最新南师大遥感数字图像处理复习题.docx

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最新南师大遥感数字图像处理复习题

一、名词解释 

1.数字图像

2.遥感数字图像

3.像素

4.遥感数字图像处理

5.频率域

二、简答

1.遥感数字图像与照片的区别

2.怎样理解图像处理的两个观点

3.遥感数字图像处理需要掌握哪些基本知识

三、填空

1.遥感数字图像处理的主要内容包括（）、（）、（）。

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（）和（）。

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、（）、（）、（）和（）、操作台。

4.在计算机中，基本的度量单位是（）。

存储一幅1024字节的8位图像需要（）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（）的存储空间，

5.常用的遥感图像处理系统有（）、（）、（）、（）。

答案一、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（digitalimage）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.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.遥感数字图像与照片的区别有：

（1）照片来自于模拟方式，是通过摄影系统产生的；而遥感数字图像来自于数字方式，通过扫描和数码相机产生；

（2）照片没有像素，没有行列结构，没有扫描行；遥感数字图像中的基本构成单位就是像素，具有行和列，可能会观察到扫描行；（3）照片中0表示没有数据；遥感数字图像中0是数值，不表示没有数据；（4）照片中任何点都没有编号；遥感数字图像中每个点都有确定的数字编号；（5）照片的摄影受到电磁波谱的成像范围限制；遥感数字图像可以使电磁波谱的任意范围（6）一旦获取了照片，它的颜色就是确定的；遥感数字图像中颜色没有特定的规划，在处理过程中可以根据需要通过合成产生；（7）照片只具有红、绿、蓝三个通道；遥感数字图像有多个波段。

2.当前，对于数字图像处理存在两种观点：

离散方法的观点和连续方法的观点。

（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。

3.遥感数字图像处理需要掌握以下几方面的基本知识：

（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.图像增强、图像校正、信息提取

2.辐射校正、几何纠正

3.数字化器、大容量存储器、显示器、输出设备

4.比特（位）、1MB、200MB

ERDASIMAGINE遥感图像处理系统、ENVI遥感图像处理系统、PCIGeomatica遥感图像处理系统、ERMapper遥感图像处理系统

名词解释

1.电磁波谱

2.辐射分辨率

3.空间分辨率

4.图像分辨率

5.图像采样

二、简答

1.传感器分辨率的主要指标有哪些，各有什么意义

2.什么是图像的采样和量化？

量化级别有什么意义

3.当前常用的传感器有哪些

4.遥感图像的主要类型有哪些？

各有什么特点

5.遥感数字图像产品有哪些数据级别

6.什么是遥感图像的元数据，包括哪些主要的参数

7.通用的遥感数据存储格式有哪三种

8.HDF图像格式的优点是什么

9.GeoTIFF图像格式的特点是什么

10.怎么计算图像文件的大小

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（）、（）、（）、（）、（）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（）和（）两类，按数据的记录方式，传感器可分为（）和（）两大类。

3.光学－机械扫描仪和多光谱扫描仪靠一个平面反射镜的旋转或摆动对地面作（）（在垂直于飞行方向的直线上扫描），获得地面舷向一条细带的信息，然后再通过飞行器的向前飞行产生（）（在飞行方向上扫描），由这两个方向的扫描便可得一定宽度的地面条带的信息，经过扫描仪内部的处理，在终端可形成一幅反映这个地面条带的影像。

4.固体扫描仪（CCD扫描仪）的成像是（）扫描成像，它省去了复杂的光学机械，有超小型、（）、功率损耗低、寿命长、简单可靠、（）的特点。

5.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（）之间；可见光传感器的探测波段在（）之间；红外传感器的探测波段在（）之间；微波传感器的探测波段在（）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。

6.辐射分辨率在可见、近红外波段用（）表示，在热红外波段用（）、最小可探测温差和最小可分辨温差表示。

7.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：

（）和（）。

8.一幅数字图像为8位量化，量化后的像素灰度级取值范围是（）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（）字节。

9.根据（）不同，遥感图像可以划分为不相干图像和相干图像。

10.（）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。

11.遥感图像数据中的2级产品经过了系统级的（），即利用（）等参数、以及地面系统中的有关参数对原始数据进行处理。

12.遥感图像数据中的3级产品：

经过了（），即利用（）对图像进行了校正，使之具有了更精确的地理坐标信息。

13.LANDSAT,SPOT等图像的元数据中包括了（）、（）、（）、（）、（）等。

14.设图像数据为N列，M行，K个波段。

（）数据排列遵循以下规律：

第一行第一波段，第一行第二波段，第一行第K波段，…，第m行第一波段，第m行第二波段，…，第m行第K波段。

（）数据排列遵循以下规律：

第一波段为第一块，第二波段为第二块，…，第K波段为第K块。

每个波段块中，像素按行列顺序存储。

15.ENVI和ERMapper遥感软件使用（）格式保存图像数据。

16.一个HDF文件应包括一个（）、一个或多个（）、若干个数据对象（DataObject）。

17.GeoTIFF目前支持三种坐标空间：

（）、设备空间（DeviceSpace）和（）。

18.经过几何纠正后，图像文件坐标用地图坐标来表示，按照选用的投影和坐标系不同，表示方法不同。

以我国常用的高斯－克吕格投影为例，地图坐标使用（）表示，单位为（）。

最小值在（），且不为0。

19.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（）。

20.标记图像文件格式TIFF（TagImageFileFormat）是Mac中广泛使用的图像格式，它由Aldus和微软联合开发，它的特点是（）、（）。

答案一、名词解释

1.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。

5.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。

二、简答1.　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.　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：

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、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.　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.　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.　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.　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（bandsequential）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（bandinterleavedbyline）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。

　　BIP（bandinterleavedbyPixel）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.　HDF（HierarchyDataFormat，层次数据格式）数据格式主要用来存储由不同计算机平台产生的各种类型科学数据，适用于多种计算机平台，易于扩展。

它的主要目的是帮助NCSA的科学家在不同计算机平台上实现数据共享和互操作。

HDF数据结构综合管理2D、3D、矢量、属性、文本等多种信息，能够帮助人们摆脱不同数据格式之间相互转换的繁琐，而将更多的时间和精力用于数据分析。

HDF能够存储不同种类的科学数据，包括图像、多维数组、指针及文本数据。

HDF格式还提供命令方式，分析现存HDF文件的结构，并即时显示图像内容。

科学家可以用这种标准数据格式快速熟悉文件结构，并能立即着手对数据文件进行管理和分析。

　　HDF文件格式的优势在于：

1）独立于操作平台的可移植性；2）超文本；3）自我描述性；4）可扩展性。

9.　GeoTIFF利用了TIFF的可扩展性，在其基础上加了一系列标志地理信息的标签（Tag），来描述卫星成像系统、航空摄影、地图信息和DEM等。

GeoTIFF设计使得标准的地图坐标系定义可以随意存储为单一的注册标签。

GeoTIFF也支持非标准坐标系的描述，为了在不同的坐标系间转换，可以通过使用3~4个另设的TIFF标签来实现。

然而，为了在各种不同的客户端和GeoTIFF提供者间正确交换，最好要建立一个通用的系统来描述地图投影。

　　GeoTIFF描述地理信息条理清晰、结构严谨，而且容易实现与其他遥感影像格式的转换，因此，GeoTIFF图像格式应用十分广泛，绝大多数遥感和GIS软件都支持读写GeoTIFF格式的图像，比如ArcGIS，ERDASIMAGINE和ENVI等。

在图像处理中，将经过几何纠正的图像保存为GEOTIFF，可以方便的在GIS软件中打开，并与已有的矢量图进行叠加显示。

10.  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

2.主动方式、被动方式、成像方式、非成像方式

3.舷向扫描、航向扫描

4.推扫式、速度快、动态范围宽

5.50nm~380nm、380nm~760nm、760nm~1.0×106nm、1.0×106nm~1.0×109nm

6.噪声等效反射率、噪声等效温差

7.采样、量化

8.0-255、360000

9.传感器选用的波长范围

10.高光谱图像

11.几何校正、卫星的轨道和姿态

12.几何精校正、地面控制点

13.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

14.BIL、BSQ

15.BSQ

16.文件头（FileHeader）、描述块（DataDescriptorBlock）

17.栅格空间（RasterSpace）、模型空间（ModelSpace）

18.直角坐标系、米、左下角

19.280000字节

20.图像格式复杂、存贮信息多

名词解释

1.遥感图像模型

2.直方图

3.窗口

4.滤波

5.纹理

二、简答

1.遥感图像模型是什么，有什么意义？

2.遥感图像怎么数字表示？

3.图像的统计特征有什么作用？

4.图像直方图有怎样的性质？

5.如何根据图像直方图判断图像质量？

6.窗口和邻域有什么区别？

7.什么是卷积运算？

8.什么是滤波？

9.什么是纹理？

包括哪些基本类型？

10.自相关函数如何用于图像的识别？

三、填空

1.遥感图像可以表示为某一时刻，在不同波长和不同极化（偏振）方向上所收集到的位于坐标（）的目标物的电磁波辐射能量：

式中，为（）；是黑体的（）；为（）；表示（），主要用于微波成像；代表波长；为成像时间。

2.在同一地区的随（）、（）和（）不同而获得的多个图像的组合，叫做多源图像。

3.遥感图像处理后产生的图像函数具有（），（），（），（）的特点。

4.在图像处理中，为了便于问题的分析，需要用数学方式来表示图像。

表示图像的基本方法有两类，即（）与（）。

5.图像的确定性表示形式有（）和（）。

6.单波段图像的统计特征有，反映像素值（）统计

答案一、名词解释

1.遥感图像模型：

传感器探测地物电磁波辐射能量所得到的遥感图像从理论角度归纳出的一个具有普遍意义的模型。

2.直方图：

对于数字图像来说，直方图实际就是图像灰度值的概率密度函数的离散化图形。

3.窗口：

对于图像中的任一像素（x,y），以此为中心，按上下左右对称所设定的像素范围，称为窗口。

4.滤波：

滤波是把某种信号处理成为另一种信号的过程。

5.纹理：

纹理通常被定义为图像的某种局部性质,或是对局部区域中像素之间关系的一种度量。

二、简答1.　遥感图像模型是传感器探测地物电磁波辐射能量所得到的遥感图像从理论角度归纳出的一个具有普遍意义的模型。

　　遥感图像模型从理论上对遥感图像的意义进行了解释。

单波段图像可以表述为一个函数。

适应于不同的需要，在数学方式上遥感数字图像有确定性表示和统计性表示。

统计特征是遥感图像的基本特征，通过多波段统计特征的分析和纹理分析，可以快速地提取图像中的有效信息。

2.　表示图像的基本方法有两类，即确定的与统计的。

确定的表示法是写出图像函数表达式，对于数字图像，则表示成矩阵或向量形式。

统计的表示法则是用一种平均特征来表示图像。

3.　对于单波段图像而言，统计特征反映像素值平均信息，反映像素值变化信息。

遥感图像处理往往是多波段数据的处理，处理中不仅要考虑单个波段图像的统计特征，也要考虑波段间存在的关联，多波段图像之间的统计特征不仅是图像分析的重要参数，而且也是图像合成方案的主要依据之一。

4.　直方图反映了图像中的灰度分布规律；任何一幅特定的图像都有唯一的直方图与之对应，但不同的图像可以有相同的直方图；如果一幅图像仅包括两个不相连的区域，并且每个区域的直方图已知，则整幅图像的直方图是这两个区域的直方图之和；由于遥感图像数据的随机性，一般情况下，遥感图像数据与自然界的其它现象一样，服从或接近于正态分布。

5.　根据直方图的形态可以大致推断图像的反差，然后可通过有目的地改变直方图形态来改善图像的对比度。

　　一般来说，如果图像的直方图形态接近正态分布，则这样的图像反差适中；如果直方图峰值位置偏向灰度值大的一边，图像偏亮；如果峰值位置偏向灰度值小的一边，图像偏暗；峰值变化过陡、过窄，则说明图像的灰度值过于集中，反差小。

6.　对于图像中的任一像素（x,y），以此为中心，按上下左右对称所设定的像素范围，称为窗口。

窗口多为矩形，行列数为奇数，并按照行数x列数的方式来命名。

例如，3x3窗口，5x5窗口等。

3x3表示由3行和3列像素构成的矩形范围。

中心像素周围的行列称为该像素的邻域。

邻域按照与中心像素相邻的行列总数来命名。

例如，对于3x3窗口而言，如果考虑中心像素周围的所有像素，那么相邻的总的行列数为8，称为8－邻域。

如果认为上下左右的像素是相邻像素，那么总的行列数为4，则称为4－邻域。

7.    卷积是空间域上针对特定窗口进行的运算，是图像平滑、锐化中使用的基本的计算方法。

　　设窗口大小为m×n，（i,j）是中心像素，f（x,y）是图像像素值，g（i,j）是运算结果，

是窗口模板（或称为卷积核，kernel），那么，卷积计算的公式为：

对于整个图像，从左上角开始，由左到右、由上到下按照窗口大小顺序进行遍历，即可完成整个图像的卷积计算。

对于图像边缘，由于无法满足窗口对中心像素的要求，其窗口外部的像素值可以用如下任意一种方法来处理：

1）设为0值；2）按对称原则从图像中取值；3）保留原值，不进行计算。

8.　狭义地说，滤波是指改变信号中各个频率分量的相对大小、或者分离出来加以抑制、甚至全部滤除某些频率分量的过程。

广义地说，滤波是把某种信号处理成为另一种信号的过程。

从计算上来看，滤波

是频率函数

与信号

的频谱

之间的相乘计算：

9.　纹理通常被定义为图像的某种局部性质,或是对局部区域中像素之间关系的一种度量。

通常认为，纹理是由纹理基元按某种确定性的规律或只是按某种统计规律重复排列组成的。

纹理可分为人工纹理和自然纹理。

10.　首先计算典型地物的自相关函数，然后计算图像的自相关函数，并与计算的典型地物的自相关函数的结果进行比较，如果相近，则归于一类。

三、填空

1.目标的反射率；电磁波发射能力；入射的辐射量；极化方向

2.时间；波段；极化方向

3.连续性；定义域的限定性；函数值的限定性；函数值物理意义的明确性

4.确定的；统计的

5.矩阵；向量

6.平均信息；均值；中值；变化信息；方差；变差

7.适中；偏亮；偏暗；小

8.协方差；相关系数；高

9.窗口；邻域

10.图像像素值；运算结果；窗口模板

11.频率函数；信号的频谱

12.人工纹理；自然纹理

13.统计方法；结构方法

14.粗细度；方向性；对比度

15.自相关函数、灰度共生矩阵、灰度级行程长、滤波模板、随机模型（Markov随机场模型、Gibbs随机场模型）、分形模型等

16.粗糙程度

17.快；自相关函数值

18.典型地物的自相关函数；图像的自相关函数

19.纹理识别；图像分割

20.越小；增大

名词解释

1.灰色梯尺

2.伪彩色合成

3.真彩色合成

4.密度分割法

5.直方图均衡化

二、简答

1.图像增强的意义？

2.为什么要进行数字图像的显示？

显示的值与存储的值相同吗？

二者什么关系？

3.常用的颜色模型有哪些，各有什么特点？

4.图像处理对显示设备有什么要求？

5.为什么要进行彩