第一讲 色度学基本知识在线视频

大家好

欢迎大家学习遥感数字影像处理

及农业应用这门课程

我是中国农业大学

土地科学与技术学院的苏伟

俗话说 工欲善其事必先利其器

在介绍具体的影像处理方法及其

应用于农业中的农作物种植面积提取

农作物长势监测之前

我们先来学习第二章

遥感数字影像处理基础方面的内容

在本章有关遥感影像处理基础知识的部分

我们将共同学习4个内容

色度学基本知识

遥感影像的级别和数据格式

遥感影像的数字表示

和遥感影像的特征

其中 遥感影像的特征包括

自然特征和人工特征

下面 我们先来学习色度学基本知识

及其在遥感方面的应用

色度学是研究正常人眼睛彩色视觉的

定性 定量规律及其应用的科学领域

色度学是计算机图形学

及影像处理的基础

对任何可见光光谱范围内的光波长

产生与波长相对应颜色的三色值

可直接由实验来测得

也可以由CIE色度图确定

发射一颗新的卫星前

一定要进行传感器的模拟数据分析

模拟数据的生成

就是要考虑色度学的知识

图中表示的是色度图

X轴为红原色的比例

Y轴为绿原色的比例

Z轴为蓝原色的比例

因为表达的是二维图

所以Z轴在当前的图片中没有表达出来

色度图中那条舌形的曲线是光谱线

曲线上各点与可见光波段内的各谱线

一一对应

曲线之内的点代表的颜色是自然色

也就是真实的颜色

可以用RGB三原色光匹配得到

而曲线之外的点

代表的颜色是非自然色

它们是无法用RGB三原色匹配来得到的

色度图中的e是等效白光

e点对应的(R,G,B)为(0.33，0.33，0.33)

任意一种自然色在色度图中的位置

就表明了这种颜色的三要素

亮度 色调和饱和度

光谱线内的某一个点a代表一种自然色

连接ea并向ea的方向延长至舌形曲线交于b点

那么b点所代表的光谱色

就是颜色a的色调

a点的饱和度取决于

a点相对于e点的位置

两点的距离越近 a点的饱和度就越低

位于色度图舌形曲线上的任何点都是饱和的

离开舌形曲线上的点是欠饱和点

等能量点e的饱和度为0

a点的亮度是由Y值决定的

与X值和Z值无关

Y值越大 则证明a的亮度值越高

反之 则证明a的亮度值越低

再来看一下互补色

反向延长ea 交曲线于c点

那么c b两色光相加就可以得到白光

所以c b两色是互补色

在光谱线内任何一条过e点直线

与光谱线相交的两点都是互补色

最后一个内容是刚辨色差

图中舌形曲线内划出了4个椭圆圈

分别示意性地表示我们人的眼睛对于

红色 蓝色 绿色和黄色的刚辨色差范围

意思是说在这一范围内

RGB三原色光的组合

我们人的眼睛是区分不出颜色的差异的

从图中我们可以看出

人的眼睛对于绿色的分辨能力最差

正由于这一点

遥感影像经过处理后颜色为绿色的

并不一定是真正的绿色植被

色度学的知识有助于我们了解

遥感影像的彩色合成方案

遥感影像彩色合成包括伪彩色合成

真彩色合成和假彩色合成

下面 我们来看一下这三种合成方案

首先来看一下伪彩色合成

这种合成方案

是把单波段灰度影像中的不同的灰度级

按照特定的函数关系变换成彩色

然后进行彩色影像显示方法

主要是通过密度分割法来实现

第二种是真彩色合成 也就是说

在彩色合成中选择的波段的波长

与红 绿 蓝的波长是相同或者是相近的

因此得到的影像颜色与真彩色

是近似的这种合成方式

比如说 我们将Landsat TM影像的3 2 1波段

分别赋予红 绿 蓝三色

由于赋予的颜色与原波段的颜色相同

因此我们可以得到近似的真彩色影像

第三种叫假彩色合成

这种是最常用的一种合成方法

对于多波段的遥感影像来说

我们选取其中的任意3个波段

分别赋予红 绿 蓝三种颜色

也就是说可在屏幕上合成彩色影像

但所合成的彩色影像

并不表示地物真实的颜色

假彩色合成选用的波段

应该是以地物的光谱特征为出发点

不同的波段合成方案

用来突出不同的地物信息

这是将一景覆盖北京市绝大范围内的

Landsat 7 TM影像的第4波段

伪彩色合成的例子

这是同样一景覆盖北京市绝大范围的

Landsat 7影像的真彩色合成的例子

从图中我们可以看出

城区的西部和北部是大片的林区

影像中还有一些薄云存在

这是该景影像以(7,4,2)波段组合

显示的假彩色合成的效果

与真彩色合成的效果相比

植被是绿色的

不同覆盖度的植被可以区别开来

建筑物 道路等不透水层是粉色的或紫色的

水体是黑色或者深蓝色 云是白色的

在影像中也非常明显