在ENVI软件中，彩色变换的原理通常涉及到将不同波段的数据
赋予不同的颜色通道，比如红、绿、蓝通道。

常见的彩色变换包括RGB合成、主成分分析（PCA）、假彩色合成等。

其中，RGB合成是
最常见的一种彩色变换方法，它将遥感影像的不同波段数据分别赋
予红、绿、蓝通道，形成彩色图像。

在这个过程中，ENVI软件会根据用户选择的彩色合成方法，将
不同波段的数据进行线性组合或者其他数学运算，以生成彩色图像。

这样，用户就可以通过观察彩色图像来更直观地了解遥感影像中的
地物信息。

总的来说，ENVI软件中彩色变换的原理是基于遥感影像数据的
不同波段信息，通过合成彩色图像来更直观地展示地物特征，帮助
用户进行遥感影像的分析和解译。

以下实验使用can-tmr.img影像一．图像增强转换处理1．Principal Component Analysis (主成分分析) 主成分分析（PCA）用多波段数据的一个线性变换，变换数据到一个新的坐标系统，以使数据的差异达到最大。

这一技术对于增强信息含量、隔离噪声、减少数据维数非常有用。

ENVI 能完成正向的和逆向(正向的PC 旋转)正向的PC 旋转用一个线性变换使数据差异达到最大。

当你运用正向的PC 旋转时，ENVI 允许你计算新的统计值，或将已经存在的统计项进行旋转。

输出值可以存为字节型、浮点型、整型、长整型或双精度型。

你也可以基于特征值抽取PC旋转输出的部分内容，生成只有你需要的PC波段的输出。

一旦旋转完成，将会出现PC特征值图。

显示出每一个输出的PC 波段的差异量。

PC 波段将显示在Available Bands List 中。

Compute New Statistics and Rotate (计算新的统计值和旋转)这一选项用于计算数据特征值、协方差或相关系数以及PC 正向的旋转。

1 选择Transforms > Principal Components > Forward PC Rotation > Compute New Statistics and Rotate.2 出现Principal Components Input File 对话框时，选择输入文件或用标准ENVI 选择程序建立子集。

3 出现Forward PC Rotation Parameters 对话框时，在“Stats X/Y Resize Factor” 文本框键入小于1 的调整系数，对计算统计值的数据进行二次抽样。

键入一个小于1 的调整系数，以提高统计计算的速度。

例如，在统计计算时，用一个0.1 的调整系数将只用到十分之一的像元。

4 若需要，键入一个输出统计文件名。

5 点击按钮，选择是否计算“Covariance Matrix”。