数学在遥感数据降维降噪中的应用
摘要:遥感信息处理技术是以地质类知识为大背景,高等数学研究方法为基础,计算机为工具融合一体的技术,其中数学类知识有矩阵论、数理统计学、微积分等。
遥感,即遥远的感知。因为每种物体都在吸收、反射和发射能量及信息,根据不同物体的电磁波性质是不一样的。高光谱遥感就是据此原理,不仅远离物体还能提取该物体的信息。
基于遥感图像因种种原因伴随诸多噪声,并且波段数目多、信息量大、同时波段间相关性大、光谱分辨率高、具有连续的波谱曲线,因而会出现数据存储、压缩、管理等等问题。
本文重点介绍江西德兴尾矿数据经过高通滤波、低通滤波降噪处理,从而消除或减弱低频噪声,起到锐化图像的作用,使图像数据更加光滑,增加目标地物与相邻背景间的灰度反差值。从而使得图像各像素间在结构、纹理、内容等方面的相关性会比降噪前小一些,更加方便分类、识别、解译等工作。
关键词:遥感高通滤波低通滤波
中图分类号:TP751文献标识码:A文章编号:1003-9082(2013)09-0002-02
一、研究数据介绍
"RemoteSensing",遥感,即遥远的感知。人类一直憧憬着从天空中观测地球,古时既有"登东山而小鲁,登泰山而小天下"的认识。经过实践发现,每一种物理都在吸收、反射和发射能量和信息。有一种使我们熟知的电磁波。根据不同物体的电磁波性质是不一样的。高光谱遥感就是据此原理,不仅远离物体还能提取该物体的信息。
德兴铜矿地处江西省上饶德兴市境内,是亚洲最大的露天铜矿,德兴铜矿拥有丰富可靠的资源,铜金属储量占全国第一位,矿藏特点是储量大而集中,埋藏浅,剥采比小,矿石可选性好,综合利用元素多,其尾矿的价值不言而喻。
研究数据来自EO-1/Hyperion,它的波长范围是0.4-2.5微米,可见光波段和近红外波段都包含35个波段,短波红外区域172个波段,不包含中红外波段,空间分辨率30米,扫描宽度是7.5公里,波段数242,时间分辨率是200天。
二、高光谱发展以及数据特点
1957年世界上第一个人造地球卫星由苏联发射成功,从此人类迈入了太空时代。我国遥感事业起步晚些,事实证明高光谱遥感技术在识别矿物以及在蚀变带成图很有用处,给地质者提供指引。2011年,神州八号成功发射,同年与天宫一号对接,这标志着我国航天事业的发展也已比较成功。
高光谱遥感成像是相对于多光谱成像而说的,由于拥有成百甚至上千的波段数目,高光谱遥感所获得的图像信息要比多光谱成像信息超出很多,并且包含了更丰富更光滑的光谱曲线信息。
遥感图像的特点有:波段数目多、信息量大、同时波段间相关性大、光谱分辨率高、具有连续的波谱曲线,因而会出现数据存储、压缩、管理等等问题。
Hughes现象,G.F.Hughes等阐述分类精度与数据复杂度的关系,即如果样本数量一定,那么分类精度会随波段数目增多而先增后减,故降低维度是必然趋势。
高光谱遥感图像信息冗余,相关性很强。故提取可能少的波段又要包含着大量的光谱信息,降维降噪是必须的选择。同时高光谱分辨率高,波段数成百上千,原图像计算量巨大,存储困难且计算花费时间很长。计算量随波段数目的增加呈指数增加,故必须经过降维降噪处理。
高光谱遥感图像降噪概述:由于数据传输、传感仪器、受到大气等影响,图像含噪声,影响波谱曲线及反射率,使得精确度降低。
综上所述,降噪处理是高光谱遥感图像处理中必须一步。常用降噪的算法有高通滤波、低通滤波、带通滤波等。本文利用低通滤波、高通滤波算法对高光谱遥感数据进行降噪处理。
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