第8讲遥感影像融合课件.ppt

1、主要内容n遥感影像融合的基本概念n像素级的遥感影像融合n遥感影像融合的质量评价4.1 遥感影像融合基本概念问题的提出 数据融合的概念始于20世纪70年代，进入90年代以后，随着多种遥感卫星的发射成功，不同空间分辨率、光谱分辨率以及时间分辨率的遥感影像被获得。这些数据间不仅存在着一定的互补性，且存在一定的冗余，如何有效地整合这些数据以获得更为丰富的信息成为亟待解决的问题。基本概念信息融合（Information Fusion）是指将来自多个传感器或多源的信息进行综合处理，从而得到更为准确、可靠的结果，为决策应用提供更好的服务。遥感影像融合（Image Fusion）是信息融合技术的一种，它根据相

2、应的应用目的，通过高级影像处理技术对多源影像进行复合，从而生成新的影像的过程。遥感影像融合的目的消除冗余数据，突出有用的专题数据。利用多源数据间的信息互补性，对各种遥感影像数据进行融合，以弥补单一数据的不足，提高分析的精度，并扩大数据的使用范围。提高信息的协调能力，融合并非是几种数据的简单叠加，它可以得到原来几种单个数据不能提供的新数据，满足地学分析及各种专题研究的需求。影像融合方法分类 遥感影像融合根据融合水平来划分，可以分为：像素级融合、特征级融合和决策级融合三级。像素级融合尽可能多的保留信息，具有最高的精度，是三级中研究最为成熟的一级。特征级融合是一种中等水平的融合。首先将遥感数据进行特

3、征提取，然而按照特征信息对多源数据进行分类、聚集和综合，产生特征向量，而后融合这些特征向量。决策级融合是最高水平的融合。首先对数据进行属性说明，然后对其结果进行融合，得到目标的综合属性说明，为控制或决策提供依据。三级融合的特点融合等级信息损失精度抗干扰性融合水平像素级小高差低特征级中中中中决策级大低优高遥感影像融合内容影像预处理：主要是影像降噪等空间配准 在同一空间坐标系下，建立融合影线间的空间对应关系；并对影像进行重采样，使之具有相同的空间分辨率。内容融合 对配准后的影像进行变换处理，并选择相应的方法对影像进行融合。融合质量评价 选择合适的指标，对融合后影像的质量进行评价。4.2像素级遥感影

4、像融合基于光谱域变换的影像融合基于光谱域变换的影像融合 色调-饱和度-亮度变换（Hue-saturation-intensity，HSI）主成分变换（Principal Component Analysis,PCA）基于代数运算的影像融合基于代数运算的影像融合基于空间域信号分解和重构的影像融合基于空间域信号分解和重构的影像融合 小波变换（Wavelet Transform,WT)拉普拉斯变换（Laplace Transform,LT)4.2.1 基于光谱域变换的影像融合 它把多光谱影像转换到某个特征空间，然后用全色波段替换与其相关程度最高的新波段，最后进行逆变换以获得融合后的影像。HSIPCA

5、基于HSI变换的融合RGB彩色系统与人眼很强地感觉红、绿和蓝三原色的事实很好地匹配，但是该模型不能很好地适应实际上人解释的颜色。当人观测一个彩色物体时，往往用颜色、色调和饱和度来描述它。HSI模型可以在彩色图像中从携带的彩色信息（色调和饱和度）中消去强度分量的影响，该模型描述对人来说是自然的、直观的。RGB颜色空间和HSI颜色空间存在着一一对应关系RGB到HSI的彩色转换)(31),min()(31)()()()(21arccos-360212BGRIBGRBGRSBGGRGRBRGRGBGBHHSI融合流程图彩色合成影像全色波段HSI变换拉伸HSINew PAN替换HSNew I逆HSI变换

6、融合影像步骤1步骤2步骤3基于PCA的融合 主成分分析（PCA）将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的一种多元统计分析方法。以方差来衡量信息的大小，且主成分之间不相关。PCA变换PCA计算步骤：计算数据X相关系数矩阵计算特征值和特征向量pppppprrrrrrrrr212222111211RPCA变换计算主成分贡献率及累计贡献率计算主成分载荷ZPC代表的意义MIPCA表示 Modified inverse PCAPCA融合流程图彩色合成影像全色波段PCA变换拉伸PC3PC2PC1New PAN替换PC3PC2New PC1逆PCA变换融合影像步骤1步骤2步骤34.2.2 基于代数运算的

7、融合比值法融合（Brovey Transform，BT）乘法融合（Multiplication Transform,MT)PANBGRBBPANBGRGGPANBGRRRnewnewnew波段）(3,2,1,iPANBBinewi4.2.3基于空间域信号分解和和重构的融合 基于空间域信号分解和重构的影像融合通过提取高分辨率影像的高频信息，然后将它引到低分辨率的多光谱影像中，从而提高多光谱影像的空间分辨率。基于拉普拉斯金字塔的融合基于小波的融合基于拉普拉斯金字塔的融合 拉普拉斯金子塔变换将原始图像分解成多个不同空间分辨率、不同尺度的子图像以构成一个塔形结果。具体过程见以下公式：)()(ierri

8、appiBLPBLPRLPB基于拉普拉斯金字塔的融合 基于拉普拉斯金子塔方法首先对多光谱和全色影像进行拉普拉斯金子塔变换，然后用全色波段的残差信息（细节、边缘）取代各个多光谱波段的残差信息，并对替换处理后的多光谱影像进行逆拉普拉斯金子塔变换，从而提高多光谱影像的空间分辨率。特点：1.对光谱波段数没有限制 2.平移不变性 3.可进行多尺度融合基于离散小波的融合 小波变换是一种多尺度的数据分析方法，已经广泛应用数字图像处理领域。小波变换是一种全局变换，其在时间域和频率域同时具有良好的定位，多高频分量采用逐渐精细的时域和空域步长，可以聚焦到图像的任何细节，从而被誉为“数字显微镜”离散小波变换高频信息

9、代表意义基于离散小波融合的流程图多光谱影像全色波段小波变换融合影像步骤3小波变换高低高低高低融合规则小波逆变换步骤1步骤2融合案例1 IKONOS多光谱影像全色影像融合案例1 IKONOSPCA融合结果HSI融合结果融合案例1 IKONOS小波融合（一级分解）小波融合（二级分解）小波融合（三级分解）融合案例2 ETM+多光谱影像全色影像融合案例2 ETM+PCA融合结果HSI融合结果融合案例2 ETM+小波融合（一级分解）小波融合（二级分解）小波融合（三级分解）4.3 遥感影像融合结果评价均值：均值适中，则视觉效果良好标准差：反映图像灰度相对于灰度均值的离散程度，标准差越大，则图像灰度级越分散

10、，图像反差越大，信息量丰富。方差计算公式如下：21)(niiiDNDNpDniiiiDNpipDN1的频率为融合影像质量的评价指标信息熵：衡量图像信息量的量，信息熵越大，则图量的信息量越大。计算公式如下：其中Pi为灰度值为i的频率，L为图像的灰度级数。相关系数：反映了两幅影像的相关程度。通过对比融合前后图像的相关系数可以看出多光谱图像的光谱信息改变程度。定义如下：minjminjkkjikkjiminjkkjikkjikDNDNDNDNDNDNDNDNC11112,2,11,)()()()(102logLipiipE总结：遥感影像融合的基本概念像素级的遥感影像融合遥感影像融合的质量评价作业：遥

11、感影像融合的概念像素级融合的内容像素级融合的流程遥感影像融合的评价指标及其意义精品课件精品课件！精品课件精品课件！历史岳麓版第13课交通与通讯的变化资料精品课件欢迎使用自读教材自读教材填要点填要点 一、铁路，更多的铁路一、铁路，更多的铁路 1地位地位 铁路是铁路是 建设的重点，便于国计民生，成为国民经济建设的重点，便于国计民生，成为国民经济发展的动脉。发展的动脉。2出现出现 1881年，中国自建的第一条铁路年，中国自建的第一条铁路唐山唐山 至胥各庄铁至胥各庄铁路建成通车。路建成通车。1888年，年，宫廷宫廷专用铁路落成。专用铁路落成。交通运输交通运输开平开平 3发展发展 (1)原因：原因：甲午

12、战争以后列强激烈争夺在华铁路的甲午战争以后列强激烈争夺在华铁路的 。修路成为中国人修路成为中国人 的强烈愿望。的强烈愿望。(2)成果：成果：1909年年 建成通车；民国以后，各条商路修筑建成通车；民国以后，各条商路修筑权收归国有。权收归国有。4制约因素制约因素 政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入政潮迭起，军阀混战，社会经济凋敝，铁路建设始终未入正轨。正轨。修筑权修筑权救亡图存救亡图存京张铁路京张铁路 二、水运与航空二、水运与航空 1水运水运 (1)1872年年,正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。正式成立，标志着中国新式航运业的诞生。(2)1900年前后，民间兴办的各种轮船航

13、运公司近百家，几乎都是年前后，民间兴办的各种轮船航运公司近百家，几乎都是在列强排挤中艰难求生。在列强排挤中艰难求生。2航空航空 (1)起步：起步：1918年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始年，附设在福建马尾造船厂的海军飞机工程处开始研制研制 。(2)发展：发展：1918年，北洋政府在交通部下设年，北洋政府在交通部下设“”；此后十年间，航空事业获得较快发展。；此后十年间，航空事业获得较快发展。轮船招商局轮船招商局水上飞机水上飞机筹办航空事宜筹办航空事宜处处 三、从驿传到邮政三、从驿传到邮政 1邮政邮政 (1)初办邮政：初办邮政：1896年成立年成立“大清邮政局大清邮政局”，此后又设，此

14、后又设 ，邮传正式脱离海关。邮传正式脱离海关。(2)进一步发展：进一步发展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驿站；年，北洋政府宣布裁撤全部驿站；1920年，中国首次参加年，中国首次参加 。邮传部邮传部万国邮联大会万国邮联大会 2电讯电讯 (1)开端：开端：1877年，福建巡抚在年，福建巡抚在 架设第一条电报线，成为中国自架设第一条电报线，成为中国自办电报的开端。办电报的开端。(2)特点：进程曲折，发展缓慢，直到特点：进程曲折，发展缓慢，直到20世纪世纪30年代情况才发生变年代情况才发生变化。化。3交通通讯变化的影响交通通讯变化的影响 (1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和新式交通

15、促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和 ，转变了人们的思想观念。转变了人们的思想观念。(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便捷。捷。(3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活 。台湾台湾出行出行方式方式多姿多彩多姿多彩合作探究合作探究提认知提认知 电视剧电视剧闯关东闯关东讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家，讲述了济南章丘朱家峪人朱开山一家，从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山从清末到九一八事变爆发闯关东的前尘往事。下图是朱开山一家从山东辗转逃亡到东北途中可能

16、用到的四种交通工具。一家从山东辗转逃亡到东北途中可能用到的四种交通工具。依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。依据材料概括晚清中国交通方式的特点，并分析其成因。提示：提示：特点：新旧交通工具并存特点：新旧交通工具并存(或：传统的帆船、独轮车，或：传统的帆船、独轮车，近代的小火轮、火车同时使用近代的小火轮、火车同时使用)。原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发原因：近代西方列强的侵略加剧了中国的贫困，阻碍社会发展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；展；西方工业文明的冲击与示范；中国民族工业的兴起与发展；政府及各阶层人士的提倡与推动。政府及各阶层人士的提

17、倡与推动。串点成面串点成面握全局握全局 一、近代交通业发展的原因、特点及影响一、近代交通业发展的原因、特点及影响 1原因原因 (1)先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促先进的中国人为救国救民，积极兴办近代交通业，促进中国社会发展。进中国社会发展。(2)列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压列强侵华的需要。为扩大在华利益，加强控制、镇压中国人民的反抗，控制和操纵中国交通建设。中国人民的反抗，控制和操纵中国交通建设。(3)工业革命的成果传入中国，为近代交通业的发展提供工业革命的成果传入中国，为近代交通业的发展提供了物质条件。了物质条件。2特点特点 (1)近代中国交通业逐渐开始近代

18、化的进程，铁路、水运和近代中国交通业逐渐开始近代化的进程，铁路、水运和航空都获得了一定程度的发展。航空都获得了一定程度的发展。(2)近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。近代中国交通业受到西方列强的控制和操纵。(3)地域之间的发展不平衡。地域之间的发展不平衡。3影响影响 (1)积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式，积极影响：促进了经济发展，改变了人们的出行方式，一定程度上转变了人们的思想观念；加强了中国与世界各地的一定程度上转变了人们的思想观念；加强了中国与世界各地的联系，丰富了人们的生活。联系，丰富了人们的生活。(2)消极影响：有利于西方列强的政治侵略和经济掠夺。消极影响：有利于

19、西方列强的政治侵略和经济掠夺。1李鸿章李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，年在上海创办轮船招商局，“前前10年盈和，成年盈和，成为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立之势之势”。这说明该企业的创办。这说明该企业的创办()A打破了外商对中国航运业的垄断打破了外商对中国航运业的垄断B阻止了外国对中国的经济侵略阻止了外国对中国的经济侵略C标志着中国近代化的起步标志着中国近代化的起步D使李鸿章转变为民族资本家使李鸿章转变为民族资本家解析：解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家；李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家；洋务

20、运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D三项表述都有错误。三项表述都有错误。答案：答案：A 二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影二、近代以来交通、通讯工具的进步对人们社会生活的影响响 (1)交通工具和交通事业的发展，不仅推动各地经济文化交交通工具和交通事业的发展，不仅推动各地经济文化交流和发展，而且也促进信息的传播，开阔人

21、们的视野，加快流和发展，而且也促进信息的传播，开阔人们的视野，加快生活的节奏，对人们的社会生活产生了深刻影响。生活的节奏，对人们的社会生活产生了深刻影响。(2)通讯工具的变迁和电讯事业的发展，使信息的传递变得通讯工具的变迁和电讯事业的发展，使信息的传递变得快捷简便，深刻地改变着人们的思想观念，影响着人们的社快捷简便，深刻地改变着人们的思想观念，影响着人们的社会生活。会生活。2清朝黄遵宪曾作诗曰：清朝黄遵宪曾作诗曰：“钟声一及时，顷刻不少留。虽钟声一及时，顷刻不少留。虽有万钧柁，动如绕指柔。有万钧柁，动如绕指柔。”这是在描写这是在描写 ()A电话电话 B汽车汽车C电报电报 D火车火车解析：解析：

22、从从“万钧柁万钧柁”“动如绕指柔动如绕指柔”可推断为火车。可推断为火车。答案：答案：D典题例析典题例析 例例1上海世博会曾吸引了大批海内外人士利用各种上海世博会曾吸引了大批海内外人士利用各种交通工具前往参观。然而在交通工具前往参观。然而在19世纪七十年代，江苏沿江世纪七十年代，江苏沿江居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是居民到上海，最有可能乘坐的交通工具是()A江南制造总局的汽车江南制造总局的汽车 B洋人发明的火车洋人发明的火车 C轮船招商局的轮船轮船招商局的轮船 D福州船政局的军舰福州船政局的军舰 解析解析由材料信息由材料信息“19世纪七十年代，由江苏沿江居民世纪七十年代，由江苏沿江居民到上

23、海到上海”可判断最有可能是轮船招商局的轮船。可判断最有可能是轮船招商局的轮船。答案答案C题组冲关题组冲关1中国近代史上首次打破列强垄断局面的交通行业是中国近代史上首次打破列强垄断局面的交通行业是()A公路运输公路运输 B铁路运输铁路运输C轮船运输轮船运输 D航空运输航空运输解析：解析：根据所学根据所学1872年李鸿章创办轮船招商局，这是洋务年李鸿章创办轮船招商局，这是洋务运动中由军工企业转向兼办民用企业、由官办转向官督商运动中由军工企业转向兼办民用企业、由官办转向官督商办的第一个企业。具有打破外轮垄断中国航运业的积极意办的第一个企业。具有打破外轮垄断中国航运业的积极意义，这在一定程度上保护了中

24、国的权利。据此本题选义，这在一定程度上保护了中国的权利。据此本题选C项。项。答案：答案：C2.右图是右图是1909年年民呼日报民呼日报上登载的上登载的一幅漫画，其要表达的主题是一幅漫画，其要表达的主题是()A帝国主义掠夺中国铁路权益帝国主义掠夺中国铁路权益B西方国家学习中国文化西方国家学习中国文化C西方列强掀起瓜分中国狂潮西方列强掀起瓜分中国狂潮D西方八国组成联军侵略中国西方八国组成联军侵略中国解析：解析：从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状，从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状，20世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路权益。权益

25、。B项说法错误，项说法错误，C项不能反映漫画的主题，项不能反映漫画的主题，D项时项时间上不一致。间上不一致。答案：答案：A典题例析典题例析 例例2(2010福建高考福建高考)上海是近代中国茶叶的一个外销上海是近代中国茶叶的一个外销中心。中心。1884年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海出年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海出口价格同步变动的现象。与这一现象直接相关的近代事业是口价格同步变动的现象。与这一现象直接相关的近代事业是 ()A电报业电报业 B大众报业大众报业 C铁路交通业铁路交通业 D轮船航运业轮船航运业 解析解析材料主要反映了信息交流的快捷，故选材料主要反映了信息交流的快捷，

26、故选A。答案答案A题组冲关题组冲关3假如某爱国实业家在假如某爱国实业家在20世纪初需要了解全国各地商业信世纪初需要了解全国各地商业信息，可采用的最快捷的方式是息，可采用的最快捷的方式是 ()A乘坐飞机赴各地了解乘坐飞机赴各地了解 B通过无线电报输送讯息通过无线电报输送讯息C通过互联网通过互联网 D乘坐火车赴各地了解乘坐火车赴各地了解解析：解析：本题考查中国近代物质生活的变迁。注意题干信本题考查中国近代物质生活的变迁。注意题干信息息“20世纪初世纪初”“最快捷的方式最快捷的方式”，因此应选，因此应选B，火车速度，火车速度远不及电报快。远不及电报快。20世纪世纪30年代民航飞机才在中国出现，年代民

27、航飞机才在中国出现，互联网出现在互联网出现在20世纪世纪90年代。年代。答案：答案：B4下列不属于通讯工具变迁和电讯事业发展影响的是下列不属于通讯工具变迁和电讯事业发展影响的是()A信息传递快捷简便信息传递快捷简便B改变着人们的思想观念改变着人们的思想观念C阻碍了人们的感情交流阻碍了人们的感情交流D影响着人们的社会生活影响着人们的社会生活解析：解析：新式通讯工具方便快捷，便于人们感情的沟通和交流。新式通讯工具方便快捷，便于人们感情的沟通和交流。答案：答案：C关键词关键词交通和通讯不断进步、辛亥革命和国民大革命顺应交通和通讯不断进步、辛亥革命和国民大革命顺应 时代潮流时代潮流图说历史图说历史主旨

28、句归纳主旨句归纳(1)近代交通由传统的人力工具逐渐演变为近代交通由传统的人力工具逐渐演变为 机械动力牵引的新式交通工具，火车、机械动力牵引的新式交通工具，火车、汽车、电车、轮船、飞机先后出现。汽车、电车、轮船、飞机先后出现。(2)通讯工具由传统的邮政通信发展为先进通讯工具由传统的邮政通信发展为先进 的电讯工具，有线电报、电话、无线电的电讯工具，有线电报、电话、无线电 报先后发明。报先后发明。(3)近代以来，交通、通讯工具的进步，推近代以来，交通、通讯工具的进步，推 动了经济与社会的发展。动了经济与社会的发展。关键词关键词交通和通讯不断进步、辛亥革命和国民大革命顺应交通和通讯不断进步、辛亥革命和

29、国民大革命顺应时时 代潮流代潮流图说历史图说历史主旨句归纳主旨句归纳(1)1911年，革命党人发动武昌起义，辛亥年，革命党人发动武昌起义，辛亥革命革命 爆发，随后建立了中华民国，颁布了爆发，随后建立了中华民国，颁布了中中华华 民国临时约法民国临时约法；辛亥革命是中国近代化；辛亥革命是中国近代化进进 程的里程碑。程的里程碑。(2)1924年国民党年国民党“一大一大”召开，标志着第召开，标志着第 一一次次 国共国共 合作正式实现，国民大革命兴起。合作正式实现，国民大革命兴起。(3)1926年国民革命军出师北伐，连克武昌、年国民革命军出师北伐，连克武昌、九九 江，直捣南京、上海，取得巨大成功。江，直捣南京、上海，取得巨大成功。