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《遥感数字图像处理》课程教学大纲

更新时间:2009-03-10

《遥感数字图像处理》课程教学大纲

课程编码:

课程名称:

遥感数字图像处理

课程英文名称:

The digital image processing of remote sensing

先修课程:

遥感概论、数字图像处理

适用专业:

遥感科学技术、地理信息系统、资源管理与城乡规划、测绘工程

总学时:60

讲课学时:40 

实验学时:

上机学时:20

总学分:3

制订单位

地球信息科学与工程学院

制订时间:2005.09

一、课程的性质和目的

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。学生通过遥感数字图像处理课程的学习,可以打牢遥感数字图像处理的基础知识,进而可以运用到实践中。通过本课程的教学,使学生树立正确遥感数字图像处理的概念,培养学生良好的计算机实践习惯,实事求是的科学态度和严谨细致的工作作风,为后继课程的学习和将来参加社会生产实践打下基础。

二、课程的基本要求

通过本课程的教学,要求学生掌握遥感数字图像基础知识、遥感数字图像处理的数学基础、遥感数字图像的几何处理、遥感图像处理的辐射校正、遥感数字图像增强处理、遥感图像的计算机分类、遥感数字图像分析方法、遥感数字图像处理软件简介等内容。经过上机实践训练,使学生掌握基本遥感图像处理流程,具有遥感图像分析基本的能力

三、课程内容与要求

第一章  绪论 (2学时)

1、学习目的和要求

通过学习了解遥感数字图像处理的任务和作用及发展史,知道遥感数字图像储存格式,明白本课程的学习方法。

2、课程内容

(1)遥感数字图像 

(2)遥感数字图像处理的基本概念

(3)遥感数字图像处理系统

(4)遥感数字图像处理的发展及与其他学科的关系

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:遥感数字图像处理的基本概念

(2)领会:遥感数字图像处理系统

第二章  遥感数字图像处理的数学基础(4学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,掌握遥感数字图像处理中常用的数学知识。

2、课程内容

(1)向量与矩阵(N维向量、向量的线性相关性、矩阵的概念、矩阵的运算、矩阵的求逆、特征值和特征向量、矩阵的迹与直积);

(2)随机变量及分布(随机变量、数学期望、协方差和相关系数、协方差矩阵);

(3)常用函数的介绍(矩阵函数、三角函数、函数、高斯函数、sinc函数);

(4)傅立叶变换(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)

(5)卷积与相关函数(一维卷积的定义、一维卷积的运算、一维卷积的性质、卷积定理、二维卷积、相关函数)

3、考核知识点和考核要求

(1)识记: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。

(2)领会:一维卷积的定义、一维卷积的运算、一维卷积的性质、二维卷积、相关函数。

第三章  遥感数字图像的几何处理(6学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,掌握遥感数字图像几何矫正原理与方法。

2、课程内容

(1)遥感数字图像几何处理概述(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);

(2)中心投影构像的几何纠正(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);

(3)多中心投影数字图像几何纠正(CCD直线阵列推扫式传感器的构像方程、全景摄影机的构像原理与构像方程、红外和多光谱扫描仪的构想原理与构像方程、多中心投影构像的几何纠正);

(4)侧视雷达图像的几何纠正(侧视雷达图像的几何特点、合成孔径侧视雷达(SAR)的构像方程、合成孔径侧视雷达图像的几何处理)。

3、考核知识点和考核要求

(1)识记: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。

(2)领会:CCD直线阵列推扫式传感器的构像方程、全景摄影机的构像原理与构像方程、红外和多光谱扫描仪的构想原理与构像方程。

(3)综合应用:各种遥感数字图像的几何纠正方法。

第四章 遥感图像的辐射纠正(4学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,掌握遥感图像的辐射失真原理和校正方法。

2、课程内容

(1)辐射校正概述(辐射校正的含义、辐射传输方程、辐射误差产生的原因、辐射校正的目的);

(2)辐射误差校正的原理与方法(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、其他辐射误差校正);

(3)合成孔径侧视雷达(SAR)数据的辐射校正处理技术(SAR辐射校正的含义与辐射误差源、SAR辐射误差校正方法)。

(4)遥感卫星辐射校正场概述(辐射校正场的国外发展概况、建立辐射校正场的目的、传感器辐射校正的基本原理与方法、我国的辐射校正场)

3、考核知识点和考核要求

(1)识记: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。

(2)领会:辐射校正场的国外发展概况、建立辐射校正场的目的、传感器辐射校正的基本原理与方法、我国的辐射校正场。

(3)综合应用:各种传感器数据的辐射的校正。 

第五章  遥感数字图像增强处理 (8学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,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。

2、课程内容

(1)辐射增强(直方图、线性变换、非线性变换、其他非线性变换);

(2)空间增强(领域处理、卷积运算、平滑、锐化);

(3)频率域增强(快速傅立叶变换、频率域平滑、频率域锐化、同态滤波)

(4)彩色增强(伪彩色增强、假彩色增强、彩色变换)

(5)图像运算(加法运算、差值运算、比值运算、植被指数、图像复合)

(6)多光谱增强(多光谱空间、K-L变换、K-T变换)

3、考核知识点和考核要求

(1)识记: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。

(2)领会:直方图、非线性变换、其他非线性变换、加法运算、差值运算、比值运算、植被指数、图像复合、K-T变换。

(3)综合应用:采用各种增强方法对遥感数字图像进行增强处理。 

第六章  遥感图像计算机分类(6学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,掌握遥感图像分类的一般原理和常见分类方法。

2、课程内容

(1)遥感图像的计算机分类(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);

(2)判别函数(距离判别函数、最大似然判别函数);

(3)非监督分类(初始类别参数的选定、ISODATA法、k-Mean算法);

(4)监督分类(训练区的选择、判别分析分类);

(5) 光谱特征分类中的辅助处理技术(上下分析方法、基于地形信息的计算机分类处理、辅以纹理特征的光谱特征分类法);

(6) 计算机分类新方法(神经网络分类器、基于小波神经网络遥感图像分类、模糊聚类法、树分类器、专家系统方法);

(7)雷达遥感图像分类新方法

3、考核知识点和考核要求

(1)识记: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。

(2)领会:神经网络分类器、基于小波神经网络遥感图像分类。

(3)综合应用:遥感图像的计算机分类。

第七章 遥感数字图像分析方法 (6学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,掌握遥感数字图像分析的机理与方法和利用遥感处理软件ERDAS分析遥感数字图像。

2、课程内容

(1)一般分析方法(领域分析、查找分析、指标分析、叠加分析、归纳分析、分类后处理的四种分析);

(2)地形分析方法(坡度分析、坡向分析、高程分带、地形阴影、地形校正处理);

(3)空间建模与实践

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:叠加分析。

(2)领会:坡度分析、坡向分析、高程分带、地形阴影、地形校正处理

(3)综合应用: 遥感数字图像综合分析。

第八章  遥感数字图像处理软件简介(4学时)

1、学习目的和要求

通过本章学习,了解图像处理软件ERDSA、PCI、ENVI、ER-MAPPER。

2、课程内容

(1)ERDSA遥感图像处理软件;

(2)其他遥感图像处理软件。

3、考核知识点和考核要求

(1)识记:ERDSA遥感图像处理软件基本功能。

(2)领会:其他遥感图像处理软件简介。

(3)综合应用:ERDSA遥感图像处理软件基本功能。

四、 理论教学学时分配

讲 课 内 容

学时

绪论

2

遥感数字图像处理的数学基础

4

遥感数字图像的几何处理

6

遥感图像的辐射校正

4

遥感数字图像增强处理

8

遥感图像的计算分类

6

遥感数字图像分析方法

6

遥感数字图像处理软件简介

4

总计

40

五、 上机实践名称与学时安排

章目名称

学时

分配

章目名称

学时

分配

1

ERDSA遥感图像处理软件熟悉

2

5

遥感图像计算机分类

2

2

遥感图像辐射校正

4

6

遥感数字图像分析

2

3

遥感图像几何校正

4

7

遥感数字图像后期制作

2

4

遥感图像增强处理

4

合计

20

六、 教材及参考书

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

参考书:党安荣 王晓栋 陈晓峰 张健宝主编.《ERDAS IMAGEING 遥感图像处理方法》,清华大学出版社,2003