第二节遥感数字图像处理
一、数字图像及其直方图
数字图像，就是用数字表示的图像。一般常见的黑白图像是以深浅不同的黑白色调构成的各种图形，记录在感光材料上，以图像方式表示的，如航空像片等。为了将图像输入计算机进行处理，必须将图像数字化。所谓数字化，就是将连续的图像变化，作等间隔的抽样和量化，即将图像划分成面积大小相等、依次排列的一个个像元，如图 7-8所示，每个像元的位置可由 x、y坐标或相对位置关系确定；继而对每个像元进行相应色调的转换量化，以其数值（亮度值）表示。这样，连续变化的图像转换成顺序排列的像元数字“点阵”的形式，以数字（点阵）表示图像，此图像称为数字图像。数字图像可记录在磁带上保存，或输入计算机进行各种处理。陆地卫星计算机兼容磁带（CCT）就是陆地卫星多光谱扫描仪（MSS）或专题制图仪（TM）图像的数字图像产品。
由此可见，数字图像也是一种图像的表现形式，它是以有序的数字反映地物或景观反射或发射电磁波的特征及其变化的。因此，通过对数字图像的处理和分析，同样可判别出地物的属性及其分布，并能作进一步的分析研究。对数字图像的认识，一般是先通过数字图像的直方图来了解。数字图像直方图是以每个像元为统计单元，表示图像中各亮度值或亮度值区间像元出现频率的分布图，见图 7-9。
从数字图像直方图上可以直观地了解图像的亮度值分布范围、峰值位置、均值以及亮度值分布的离散程度等。由于一幅图像常包含数目众多的像元，像元的亮度值又是随机的，因此数字图像直方图的包络线近似接近正态分布曲线。一般来说，图像直方图分布曲线越接近正态分布的曲线形式，说明图像反差适中，亮度分布均匀层次丰富，图像质量高；若图像直方图峰值偏向一边呈偏态分布，则说明图像偏亮或偏暗，缺少层次，图像质量较差。因此，可通过调整图像直方图形态，来改善图像显示质量，使图像得到增强。
二、遥感数字图像的增强处理
图像增强的目的在于改善图像的显示质量，以利于信息的提取和识别。从方法上说，则是设法摒弃一些认为不必要或干扰的信息，而将所需要的信息得以突出出来。显然，这可以通过调整数字图像直方图，进行像元亮度值之间的数学运算处理，或是数学变换等方法来实现。以下主要从方法原理上介绍数字图像增强处理的几种主要方法。
（一）彩色增强处理
彩色增强处理是数字图像增强处理的基本方法，它可将输入计算机中的图像组合转换成彩色图像，又可把经各种增强或分类处理后的图像组合叠
置，以彩色图像显示出来，大大提高了图像的显示质量，为信息提取和识别提供了便利。假彩色等密度分割处理。遥感黑白图像是以黑白色调的深浅不同表示地物的形态属性及其分布特征的。在感光材料上黑白色调的深浅则表现为密度值的不同。对于相对应的数字图像，影像的密度值即转换量化为相应像元的亮度值。因此，若将一幅图像的亮度值变化，按一定量级进行分割，划分成若干等级（即相当于对图像的密度值进行分割，分成若干等级），每一等级用一种颜色表示，生成一幅彩色图像，此彩色图像就称为假彩色等密度分割图像。由于图像中的黑白色调变化转换成彩色显示，提高了图像的显示质量，所以更便于判读和信息提取。但是，图像中的彩色是人为加上的，与地物的天然色彩不一定相同，故称为假彩色。假彩色等密度分割的处理过程见图.. 7-10，即
（1）将图像输入计算机，存入存储器中。（2）对图像中各像元亮度值进行统计，产生显示直方图。确定亮度值分布范围，定出其极小值（I min）和极大值（I max）。（3）确定分割的等级数（N），计算出分割的间隔△I，即△I=（I max-Imin）/N（4）对输入图像的每一像元进行亮度值转换。若令像元亮度值为.. S（i，j），（i 表示像元所在行，j表示像元所的列）按下式进行判断和转换：若.. I min＜S(i，j)≤I min △I则令.. S（i，j）=0或.. I min △I＜S（i，j）≤I min＋2△I则令 S（i，j）=1