遥感数字图像处理教学大纲

1《遥感数字图像处理》课程教学大纲大纲制订人：李畅大纲审定人：制订日期：2016.07一、课程基本信息课程名称：遥感数字图像处理课程代码：44814005编写人：李畅总学时数：60学时（讲课学时：40；上机学时：20）任课教师：李畅开课单位：城市与环境科学学院课程性质：专业主干课程先修课程：《遥感概论》、《地图学》使用教材：汤国安，张友顺，刘咏梅，谢元礼主编.《遥感数字图像处理》，科学出版社，2004教学拓展资源：参与相关项目；网络课程；云平台二、课程教学目的遥感数字图像处理是一门专业基础课，是以理论联系实践为主，注重运用，重视上机实践的一门课程。本课程主要教学目的是使学生了解和掌握遥感信息处理的基本知识、方法、基本技能和发展动态，初步掌握应用遥感信息处理技术分析和解决实际问题的能力。通过理论学习、上机实践等环节，进一步增强学生对本课程的理解，并在此基础上使学生进一步掌握遥感图像成像的基本原理、基本理论和这些理论在遥感图像处理中的应用，掌握遥感数字图像处理的基本方法，能够熟练使用常用的遥感数字图像处理软件（ERDAS、ENVI等）进行图像处理。三、本课程的重、难点1）遥感图像的预处理；2）遥感图像增强处理的基本原理、基本方法；根据图像自身特点选择图像增强方式；3）利用监督分类和非监督分类实现遥感图像计算机分类，掌握监督分类和非监督分类的区别和具体操作的方法；监督分类训练区的选择和图像后处理方法；4）根据对图像的理解，利用图像计算机分类处理方法实现遥感图像分类。四、学习方法指导1）在学习过程中注重理论和实践相结合。用相关理论指导上机实践；在上机实践中2更形象生动地体会理论知识。2）组建遥感兴趣小组，课外可就一些研究性的课题进行深入探讨研究。五、课程教学基本内容及课时分配和教学环节安排第一章绪论（2课时讲授作业）【知识点提示】数字图像、数字图像处理的基本概念；遥感数字图像处理的任务和作用及发展史；遥感数字图像储存格式；常用的处理软件有哪些；课程开设目的与要求【重、难点提示】数字图像概念；数字图像处理包括哪些内容；遥感数字图像处理与数字图像处理的联系与区别。第一节遥感数字图像一、图像与遥感数字图像的概念二、遥感图像的获取三、遥感图像的数字化四、遥感数字图像的基本特点与类型五、多波段遥感数字图像的数据格式第二节遥感数字图像处理的基本概念一、遥感数字图像处理二、遥感数字图像处理的内容三、遥感数字图像处理的特点四、遥感数字图像处理的应用第三节遥感数字图像处理系统一、遥感数字图像处理的硬件系统二、遥感数字图像处理的软件系统三、几种遥感数字图像处理系统介绍第四节遥感数字图像处理的发展及与其他学科的关系一、遥感数字图像处理技术的发展二、遥感数字图像处理与其他学科的关系第二章遥感数字图像处理的数学基础（4课时讲授作业）【知识点提示】向量的线性相关性、傅立叶级数、傅立叶积分、傅立叶变换、傅立叶变换的基本性质、快速傅立叶变换、卷积定理【重、难点提示】掌握遥感数字图像处理中常用的数学知识第一节向量与矩阵一、n维向量二、向量的线性相关性三、矩阵的概念3四、矩阵的运算五、矩阵的求逆六、特征值和特征向量七、矩阵的迹与直积第二节随机变量及其分布一、随机变量二、数学期望三、方差四、协方差和相关系数五、协方差矩阵第三节常用函数的介绍一、矩形函数二、阶跃函数三、三角函数四、δ函数五、梳状函数六、高斯函数七、sinc函数第四节傅里叶变换一、傅里叶级数二、傅里叶积分三、傅里叶变换四、傅里叶变换的基本性质五、离散函数的傅里叶变换〔DFT)六、快速傅里叶变换(FFT)第五节卷积与相关函数一、一维卷积的定义二、一维卷积的运算三、一维卷积的性质四、卷积定理五、二维卷积六、相关函数第三章遥感数字图像的几何处理（10课时讲授实验作业）【知识点提示】遥感图像的几何变形误差的影响因素、遥感数字影像几何纠正的一般过程中心投影构像原理、空间直角变换、中心投影构像方程、中心投影的数字正射纠正、多中心投影构像的几何纠正。4【重、难点提示】遥感数字图像几何矫正原理与方法。第一节遥感数字图像几何处理概述一、遥感图像的几何变形误差的影响因素二、遥感数字影像几何纠正的一般过程第二节中心投影构像的几何纠正一、中心投影构像原理二、空间直角变换三、中心投影构像方程四、中心投影的数字正射纠正第三节多中心投影数字图像几何纠正一、CCD直线阵列推扫式传感器的构像方程二、全景摄影机的构像原理与构像方程三、红外和多光谱扫描仪的构像原理与构像方程四、多中心投影构像的几何纠正第四节侧视雷达图像的几何纠正一、侧视雷达图像的几何特点二、合成孔径侧视雷达(SAR)的构像方程三、合成孔径侧视雷达图像的几何处理第四章遥感图像的辐射校正（8课时讲授实验作业）【知识点提示】辐射校正的含义、辐射误差产生的原因、辐射校正的目的、因传感器的灵敏度特性引起的辐射误差校正、因大气影响引起的辐射误差校正、因太阳辐射引起的辐射误差校正。【重、难点提示】遥感图像的辐射失真原理和校正方法。第一节辐射校正概述一、辐射校正的含义二、辐射传输方程三、辐射误差产生的原因四、辐射校正的目的第二节辐射误差校正的原理与方法一、因传感器的灵敏度特性引起的辐射误差校正二、因大气影响引起的辐射误差校正三、因太阳辐射引起的辐射误差校正四、其他辐射误差校正第三节合成孔径侧视雷达(SAR}数据的辐射校正处理技术一、SAR辐射校正的含义与辐射误差源5二、SAR辐射误差校正方法第四节遥感卫星辐射校正场概述一、辐射校正场的国外发展概况二、建立辐射校正场的目的三、传感器辐射校正的基本原理与方法四、我国的辐射校正场第五章遥感数字图像增强处理（12课时讲授实验作业）【知识点提示】线性变换、卷积运算、快速傅立叶变换、伪彩色增强、假彩色增强、频率域平滑、频率域锐化、多光谱空间、K-L变换。【重、难点提示】掌握提高图像对比度、消除边缘和噪声，平滑图像；突出边缘或线状地物，锐化图像；合成彩色图像；压缩图像数据量，突出主要信息等方法。采用各种增强方法对遥感数字图像进行增强处理。第一节辐射增强一、直方图二、线性变换三、非线性变换四、其他非线性变换第二节空间增强一、邻域处理二、卷积运算三、平滑四、锐化第三节频率域增强一、快速傅里叶变换二、频率域平滑三、频率域锐化四、同态滤波第四节彩色增强一、伪彩色增强二、假彩色增强三、彩色变换第五节图像运算一、加法运算二、差值运算三、比值运算6四、植被指数五、图像复合第六节多光谱增强一、多光谱空间二、K-L变换三、K-T变换第六章遥感图像的计算机分类（8课时讲授实验作业）【知识点提示】遥感图像的计算机分类基本原理、遥感图像的计算机分类一般过程、监督分类、距离判别函数、最大似然判别函数【重、难点提示】遥感图像的计算机分类。第一节遥感图像的计算机分类的一般原理一、概述二、计算机分类的基本原理三、计算机分类处理的一般过程第二节判别函数一、距离判别函数二、最大似然法判别函数第三节非监督分类一、初始类别参数的选定二、ISODATA法三、K-Mean算法四、应用举例第四节监督分类一、训练区的选择二、判别分析分类三、检验四、应用实例第五节光谱特征分类中的辅助处理技术一、上下文分析方法二、基于地形信息的计算机分类处理三、辅以纹理特征的光谱特征分类法第六节计算机分类新方法一、神经网络分类器二、基于小波神经网络遥感图像分类三、模糊聚类法7四、树分类器五、专家系统方法的应用第七节雷达遥感图像分类新方法第七章遥感数字图像分析方法（8课时讲授实验作业）【知识点提示】一般分析方法、地形分析方法【重、难点提示】掌握遥感数字图像分析的机理与方法；能够利用遥感处理软件综合分析遥感数字图像。第一节一般分析方法一、邻域分析二、查找分析三、指标分析四、叠加分析五、归纳分析六、分类后处理的四种分析七、总结第二节地形分析方法一、坡度分析二、坡向分析三、高程分带四、地形阴影五、地形校正处理六、栅格等高线七、基于ERDAS和ArcView相同地形分析的对比分析与讨论第三节空间建模与实践一、空间建模工具的组成二、图形模型的基本类型三、图形模型的形成过程四、模型生成器五、模型生成器工具面板六、空间建模操作过程第八章遥感数字图像处理软件简介（6课时讲授实验作业）【知识点提示】了解图像处理软件ERDSA、PCI、ENVI、ER-MAPPER；ERDSA遥感图像处理软件基本功能【重、难点提示】ERDSA遥感图像处理软件基本功能第一节ERDAS遥感图像处理软件8一、ERDASIMAGINE软件概述二、ERDASIMAGINE的启动和退出三、ERDASIMAGINE系统简介四、ERDASIMAGINE主要功能简介第二节其他遥感图像处理软件一、GeoImager遥感图像处理软件二、PCI遥感图像处理软件三、lmagexuiteRS遥感影像处理软件六、理论教学学时分配章讲课内容学时一绪论2二遥感数字图像处理的数学基础4三遥感数字图像的几何处理6四遥感图像的辐射校正4五遥感数字图像增强处理8六遥感图像的计算分类6七遥感数字图像分析方法6八遥感数字图像处理软件简介4总计40七、上机实践名称与学时安排序号章目名称学时分配序号章目名称学时分配1ERDSA遥感图像处理软件熟悉25遥感图像计算机分类22遥感图像辐射校正46遥感数字图像分析23遥感图像几何校正47遥感数字图像后期制作24遥感图像增强处理4合计20八、参考书目1、党安荣，王晓栋，陈晓峰，张健宝主编.《ERDASIMAGEING遥感图像处理方法》，清华大学出版社，20032、《遥感数字图像处理教材》，韦玉春编著，科学出版社，2007年第一版93、《遥感图像解译》，关泽群，刘继琳编著，武汉大学出版社，2007年第一版4、赵英时等，《遥感应用分析原理与方法》，科学出版社，20035、梅安新等，《遥感导论》，高等教育出版社，20016、袁金国，《遥感图像数字处理》，中国环境科学出版社，2006