2.1.2遙感圖像預處理
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預處理部分首先介紹一些圖像的信息統計量，之後的一些處理都是基於這些統計量的。圖像的預處理主要是輻射校正和幾何校正，但是由於光學圖像與雷達圖像的特點不同，因此對於雷達圖像還有去除斑點雜訊的處理。
上圖是一個簡單的遙感成像原理圖。
遙感感測器在接收來自地物的電磁波輻射能時，電磁波在大氣層中傳輸和感測器測量中受到遙感感測器本身特性、地物光照條件（地形影響和太陽高度角影響）以及大氣作用等影響，而導致的遙感感測器測量值與地物實際的光譜輻射率的不一致，稱為輻射畸變。
原始圖像上各地物的幾何位置、形狀、尺寸、方位等特徵與在參照系統中的表達要求不一致時，就產生幾何畸變。
輻射校正和幾何校正就是針對這兩種畸變形式產生的預處理過程。
圖像信息統計
1.直方圖
圖像直方圖描述了圖像中每個亮度值的像元數量的統計分布，能夠直觀反應亮度值的最大最小值和大部分值的分布範圍。
上圖就是之前一直用來示範的圖像第一、三波段的直方圖。
這裡需要注意：
- 直方圖只能反映圖像的灰度分布情況，而不能反映圖像像素的位置，即所有的空間信息全部丟失。
- 一幅圖像對應唯一的直方圖，不同的圖像可對應相同的直方圖。
2.一元信息統計：包括最大值、最小值、均值、方差、中值、眾數、峰值等。
3.多元信息統計：波段之間的方差、協方差矩陣、相關矩陣等。
輻射校正
前邊的概念中提到了輻射畸變的三個主要來源是遙感感測器本身特性、地物光照條件（地形影響和太陽高度角影響）以及大氣作用的影響，因此輻射校正的流程也主要針對這三種畸變來源，分別是遙感器校準、大氣校正、太陽高度和地形校正。
對於雷達圖像，則利用圖像的參數和現成的演算法，重新計算雷達圖像的亮度值和後弦散射係數。
遙感器校準是建立遙感器每個探測器輸出值與該探測器對應的實際地物輻射亮度之間的定量關係，避免探測器引起的偏差和失真。
大氣校正是輻射校正的重要步驟。可以分為絕對大氣校正方法和相對大氣校正方法。
其中絕對大氣校正中MODTRAN和6S是較常用的方法，但是二者也有不同之處。
- 原理不同
MODTRAN解決的是正問題，給出反射率，計算出大氣頂層輻射。
6S解決的是反問題，給出大氣頂層輻射，計算地表反射率。
- 波段範圍不同
MODTRAN可以計算的波段範圍是0.2μm~∞。
6S只能計算太陽反射光譜波段0.2μm~4μm的大氣傳輸參數。
- 大氣校正操作不同
MODTRAN得到大氣傳輸參數，需要帶入傳輸公式，得到校正後的反射率。
6S輸入表觀反射率，直接能得到校正後的地面反射率。
這裡引一個校正示例。
幾何校正
光學圖像的幾何校正一般有三步：控制點選取、像元坐標變換、像元亮度值重採樣。我們需要兩幅圖：一張是待糾正的圖，另一張是具有坐標信息的標準圖，兩張圖有重疊區域。首先分別在兩幅圖像上選取一定數量的控制點對；然後根據控制點對的坐標建立多項式來擬合兩幅圖坐標之間的數學換算關係，以便求出像元的正確坐標位置；最後，由於重新定位後的像元與原圖像中的行列號不是整數關係，因此需要對原圖像的像元值進行重新採樣，即根據一定的關係將原圖的像元值賦給校正後的圖像。
由於雷達圖像的幾何畸變相比光學圖像類型多，且規律不同，因此雷達圖像的幾何糾正一般採用雷達圖像模擬法。具體方法是利用數字地形模型和雷達成像參數，形成一幅無畸變的雷達模擬圖像；再用多項式擬合法，將實際圖像與模擬的圖像進行配准；然後對雷達圖像進行地形畸變校正；最後對陰影、疊掩、透視收縮區域分別進行灰度處理。
去斑點雜訊
稍作回憶，雷達圖像的斑點是由雷達成像過程中的相干處理造成的，是雷達圖像固有的而特徵，但是由於其影響到分析和應用，所以必須進行去除。常用的去除斑點雜訊的方法由多視處理或濾波。
所謂多視處理，指的是在成像前、或數據處理的過程中，通過多頻率或同頻率多次觀測，使用平均法來減少相干觀測系統上特有的乘法性隨機雜訊。成像前的多視處理，事實上就是在距離向分為多個視窗，每個視窗分別成像，最後進行平均。最終的結果是，每個視窗內部的相干雜訊影響仍然存在，但是視窗之間不存在相干雜訊的影響。
雜訊壓制濾波法，即使用濾波技術來達到去斑點雜訊的效果。濾波在後面的部分會接觸到，這裡提一下去除雜訊的濾波一定程度上會降低空間解析度。
注釋與預告
參考文獻：《遙感應用分析原理與方法》趙英時著
《遙感數字圖像分析導論（第五版）》John A. Richards著
預告：圖像增強變換。
今天寫的時候才想到一些需要說明的事：
- 實驗結果（比如本文的大氣校正），如果不是我自己親自做的，我都會標註圖片的來源，如果標註有誤也請大家及時指正。
以前似乎還沒有需要引用實驗結果的情況出現，但是預處理的章節之後應該會很多。
- 文中涉及到的一些理論結合了我上課所學，所以我有時候沒法去深究一些理論究竟是哪本書、哪篇論文上的，但是寫文的時候翻過的書我都會寫進文獻里，見諒。
最後，我尊重知識，以及所有追求真理、捍衛科學的人，如有不恰當的行為，請各位指正。
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