《遥感图像处理与应用》是作者在总结遥感教学经验、相关研究成果以及遥感领域新技术的基础上编著而成的,以三种主要的遥感成像技术(热红外成像、微波成像与高光谱成像)为主线,按照“获取-处理-应用”的顺序进行内容的组织,系统介绍了遥感成像的基本原理、遥感图像处理的理论与技术以及在相关领域的典型应用。该书既包括了遥感图像的基础知识,也融合了近年来遥感技术、图像处理和模式识别领域的相关研究成果,并且对目前的研究热门——深度学习理论与方法进行了介绍,突出了实用性与前沿性。
《遥感图像处理与应用》内容新颖丰富,知识覆盖面广,可作为高等学校电子信息、遥感测绘、地理信息系统等专业的本科生和研究生教材,也可供遥感图像处理、模式识别等相关领域的专业技术人员和研究人员参考使用。
遥感是空间信息技术领域中发展最为迅猛的标志性技术之一,是一门涉及信息科学、空间科学与地球科学的交叉性学科,在民用领域和军事领域都有着重要的应用。遥感始于摄影技术的发明,随后又发展了光电探测技术以及微波探测技术,并经历了“地面遥感一航空遥感一航天遥感”这一发展历程。20世纪60年代初期,携带胶片相机和电视摄像系统的卫星和飞船被送入太空收集民用和军事信息,标志着航天遥感时代的开始。
热红外成像、微波成像和高光谱成像是三种在民用和军事领域发挥重要作用的成像方式,与可见光成像相比,无论是在成像机理、传感器、图像特性、应用背景等方面都有着较大的区别和独特的优势。本书以这三种典型遥感成像技术为主线,系统介绍了遥感成像的基本原理、遥感图像处理的理论与技术,以及在相关领域的典型应用。全书共9章,按照“获取一处理一应用”的顺序进行内容的组织。主要内容如下:
第1章在阐述遥感基本概念的基础上,详细介绍热红外成像、微波成像和高光谱成像的成像原理、传感器特性、典型传感器系统;
第2章对热红外影像、合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像和高光谱影像这三类典型遥感影像进行特性分析,为后续处理和应用打下基础;
第3章详细阐述遥感图像的几何校正和辐射校正方法,并介绍遥感数据产品的等级划分,这是遥感图像定量化处理的基础;
第4章针对热红外影像、SAR影像和高光谱影像的特点,分别介绍相应的图像增强方法,这是开展后续处理所必要的预处理;
第5章在介绍特征提取的基础上,详细讨论传统目标检测方法,包括基于模板匹配的目标检测方法、基于知识模型的目标检测方法、基于图像分类的目标检测方法;
第6章介绍基于深度学习的目标检测理论,详细阐述深度学习的发展历史、卷积神经网络、基于卷积神经网络的目标检测方法,并以SAR图像中三种典型目标的检测作为应用实例;
第7章在介绍图像配准的基础上,对像素级、特征级、目标级遥感图像变化检测方法进行讨论,重点讨论典型目标的毁伤评估,分析检测目标与检测特征的基本关系;
第8章讨论遥感图像在精确制导作战中的应用,在介绍红外成像制导和SAR成像制导的基础上,详细阐述景象匹配算法和景象匹配区选取算法;
第9章结合实际应用,介绍基于形状、大小、色调、阴影、纹理等特征的目视判读方法,分析可见光、红外、微波等观测模式与典型目标表现形态间的关系。
在本书的编写过程中,直接或间接参考了许多国内外经典教材和论文,这些文献均以参考文献形式列出,正文不再详细列举,在此向各位作者表示感谢。
由于水平有限,不足之处在所难免,敬请广大读者和各位同仁不吝赐教,批评指正,以便后续修改。
第1章 遥感成像基础
1.1 遥感的基本概念
1.2 红外成像
1.3 微波成像
1.4 高光谱成像
思考题
第2章 遥感图像特性分析
2.1 红外图像特性分析
2.2 SAR图像特性分析
2.3 高光谱图像特性分析
思考题
第3章 遥感图像的校正处理
3.1 引言
3.2 遥感图像的误差分析
3.3 遥感图像的辐射校正
3.4 多项式校正法
3.5 中心投影图像的投影校正
3.6 SAR图像的几何校正
3.7 遥感图像的产品级别
思考题
第4章 遥感图像的增强处理
4.1 引言
4.2 红外图像的对比度增强
4.3 SAR图像的相干斑抑制
4.4 多光谱图像的变换增强
4.5 遥感图像的融合增强
思考题
第5章 遥感图像中的目标检测
5.1 引言
5.2 特征提取
5.3 基于模板匹配的目标检测
5.4 基于知识模型的目标检测
5.5 基于图像分类的目标检测
思考题
第6章 基于深度学习的目标检测
6.1 引言
6.2 卷积神经网络
6.3 深度学习目标检测数据集
6.4 双阶段目标检测方法
6.5 单阶段目标检测方法
思考题
第7章 遥感图像的变化检测
7.1 引言
7.2 图像预处理
7.3 像素级变化检测
7.4 特征级变化检测
7.5 目标级变化检测
7.6 变化检测性能评估
思考题
第8章 景象匹配
8.1 引言
8.2 SAR成像制导
8.3 红外成像制导
8.4 景象匹配算法
8.5 景象匹配适配区选取
思考题
第9章 遥感图像的目视判读
9.1 目视判读特征
9.2 目视判读方法
9.3 典型图像的判读
9.4 典型目标的判读
思考题
参考文献