考试遥感数字图像处理理论考试复习题（答案）

第一章

一、名词解释

1. 数字图像: 指用计算机存储和处理的图像，是一种空间坐标和灰度均不连续的、用离散数学表示的图像。

2. 遥感数字图像: 是以数字形式表述的遥感图像。不同的地物能够反射或辐射不同波长的电磁波，利用这种特性，遥感系统可以产生不同的遥感数字图像。

3. 像素: 数字图像最基本的单位是像素，像素是A/D转换中的取样点，是计算机图像处理的最小单元；每个像素具有特定的空间位置和属性特征 4. 遥感数字图像处理: 遥感数字图像处理是通过计算机图像处理系统对遥感图像中的像素进行的系列操作过程。 5. 频率域: 频率域基于傅里叶变换，频率域的图像处理是对傅里叶变换后产生的反映频率信息的图像进行处理。 二、简答

1. 怎样理解图像处理的两个观点：离散方法的观点和连续方法的观点

答：（1）离散方法的观点认为，一幅图像的存储和表示均为数字形式，数字是离散的，因此，使用离散方法进行图像处理才是合理的。与该方法相关的一个概念是空间域。空间域图像处理以图像平面本身为参考，直接对图像中的像素进行处理。

（2）连续方法的观点认为，我们感兴趣的图像通常源自物理世界，它们服从可用连续数学描述的规律，因此具有连续性，应该使用连续数学方法进行图像处理。与该方法相关的一个主要概念是频率域。频率域基于傅里叶变换，频率域的图像处理是对傅里叶变换后产生的反映频率信息的图像进行处理。完成频率域图像处理后，往往要变换回到空间域进行图像的显示和对比。 2. 遥感数字图像处理需要掌握哪些基本知识：

答：（1）物理学中电磁辐射、光学和电子光学等方面的基本知识；

（2）地理学知识是有效利用遥感图像处理技术，认识地球客观世界的基本条件；

（3）遥感数字图像处理是信息处理的主要组成部分，只有掌握了信息论的基础和方法，才能保证遥感数字图像处理工作在正确的理论指导下进行；

（4）计算机技术和地理信息系统的理论和知识。 三、填空

1. 遥感数字图像处理的主要内容包括（图像增强）、（图像校正）、（信息提取）。

2. 图像校正也称图像恢复、图像复原，校正的方法除了图像增强中的一些方法外，主要包括（辐射校正）和（几何纠正）。

3. 遥感数字图像处理系统包括硬件系统和软件系统两大部分，其中硬件系统主要由计算机、（数字化器）、（大容量存储器）、（显示器）和（输出设备）、操作台。

4. 在计算机中，基本的度量单位是（比特(位)）。存储一幅1024字节的8位图像需要（1MB）的存储空间。一景正常的包括7个波段的LANDSAT5的TM图像文件，至少占用（200MB）的存储空间。

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5. 常用的遥感图像处理系统有（ERDAS IMAGINE遥感图像处理系统）、（ENVI遥感图像处理系统）、（PCI Geomatica遥感图像处理系统）、（ER Mapper遥感图像处理系统）。

第二章

一、 名词解释

1. 电磁波谱：将各种电磁波按其波长（或频率）的大小依次排列所构成的图谱。

2. 辐射分辨率：辐射分辨率是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的能力。 3. 空间分辨率：空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，即传感器能把两个目标物作为清晰的实体记录下来的两个目标物之间最小的距离。 4. 图像分辨率：图像分辨率指的是图像上的点被映射或指定到给定的空间里的数量（通常是以英寸、厘米、像素为单位），是图像中的最小可分辨距离。 二、 简答

1. 传感器分辨率的主要指标有哪些，各有什么意义

答：传感器分辨率指标主要有四个：辐射分辨率、光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率。

辐射分辨率是传感器区分反射或发射的电磁波辐射强度差异的能力。高的辐射分辨率可以区分信号强度中的微小差异。

光谱分辨率是传感器记录的电磁波谱中特定的波长范围和数量。波长范围越窄，光谱分辨率越高。波段数越多，光谱分辨率越高。

空间分辨率是指遥感图像上能够详细区分的最小单元的尺寸或大小，即传感器能把两个目标物作为清晰的实体记录下来的两个目标物之间最小的距离。它是表征图像分辨地面目标细节能力的指标。环境变化的空间尺度不同，需要采用空间分辨率不同的遥感图像。

对同一目标进行重复探测时，相邻两次探测的时间间隔称为时间分辨率。不同时间的遥感图像能提供地物动态变化的信息，可用来对地物变化进行监测，也可以为某些专题要素的精确分类提供附加信息。

2. 什么是图像的采样和量化？量化级别有什么意义

答：将空间上连续的图像变换成离散点（即像素）的操作称为采样。采样时，连续的图像空间被划分为网格，并对各个网格内的辐射值进行测量。通过采样，才能将连续的图像转换为离散的图像，供计算机进行数字图像处理。

采样后图像被分割成空间上离散的像素，但其灰度值没有改变。量化是将像素灰度值转换成整数灰度级的过程。

采样影响着图像细节的再现程度，间隔越大，细节损失越多，图像的棋盘化效果越明显。量化影响着图像细节的可分辨程度，量化位数越高，细节的可分辨程度越高；保持图像大小不变，降低量化位数减少了灰度级会导致假的轮廓。 3. 当前常用的传感器有哪些 答：当前常用的传感器有：资源卫星的专题制图仪TM、增强型专题制图仪ETM+、高分辨率几何成像仪HGR、高分辨率立体成像系统HRS、植被传感器VEGETATION、

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高级空间热辐射热反射探测器、中等高分辨率成像光谱辐射仪MODIS、甚高分辨率辐射仪AVHRR、艾克诺斯IKONOS2、快鸟QuickBird、海岸带影色扫描仪CZCS、海洋宽视场观测传感器SeaWIFS。

4. 遥感图像的主要类型有哪些？各有什么特点 答：根据传感器选用的波长范围不同，遥感图像可以划分为不相干图像和相干图像。前者为光学遥感所产生的图像，通过自然光源或者通过非相干辐射源得到，包括多光谱图像、高光谱图像和高空间分辨率图像，在该类图像中，像素记录的是各个相关物体发射的辐射能量之和；后者则是指微波遥感所产生的图像，图像中像素的值是一些相关物体辐射的复振幅总和。

根据传感器的空间分辨率不同，遥感图像分为高空间分辨率图像、中空间分辨率图像、低空间分辨率图像。

高空间分辨率图像：空间分辨率小于10米。常用的传感器有SPOT，快鸟和IKNOS等。这些传感器往往具有较高的重访周期（数天），能够反映明确的地物几何信息，适用于对特定地区进行定点监测，当前主要应用于数字城市和工程制图。

中空间分辨率图像：空间分辨率10－100米。例如ASTER, TM等。重访周期为数周。具有较多的光谱信息，便于进行土地利用和土地覆盖、资源、地表景观等方面的研究。

低空间分辨率图像：空间分辨率大于100米。例如NOAA，MODIS等。这些传感器往往具有较高的重访周期（数小时），适用于进行大范围的环境遥感监测，例如洪水、火灾、云和沙尘暴等。

5. 遥感数字图像产品有哪些数据级别

答：根据中国科学院遥感卫星地面站的资料，遥感图像数据级别划分如下： （1）0级产品：未经过任何校正的原始图像数据； （2）1级产品：经过了初步辐射校正的图像数据；

（3）2级产品：经过了系统级的几何校正，即利用卫星的轨道和姿态等参数、以及地面系统中的有关参数对原始数据进行几何校正。产品的几何精度由这些参数和处理模型决定； （4）3级产品：经过了几何精校正，即利用地面控制点对图像进行了校正，使之具有了更精确的地理坐标信息。产品的几何精度要求在亚像素量级上。 6. 什么是遥感图像的元数据，包括哪些主要的参数

答：元数据是关于图像数据特征的表述，是关于数据的数据。元数据描述了与图像获取有关的参数和获取后所进行的后处理。例如，LANDSAT,SPOT等图像的元数据中包括了图像获取的日期和时间、投影参数、几何纠正精度、图像分辨率、辐射校正参数等。

7. 通用的遥感数据存储格式有哪三种

答：遥感图像包括多个波段，有多种存储格式，但基本的通用格式有三种，即BSQ、BIL和BIP格式。

BSQ(band sequential)是像素按波段顺序依次排列的数据格式。即先按照波段顺序分块排列，在每个波段块内，再按照行列顺序排列。同一波段的像素保存在一个块中，这保证了像素空间位置的连续性。

BIL(band interleaved by line)格式中，像素先以行为单位分块，在每个块内，按照波段顺序排列像素。同一行不同波段的数据保存在一个数据块中。像素的空间位置在列的方向上是连续的。

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BIP(band interleaved by Pixel)格式中，以像素为核心，像素的各个波段数据保存在一起，打破了像素空间位置的连续性。保持行的顺序不变，在列的方向上按列分块，每个块内为当前像素不同波段的像素值。 8. 怎么计算图像文件的大小

答：图像文件的大小（字节）按照下面的公式计算：

图像行数x图像列数x每个像素的字节数x波段数x辅助参数

其中，辅助参数一般为1。一些系统如ERDAS，在图像文件中加入了图像金字塔索引等信息，该值为1.4。每个像素的字节数与存储有关，8位数为1个字节。以8位量化产生的图像，每个像素值为0－255，占用一个字节。16位数占用两个字节，以此类推。 三、 填空

1. 遥感系统是一个从地面到空中直至空间，从信息收集、存贮、传输处理到分析判读、应用的技术体系，主要包括（遥感试验）、（信息获取（传感器、遥感平台））、（信息传输）、（信息处理）、（信息应用）等五部分。

2. 按工作方式是否具有人工辐射源，传感器可分为（主动方式）和（被动方式）两类，按数据的记录方式，传感器可分为（成像方式）和（非成像方式）两大类。

3. 按使用的工作波段，可分为紫外、可见光、红外、微波、多波段等传感器。紫外传感器的探测波段在（50nm~380nm）之间；可见光传感器的探测波段在（380nm~760nm）之间；红外传感器的探测波段在（760nm~1.0×106nm）之间；微波传感器的探测波段在（1.0×106nm~1.0×109nm）之间；多波段传感器使用的波段在可见光波段和红外波段范围内，由若干个窄波段组成。

4. 辐射分辨率在可见、近红外波段用（噪声等效反射率）表示，在热红外波段用（噪声等效温差）、最小可探测温差和最小可分辨温差表示。

5. 通过成像方式获取的图像是连续的，无法直接进行计算机处理。此外，有些遥感图像是通过摄影方式获取的，保存在胶片上。只有对这些获取的图像（或模拟图像）进行数字化后，才能产生数字图像。数字化包括两个过程：（采样）和（量化）。

6. 一幅数字图像为8位量化，量化后的像素灰度级取值范围是（0-255）的整数。设该数字图像为600行600列，则图像所需要的存储空间为（360000）字节。

7. （高光谱图像）图像，每个采样位置具有几十甚至几百个波段，远远超出人眼的分辨能力，具有很高的地物识别能力，适合于进行地物的遥感反演研究。 8. 遥感图像数据中的2级产品经过了系统级的（几何校正），即利用（卫星的轨道和姿态）等参数、以及地面系统中的有关参数对原始数据进行处理。 9. 遥感图像数据中的3级产品：经过了（几何精校正），即利用（地面控制点）对图像进行了校正，使之具有了更精确的地理坐标信息。

10. LANDSAT,SPOT等图像的元数据中包括了（图像获取的日期和时间）、（投影参数）、（几何纠正精度）、（图像分辨率）、（辐射校正参数）等。 11. ENVI和ER Mapper遥感软件使用（BSQ）格式保存图像数据。

12. 设有图像文件为200行，200列，8位量化，共7个波段，辅助参数为1，则该图像文件的大小为（280000字节）。

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