遙感數(shù)據(jù)處理前沿技術與發(fā)展趨勢ppt課件

遙感數(shù)據(jù)處理前沿技術與發(fā)展趨勢,1,目錄,遙感數(shù)據(jù)處理的目的 遙感數(shù)據(jù)處理的過程 遙感數(shù)據(jù)處理前沿技術 遙感數(shù)據(jù)處理的發(fā)展趨勢,2,1 遙感數(shù)據(jù)處理的目的,遙感信息處理(remote-sensing information processing)對遙感器獲得的信息進行加工處理的技術。遙感信息通常以圖像的形式出現(xiàn)，故這種處理也稱遙感圖像信息處理。 遙感圖像信息處理的主要目的是： 消除各種輻射畸變和幾何畸變，使經過處理后的圖像能更真實地表現(xiàn)原景物真實面貌； 利用增強技術突出景物的某些光譜和空間特征，使之易于與其它地物的區(qū)分和判釋； 進一步理解、分析和判別經過處理后的圖像，提取所需要的專題信息。遙感信息處理分為模擬處理和數(shù)字處理兩類（見數(shù)據(jù)采集和處理）。,3,2 遙感數(shù)據(jù)處理的過程,多譜段遙感信息的處理過程是： 數(shù)據(jù)管理：地面臺站接收的原始信息經過攝影處理、變換、數(shù)字化后被轉換成為正片或計算機兼容的磁帶，將得到的照片裝訂成冊，并編目提供用戶選用。 預處理：利用處理設備對遙感圖像的幾何形狀和位置誤差、圖像輻射強度信息誤差等系統(tǒng)誤差進行幾何校正和輻射校正。 精處理：消除遙感平臺隨機姿態(tài)誤差和掃描速度誤差引起的幾何畸變，稱為幾何精校正；消除因不同譜段的光線通過大氣層時受到不同散射而引起的畸變，稱為大氣校正。 信息提?。喊从脩粢筮M行多譜段分類、相關掩模、假彩色合成、圖像增強、密度分割等。 信息綜合：將地面實況調查與不同高度、不同譜段遙感獲得的信息綜合編輯，并繪制成各種專題圖。,4,3 遙感數(shù)據(jù)處理前沿技術,遙感信息處理方法和模型越來越科學神經網絡、小波、分形、認知模型、地學專家知識以及影像處理系統(tǒng)的集成等信息模型和技術，會大大提高多源遙感技術的融合、分類識別以及提取的精度和可靠性。統(tǒng)計分類、模糊技術、專家知識和神經網絡分類有機結合構成一個復合的分類器，大大提高分類的精度和類數(shù)。多平臺、多層面、多傳感器、多時相、多光譜、多角度以及多空間分辨率的融合與復合應用，是目前遙感技術的重要發(fā)展方向。不確定性遙感信息模型和人工智能決策支持系統(tǒng)的開發(fā)應用也有待進一步研究。,5,3.1 多源遙感數(shù)據(jù)融合,遙感數(shù)據(jù)融合技術旨在整合不同空間和光譜分辨率的信息來生產比單一數(shù)據(jù)包含更多細節(jié)的融合數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來自于安放在衛(wèi)星、飛行器和地面平臺上的傳感器。融合技術已成功應用于空間和地球觀測領域，計算機視覺，醫(yī)學影像分析和防衛(wèi)安全等眾多領域。,6,4 遙感數(shù)據(jù)處理的發(fā)展趨勢,遙感技術正在進入一個能夠快速準確地提供多種對地觀測海量數(shù)據(jù)及應用研究的新階段，它在近一二十年內得到了飛速發(fā)展，目前又將達到一個新的高潮。這種發(fā)展主要表現(xiàn)在以下4個方面：,7,4 遙感數(shù)據(jù)處理的發(fā)展趨勢,1. 多分辨率多遙感平臺并存?？臻g分辨率、時間分辨率及光譜分辨率普遍提高。目前，國際上已擁有十幾種不同用途的地球觀測衛(wèi)星系統(tǒng)，并擁有全色085m、多光譜3330m的多種空間分辨率。隨著遙感應用領域對高分辨率遙感數(shù)據(jù)需求的增加及高新技術自身不斷的發(fā)展，各類遙感分辨率的提高成為普遍發(fā)展趨勢。,8,4 遙感數(shù)據(jù)處理的發(fā)展趨勢,2. 微波遙感、高光譜遙感迅速發(fā)展微波遙感技術是近十幾年發(fā)展起來的具有良好應用前景的主動式探測方法。微波具有穿透性強、不受天氣影響的特性，可全天時、全天候工作。微波遙感采用多極化、多波段及多工作模式，形成多級分辨率影像序列，以提供從粗到細的對地觀測數(shù)據(jù)源。成像雷達、激光雷達等的發(fā)展，越來越引起人們的關注。不斷提高傳感器的性能指標，研制出新型傳感器，開拓新的工作波段，獲取更高質量和精度的遙感數(shù)據(jù)是今后遙感發(fā)展的一個必然趨勢。,9,4 遙感數(shù)據(jù)處理的發(fā)展趨勢,3. 遙感的綜合應用不斷深化目前，遙感技術綜合應用的深度和廣度不斷擴展，表現(xiàn)為從單一信息源分析向包含非遙感數(shù)據(jù)的多源信息的復合分析方向發(fā)展；從定性判讀向信息系統(tǒng)應用模型及專家系統(tǒng)支持下的定量分析發(fā)展；從靜態(tài)研究向多時相的動態(tài)研究發(fā)展。地理信息系統(tǒng)為遙感提供了各種有用的輔助信息和分析手段，提高了遙感信息的識別精度。另外，通過遙感的定量分析，實現(xiàn)了從區(qū)域專題研究向全球綜合研究發(fā)展，從室內的近景攝影測量到大范圍的陸地、海洋信息的采集乃至全球范圍內的環(huán)境變化監(jiān)測。多時相遙感的動態(tài)監(jiān)測，可獲取我國當前城市化過程、耕地面積和生態(tài)環(huán)境變化的基本資料。與此同時，國際上相繼推出了一批高水平的遙感圖像處理商業(yè)軟件包，用以實現(xiàn)遙感的綜合應用。其主要功能包括影像幾何校正與輻射校正、影像增強處理與分析、遙感制圖、地理信息分析、可視化空間建模等。,10,4 遙感數(shù)據(jù)處理的發(fā)展趨勢,4. 商業(yè)遙感時代的到來隨著衛(wèi)星遙感的興起，計算機與通信技術的進步以及各時期軍事情報部門的需要，數(shù)字成像技術有了極大的提高。世界各主要航天大國相繼研制出各種以對地觀測為目的的遙感衛(wèi)星，并逐步向商用化轉移。因此，國際上商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，產業(yè)界特別是私營企業(yè)直接參與或獨立進行遙感衛(wèi)星的研制、發(fā)射和運行，甚至提供端對端的服務，也是目前遙感發(fā)展的一大趨勢。,11,12,通過傳感器裝置得到的數(shù)據(jù)是包含重要信息的原始遙感數(shù)據(jù)，要使這些重要信息能夠服務于實際應用，就必須對這些原始的遙感數(shù)據(jù)進行相應處理，提取各種重要的專題信息，如土地建設情況、植被覆蓋率、農作物產量和水深等等。遙感圖像處理可以采取光學處理和數(shù)字處理兩種方式，而計算機數(shù)字圖像處理由于其可重復性好、便于與GSI結合等特點，目前被廣泛采用。,13,數(shù)字圖像處理的可能形式實際上是無限的，然而，這些通過計算機進行輔助處理的類型可以歸納為以下七種主要類型的一種或幾種: 圖像校正與恢復 圖像增強 圖像分類 數(shù)據(jù)的復合與GIS的綜合 高光譜圖像分析 生物物理建模 圖像傳輸與壓縮,14,圖像校正與恢復,圖像校正和恢復的過程通常稱為圖像的預處理，主要目的在于校正變形的圖像數(shù)據(jù)或低品質的圖像數(shù)據(jù)，以便更加真實地反映其情景。這種類型的處理包括輻射糾正、幾何糾正以及消除數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的噪音而進行的處理。,15,圖像增強,應用于圖像數(shù)據(jù)的增強處理是為了在以后進行的可視化解譯時能有效地顯示或記錄圖像數(shù)據(jù)。通常，圖像增加包括增加圖像的地物特征在視覺上的差異，其目的是為了創(chuàng)建一幅“新的”圖像，以增大用于可視化解譯的信息量，主要處理的手段有: 對比度的詳細過程處理，包括亮度、對比度變化以及直方圖變換等; 圖像數(shù)據(jù)的空間特征處理，包括空間濾波、頻域濾波、卷積、邊界增強和傅立葉變換分析等:低通濾波可以去除圖像中的噪聲，而高通濾波則用于提取一些線性信息，如道路，區(qū)域邊界等。 針對特定遙感圖像數(shù)據(jù)的處理，包括光譜比率、主成分分析(Principal Component Analyst、植被組成以及亮度一色調一飽和度的彩色空間變換等。,16,圖像分類,利用遙感圖像的主要目的是為了提取各種信息，一些特定的變換可以用于提取信息，但是最主要的手段則是通過遙感圖像分類(Classification)。計算機分類的基本原理是計算圖像上每個象元的灰度特征，根據(jù)不同的準則，進行分類。遙感圖像分類有兩類方法，即監(jiān)督分類(Supervised Classification)和非監(jiān)督分類(Unsupervised Classification)，前者需要事先確定各個類別及其勺!l練區(qū)(Training Area)，并計算訓練區(qū)象元灰度統(tǒng)計特征，然后將其它象元歸并到不同類別;后則直接根據(jù)象元灰度特征之間的相似和相異程度進行合并和區(qū)分，形成不同的類別。典型的監(jiān)督分類算法有最小距離法、最大似然法、平行六面體法等:而K一均值聚類屬于非監(jiān)督分類;將人工神經網絡(ANN，Artificial Neural Network)應用于遙感分類，在有些情況下，可以達到較好的分類效果。,17,數(shù)據(jù)的復合與GIS的綜合,數(shù)據(jù)復合的過程是把給定的地理區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)與該區(qū)域的其他相關地理數(shù)據(jù)集相結合(指由同一傳感器或不同傳感器在其他日期拍攝到的圖像數(shù)據(jù))。數(shù)據(jù)合并的目的常常是將遙感數(shù)據(jù)與GIS中其他信息資源相結合。例如，遙感圖像數(shù)據(jù)常常與土壤、地形、物主、行政分區(qū)等輔助信息結合。,18,高光譜圖像分析,高光譜傳感器與其他光學傳感器不同，高光譜傳感器通常生產相鄰的、高分辨率的輻射率光譜，而不是在孤立的、很寬的光譜帶上生產離散的平均輻射率，能夠提供鑒別和測定這些地物相關特征的機會。利用圖像的光譜與參照光譜進行比較是最主要的分析方法。,19,生物物理建模,生物物理建模的目的是把由遙感系統(tǒng)定量記錄的數(shù)字化數(shù)據(jù)和地理測量的生物物理特征及現(xiàn)象聯(lián)系起來。例如，遙感數(shù)據(jù)可用于評估諸如莊稼產量、污染物濃度、水深這樣的變化參數(shù)。,20,圖像傳輸與壓縮,隨著可獲取的遙感圖像數(shù)據(jù)的大量增加，以及從因特網上分發(fā)數(shù)據(jù)的增加，圖像壓縮技術是圖像處理進一步要研究的主題。,21,遙感數(shù)據(jù)處理與分析應用產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟把瞄準國家發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)，針對從遙感數(shù)據(jù)向信息轉化中的共性關鍵技術，提升我國遙感數(shù)據(jù)智能化、自動化、定量化處理與分析應用的自主創(chuàng)新和產業(yè)服務能力，制定遙感數(shù)據(jù)處理與應用的技術規(guī)范與標準，構建自主軟件平臺和試驗驗證平臺，加強產品測試與服務認證，建立規(guī)?；?、網格式的遙感數(shù)據(jù)與產品服務中心, 優(yōu)化整合產業(yè)技術創(chuàng)新鏈，完善創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制，提高自主遙感產品市場占有率, 提升全球視野下的我國遙感應用產業(yè)的核心競爭力，服務于國家和區(qū)域社會經濟發(fā)展，作為聯(lián)盟的核心工作目標。,22,把突破多源多類遙感數(shù)據(jù)的智能融合與分析、定量化反演、規(guī)模化生產、業(yè)務化應用、網格化集成與共享、跨平臺實驗驗證等核心技術；開發(fā)面向多用戶服務的處理分析基礎平臺軟件和專業(yè)應用軟件，集成高精度、自動化的遙感信息產品加工技術，具備對國內外航天、航空等平臺的一體化數(shù)據(jù)應用處理能力，制定數(shù)據(jù)產品與服務系列標準規(guī)范，形成標準化產品生產體系；建立面向多領域應用的業(yè)務化運行系統(tǒng)，構建一站式空間遙感信息服務平臺，形成新的遙感數(shù)據(jù)增值產品服務模式，具備根據(jù)不同用戶的特性和需求，能將遙感數(shù)據(jù)服務流程可拆分、可組配、可定制的按需服務能力，作為聯(lián)盟的主要創(chuàng)新技術。,23,24,