第八讲 多光谱变换与多源信息复合
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浅论农科本科生遥感课程教学目标、教材及教学内容[摘要]为适应当前高等教育中新型农科人才培养的要求,针对农科本科生的特点,本文明确了遥感课程教学目标,通过分析当前遥感教材的优缺点确定了适宜教材,依据理论联系实际以及学以致用的原则提出了以应用为目标的主要教学内容。
[关键词]遥感农科本科生教学目标教材教学内容遥感就是对地球表面的地学过程及特征进行物理量测量,并以数字量的形式客观地收集、记录、传输、处理和重现这一信息的科学技术,是现代空间信息科学的主要组成部分[1],涉及到空间、电子、光学、计算机和生物学、地学等学科领域,特别是在资源监测、环境管理、全球变化、动态监测等中应用非常广泛,显示其优越性。
目前已广泛应用于农业、林业、地质、地理、水文、海洋、气象、环境等领域,已发挥重大作用。
农业遥感即为将现代遥感技术与农业科学相结合,而应用于农业生产领域的一门新兴前沿技术,在当今遥感领域中最为活跃,也是迄今遥感应用最成功的领域之一,一直受相关科研机构、高等院校以及政府的积极关注。
其中与农业学科领域关系密切的应用主要有:土壤调查,水分监测,草原调查、估产及监测,农学中的作物长势监测、营养诊断与作物估产,植保中的病虫害监测,农业气象中的农业气候研究与监测,农业生态中的环境保护和鱼情水产研究等[2]。
伴随我国农业信息化进程的快速提升,遥感课程在高校农科本科生教育中的地位日趋重要。
面对当前高等教育中新型农科人才需求,许多本科专业,对遥感技术都提出了很高的要求[3],因此,为适应农业现代化和信息化的要求,必须进一步加强遥感课程教学以及提升学生遥感技术应用水平。
基于此,根据笔者近5年的遥感课程教学实践,本文结合农科本科生的实际特点制定遥感课程教学目标、选择适宜教材以及调整教学内容。
一、教学目标通过本课程的教学,使农科本科生了解农业遥感的基本理论、基础知识、研究现状及农业遥感技术发展趋势与应用,了解电磁辐射与电磁波谱的相关知识,学习地物波谱的测定方法,认识地物反射光谱的响应规律,学习绘制地物反射光谱曲线的方法,掌握常规的遥感仪器和软件的操作方法,理解遥感技术农学机理,掌握遥感图像处理的基本原理和方法,掌握遥感图像的地物影像特征、遥感图像解译及遥感制图的基本技能,掌握光谱数据处理方法,使农科本科生掌握研究农业遥感的基本方法和基本技能,注重培养农科本科生的实际操作和应用能力。
多光谱融合技术多光谱融合技术是一种将不同光谱图像融合成单一图像的方法,以便在多个光谱带中同时获取信息。
这种技术被广泛应用于遥感、医疗影像、材料检测等领域。
以下是关于多光谱融合技术的详细介绍。
一、背景与意义在遥感领域中,传统的单一光谱成像技术已经无法满足人们对地物识别、环境监测等方面的需求。
为了获取更多地物信息,人们开始研究多光谱成像技术。
多光谱成像技术利用不同的光谱带,可以捕捉到地物的不同特征,如颜色、纹理等。
然而,单一的多光谱图像往往不能满足所有应用需求,因此需要将不同多光谱图像融合成单一图像,以便更好地提取地物特征、提高地物识别的准确性。
二、研究现状目前,多光谱融合技术已经得到了广泛的研究和应用。
其中,一些常见的多光谱融合方法包括:基于波段组合的融合方法、基于变换域的融合方法、基于深度学习的融合方法等。
1.基于波段组合的融合方法基于波段组合的融合方法是最简单的一种多光谱融合方法。
它通常将高分辨率的单波段图像与低分辨率的多光谱图像进行组合,以得到高分辨率的多光谱图像。
这种方法简单易用,但往往会造成一些信息损失。
2.基于变换域的融合方法基于变换域的融合方法是一种比较常用的多光谱融合方法。
它通常将多光谱图像进行变换,如傅里叶变换、小波变换等,然后将变换后的系数进行融合,以得到新的多光谱图像。
这种方法可以保留更多的信息,但计算量较大。
3.基于深度学习的融合方法基于深度学习的融合方法是一种比较新的多光谱融合方法。
它利用深度神经网络对多光谱图像进行处理,以得到更好的融合效果。
这种方法可以自动提取特征,避免人为设定特征的问题,但需要大量的训练数据。
三、实验与分析为了验证多光谱融合技术的有效性,我们在遥感影像和医疗影像等领域进行了实验。
实验结果表明,多光谱融合技术可以提高图像的分辨率和清晰度,增强地物特征的提取效果,提高疾病诊断的准确性。
具体来说,我们采用了基于波段组合的融合方法对遥感影像进行处理,得到了高分辨率的多光谱图像,并利用图像处理技术对图像进行分析和处理,提取了更多的地物特征信息。
遥感复习题库24. 垂直摄影25. 倾斜摄影一、名词解译26. 光机扫描成像1. 遥感27. 固体自扫描成像2. 高光谱遥感28. 影像变形3. 遥感图象解译29. 几何校正4. 遥感影像地图30. 航天平台5. 主动遥感31. 电磁波6. 被动遥感32. 电磁辐射7. 扫描成像33. 感光度8. 多源信息复合34. 三基色9. 最小距离判别法35. 分辨率10. 图像区域分割36. 黑体11. 多波段遥感37. 亮度系数12. 维恩位移定律38. 辐射出射度13. 瑞利散射39. 假彩色14. 米氏散射40. 真彩色15. 大气窗口41. 3S16. 空间分辨率与波谱分辨率42. 数字图像17. 辐射畸变与辐射校正43. 领域处理18. 平滑与锐化二、填空题19. 多光谱变换 1. 可见光遥感的的探测波段在_____________之间,红外遥感的20. 监督分类探测波段在 ___________之间。
21. 非监督分类 2. 当大气中粒子的直径比波长小得多时发生的散射是22. 遥感技术系统____________ ,当大气中粒子的直径比波长大得多时发生的散射23. 电磁波与电磁波谱是 ____________。
3. 已知某河流的宽度为 20m,在像片上量得的宽度为0.5cm,则是,它是一种用电荷量表示信号大小,像片的比例尺为 ____________,如果在像片上量得某湖的面积为用耦合方式传输信号的探测元件。
25 ㎝2, ?湖泊的实际面积为___________㎡。
14. 按照传感器的工作波段分类,遥感可以分4. 当地球的卫星轨道高度为700km,总视场为 60 度时,扫描带为、、对应的地面宽度为 _________km。
、、。
5. 当天线孔径为10m,波长为 2cm,距离目标物的距离为 10km 15. 散射现象的实质是电磁波在传输中遇到大气微粒而产生的一时,方位分辨力为_______m;当天线孔径为 100m,其它条件不变种衍射现象。
如何进行多源遥感数据融合与分析随着科技的不断进步和遥感技术的成熟,多源遥感数据融合与分析在环境监测、农业、城市规划等领域中起着重要的作用。
本文将从数据融合方法、分析技术和应用实例三个方面探讨如何进行多源遥感数据融合与分析。
一、数据融合方法数据融合是指将来自不同传感器、时间和空间分辨率的遥感数据进行合并,以获得更全面、准确的信息。
常用的数据融合方法有像元级融合和特征级融合。
1. 像元级融合像元级融合将多源遥感影像的像素值进行加权平均,以实现不同源数据的整合。
这种方法通常适用于传感器分辨率相似的情况下,如将多个高分辨率影像进行融合。
通过像元级融合,可以得到更高分辨率、更清晰的影像。
2. 特征级融合特征级融合是将多种遥感数据的特征信息进行融合,如光谱、空间、时间、极化等特征。
通过特征级融合,可以提取出不同源数据的优势,并获得更丰富、更全面的信息。
例如,将高光谱和雷达数据融合,可以克服光谱信息的局限,实现对目标的更准确识别和分类。
二、分析技术融合多源遥感数据后,如何进行有效的分析是关键。
在数据分析过程中,可以利用图像处理、模型建立和统计分析等技术手段。
1. 图像处理图像处理是多源遥感数据分析的基础。
通过图像处理技术,可以实现影像的增强、去噪和边缘检测等操作,更好地展现数据的特征和信息。
同时,图像处理还包括影像配准、几何纠正和尺度转换等操作,保证不同源数据的一致性和可比性。
2. 模型建立模型建立是利用多源遥感数据进行定量分析的重要手段。
通过构建相应的数学模型,可以利用数据的特征和关系进行目标识别、分类和定量测量。
例如,基于遥感数据的土地利用/覆盖分类模型,可以对不同类型的地物进行识别和判别,为城市规划和环境管理提供依据。
3. 统计分析统计分析是多源遥感数据分析的重要环节之一。
通过统计方法,可以对融合后的数据进行分布特征、相关关系和变化趋势等方面的分析。
例如,利用统计分析,可以研究不同遥感数据在不同时间尺度下的变化规律,为环境变化的监测和预测提供依据。
测绘技术中的多源遥感数据处理方法介绍近年来,随着科技的飞速发展,多源遥感数据的应用在测绘技术领域变得越来越重要。
多源遥感数据是指利用不同传感器获取的多种遥感数据,如卫星影像、航空摄影、激光雷达等。
在测绘工作中,多源遥感数据处理方法的研究和应用已经成为一个热点领域。
在多源遥感数据处理中,最常用的方法之一是数据融合。
数据融合是指将不同来源的遥感数据进行整合,从而得到更准确、更全面的地理信息。
数据融合可以分为像素级融合和特征级融合两种方式。
像素级融合是将不同波段或传感器获取的像素级别的数据进行融合,从而得到一幅融合后的影像。
这种方法可以提高影像的空间分辨率和光谱信息。
在像素级融合中,常用的方法包括加权平均法、主成分分析法和小波变换法等。
加权平均法将不同波段的像素灰度值按一定比例进行加权平均,得到融合后的像素灰度值。
主成分分析法则是将不同波段的像素灰度值进行主成分分析,提取主要特征,再将主成分重构成融合后的像素灰度值。
小波变换法则是将不同波段的影像进行小波变换,将高频部分融合,得到融合后的影像。
特征级融合是将不同传感器获取的地物特征进行融合,从而得到更全面、更准确的特征信息。
在特征级融合中,常用的方法包括特征选择、特征提取和特征融合等。
特征选择是从不同传感器获取的特征集中选择出最具有代表性和差异性的特征。
特征提取是从不同传感器获取的特征集中提取出能够描述地物属性的特征。
特征融合是将不同传感器获取的特征进行融合,得到融合后的特征。
特征融合可以分为决策级融合和特征级融合两种方式。
决策级融合是将不同传感器获取的特征用于分类、识别等应用,得到融合后的决策结果。
特征级融合是将不同传感器获取的特征进行线性或非线性的融合,得到融合后的特征。
除了数据融合外,另一种常用的多源遥感数据处理方法是数据融合图像分类。
数据融合图像分类是将不同传感器、不同分辨率的遥感影像进行分类,从而得到准确、全面的地物信息。
在数据融合图像分类中,常用的方法包括人工分类、像元分类和物体分类等。
批量波段合成批量波段合成是一种遥感图像处理技术,通过将不同波段的遥感数据合成为一幅图像,可以提供更全面、更丰富的信息,有助于地表特征的分析和提取。
本文将从波段合成的原理、应用案例以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、波段合成原理批量波段合成是基于遥感图像数据的光谱信息进行的。
遥感图像通常由多个波段的数据组成,每个波段对应一定的频谱范围。
波段合成即是将不同波段的数据进行线性或非线性组合,生成一幅新的图像。
波段合成的常见方法有主成分分析法、变换矩阵法等。
主成分分析法是指通过对原始遥感数据进行主成分分析,提取出主要的光谱信息,将其合成为一幅新的图像。
主成分分析法能够减少冗余信息,提高图像质量,有助于地物分类和提取。
变换矩阵法是指通过线性或非线性变换,将原始图像的波段进行组合,生成新的波段。
常见的变换矩阵包括RGB、IHS等。
RGB是将红、绿、蓝三个波段进行线性组合,生成彩色图像;IHS则是将亮度、饱和度和色调三个波段进行非线性组合,生成新的图像。
二、波段合成应用案例1. 农业遥感监测:通过对农田的红外波段和可见光波段进行合成,可以有效监测农作物的健康状况、土壤湿度等信息,为农业生产提供科学依据。
2. 环境监测:通过对水体、植被和土地利用等不同波段进行合成,可以实现对水质、植被覆盖度、土地利用类型等环境要素的监测和评估。
3. 城市规划:通过对城市的高分辨率遥感图像进行多波段合成,可以提取城市建筑物、绿地、道路等信息,为城市规划和土地利用提供参考依据。
4. 灾害监测:通过对地震、洪涝、火灾等灾害事件的遥感图像进行波段合成,可以实现对灾害范围、损失评估等方面的监测和分析。
三、波段合成的未来发展方向1. 多源遥感数据的融合:随着遥感技术的不断发展,多源遥感数据的获取变得更加容易。
未来的波段合成技术将更多地考虑多源数据的融合,利用不同传感器的优势,提高图像的质量和信息量。
2. 深度学习的应用:深度学习在图像处理领域取得了重要的突破,未来的波段合成技术将更多地应用深度学习算法,实现对遥感图像的自动特征提取和分类。
Landsat 8 OLI多光谱与全色影像融合算法的比较∗姜晓晨;邓正栋;武国瑛;王东豪【摘要】以Landsat8 OLI卫星遥感影像为数据源,以大伙房水库为研究区,采用Brovery融合法、NNDiffuse Pan Sharpening融合法和Gram-Schmidt融合法对比研究了多光谱和全色数据的融合问题.经过定性和定量分析发现,Gram-Schmidt融合法和NN融合法拥有更丰富的光谱信息,且光谱保真度最优的是Gram-Schmidt融合法.针对Gram-Schmidt融合法,选取了水体边界线处的影像像元进行光谱分析,研究结果发现,融合后的水体边界线呈现得更为清晰,有助于细化水体提取边界.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2018(037)008【总页数】5页(P31-35)【关键词】融合算法;Landsat8;多光谱与全色;光谱分析【作者】姜晓晨;邓正栋;武国瑛;王东豪【作者单位】陆军工程大学国防工程学院,江苏南京210007;陆军工程大学国防工程学院,江苏南京210007;陆军工程大学国防工程学院,江苏南京210007;陆军工程大学国防工程学院,江苏南京210007【正文语种】中文【中图分类】TP3010 引言图像数据融合是一个对多传感器的图像数据和其他信息的处理过程,重点是按照一定的规则或算法对那些在时空上冗余或互补的多元数据作运算处理,获取较单一数据更精确、丰富的信息,生成具有新的空间、波谱时间特征的合成图像。
按照融合水平从低到高,图像数据融合可在像素、特征、决策层三个层次上进行[1]。
目前基于像素的融合应用较为广泛,虽然涉及的数据处理量大,但它基于最原始的图像数据,能更多地保留图像信息,具有最高的精度[2]。
常用的像素级图像融合算法有HIS融合法、主成分变换融合法、Brovery融合法、Gram-schidt融合法、小波变换融合法、NNDiffuse融合法等。
针对这些融合算法,一些学者利用Quickbird[3]、Landsat 7 ETM+[4]、SPOT6[5]、高分一号[6]、高分二号[7]等多分辨率传感器的多光谱与全色影像融合进行了研究,取得了显著的成果,但对Landsat 8 卫星影像开展的研究较少。
landsat8遥感影像多波段合成原理
Landsat 8遥感影像由多个波段的数字图像组合而成。
每个波段捕捉了不同的电磁波长范围,包括可见光、近红外和热红外等。
合成多波段影像的原理是将不同波段的图像叠加在一起,形成一个新的图像,该图像包含了原始图像中所有波段的信息。
这个过程可以使用不同的合成方法,包括RGB合成、色彩增强和索引合成等。
在RGB合成中,将选定的三个波段(通常是红、绿和蓝)分别分配给红、绿和蓝色通道,然后将它们合成为一幅彩色图像。
这样可以模拟人眼对于颜色的感知,显示出真实感较强的图像。
色彩增强是一种通过调整图像对比度和亮度来增强图像细节和特征的方法。
这种方法可以采用各种算法和滤波器来改善图像的品质和可视化效果。
索引合成是在图像中创建一种代表特定地物或地貌特征的指数,用于监测和分析目标。
常见的索引包括植被指数(如NDVI)、水体指数(如NDWI)和土壤湿度指数(如NDMI)等。
索引合成可以帮助研究人员和决策者更好地理解土地利用、植被生长、水资源分布等环境变化。
综上所述,利用不同的合成方法,可以将Landsat 8遥感影像的多个波段合成为一幅图像,以提供更全面、更准确的信息用于地表监测、环境研究和资源管理等
应用。
无人机多光谱处理无人机多光谱处理是指利用无人机搭载的多光谱相机获取目标区域的多光谱图像,并通过一系列处理技术,提取目标特征、进行分类识别、定量分析以及可视化展示,为决策提供科学依据。
以下是无人机多光谱处理的主要步骤:1.图像采集利用无人机搭载的多光谱相机采集目标区域的多光谱图像。
在采集过程中,需要注意相机参数的设置,如波段范围、分辨率等,以确保采集到的图像质量符合要求。
2.数据预处理由于采集到的多光谱图像可能受到多种因素的影响,如光照条件、相机噪声等,需要进行预处理以消除这些影响。
数据预处理主要包括图像校正、去噪、配准等步骤,以保证后续处理的准确性。
3.图像融合将预处理后的多光谱图像进行融合,以提高图像的视觉效果和特征提取的准确性。
常用的图像融合方法有基于波段融合、基于金字塔融合等,可根据具体需求选择合适的融合方法。
4.特征提取从融合后的多光谱图像中提取目标特征,为目标分类识别和定量分析提供依据。
特征提取的方法包括色彩特征提取、纹理特征提取、形状特征提取等,可根据目标的特点选择合适的特征提取方法。
5.分类识别利用提取的目标特征,采用分类器对目标进行分类识别。
常用的分类器有支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、人工神经网络(ANN)等,可根据具体任务选择合适的分类器。
6.定量分析根据分类识别的结果,对目标区域进行定量分析,如植被覆盖率、土壤类型等。
定量分析的方法包括地物分类统计、像元分解等,可根据具体需求选择合适的方法。
7.可视化展示将处理后的多光谱图像进行可视化展示,为决策提供直观的依据。
可视化展示的方式包括地图绘制、三维场景构建等,可根据具体需求选择合适的方式。
8.数据存储与更新将处理后的多光谱数据存储起来,并建立相应的数据库,以便后续更新和维护。
同时,需要定期对数据库进行备份和更新,以保证数据的准确性和完整性。
总之,无人机多光谱处理是一项重要的技术手段,可为环境保护、资源调查、城市规划等领域提供科学依据。
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1. 预处理。
辐射校正,消除由于传感器增益和偏置导致的辐射失真。