遥感原理与应用_第2章_3遥感物理基础-地物波谱特性与遥感光学基础

1、S O U T H W E S T J I A O T O N G U N I V E R S I T YS W J T US W J T US W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n遥感物理基础遥感物理基础遥感平台特点遥感平台特点遥感传感器遥感传感器数据处理基础数据处理基础影像几何处理影像几何处理影像辐射处理影像辐射处理遥感影像判读遥感影像判读影像识别分类影像识别分类遥感技术应用遥感技术应用遥感系遥感系统统影像处影像处理理遥感应遥感应用用影像处理影像处理遥感遥感遥遥感感原原理理与与应

2、应用用课课程程框框架架S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n遥遥感感物物理理基基础础 遥感电磁辐射基础遥感电磁辐射基础 辐射传输基础辐射传输基础 地物波谱特性与遥感光学基础地物波谱特性与遥感光学基础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n地地物物波波普普特特性性与与光光学学基基础础 反射波谱特性曲线反射波谱特性曲线 典型地物反射波谱特性典型地物反射波谱特性 遥感光学基础遥

3、感光学基础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 反射波谱特性曲线：反射波谱特性曲线：反射波谱是某物体的反射率反射波谱是某物体的反射率（或反射辐射能）（或反射辐射能）随波长变化随波长变化的规律，以波长为横坐标，的规律，以波长为横坐标，反射率为纵坐标所得的曲线。反射率为纵坐标所得的曲线。反反射射波波谱谱特特性性曲曲线线S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 地物反射波谱曲

4、线的特点地物反射波谱曲线的特点l 物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后物体的反射波谱限于紫外、可见光和近红外，尤其是后两个波段两个波段。l 同一物体的波谱曲线反映出不同波段的不同反射率，将同一物体的波谱曲线反映出不同波段的不同反射率，将此与遥感传感器的对应波段接受的辐射数据相对照，可此与遥感传感器的对应波段接受的辐射数据相对照，可以得出遥感数据与对应地物的识别规律，作为遥感影像以得出遥感数据与对应地物的识别规律，作为遥感影像判读依据。判读依据。l 任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。任何物体的反射性质是揭示目标本质的最有用信息。反反射射波波谱谱特特性性曲曲线线返回本节首页

5、S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e nl 如果水底部分影响可以忽略，如果水底部分影响可以忽略，水水体的反射特性不仅与水体本身，体的反射特性不仅与水体本身，也与水中的物质相关也与水中的物质相关。 水体的反射波谱水体的反射波谱l 纯净水体的纯净水体的反射主要在蓝绿光波段反射主要在蓝绿光波段，其他波段吸收率很强，其他波段吸收率很强，特别在近红外、中红外波段有很强的吸收带特别在近红外、中红外波段有很强的吸收带，反射率几乎，反射率几乎为零，因此在遥感中常用近红外波段确定水体的位置和轮为零，因

6、此在遥感中常用近红外波段确定水体的位置和轮廓。廓。l 水的浑浊度的变化，叶绿素浓度的变化，对反射率都有影水的浑浊度的变化，叶绿素浓度的变化，对反射率都有影响。响。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n水体光谱特性受叶绿素浓度的影响水体光谱特性受叶绿素浓度的影响典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h

7、e n水体在遥感图像上的表现水体在遥感图像上的表现典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e nl 土壤本身是一种复杂的混合土壤本身是一种复杂的混合物物，由物理和化学性质，由物理和化学性质各不各不相同的物质相同的物质组成，会不同程组成，会不同程度的影响土壤的反射和吸收度的影响土壤的反射和吸收光谱特征。光谱特征。 土壤的反射波谱土壤的反射波谱l 土壤光谱特性曲线与一些因素有关：土壤类别、含水量、土壤光谱特性曲线与一些因素有关：土壤类别、含水量、有机质含

8、量、砂、土壤表面粗糙度、粉砂相对百分含量等。有机质含量、砂、土壤表面粗糙度、粉砂相对百分含量等。l 自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，土自然状态下土壤表面的反射率没有明显的峰值和谷值，土壤的反射率一般随波长的增加而增加，土壤对所有的入射壤的反射率一般随波长的增加而增加，土壤对所有的入射能均吸收或反射，无透射。能均吸收或反射，无透射。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n不同含水量对土壤反射率的影响不同含水量对土壤反射率的影响典典

9、型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 植被的反射波谱植被的反射波谱 在在可见光波段可见光波段，健康的绿色植被的反射波谱特性取决，健康的绿色植被的反射波谱特性取决于叶片成分。于叶片成分。l 反射峰值在反射峰值在0.55 m ，叶绿素对绿光反射强烈叶绿素对绿光反射强烈，而对，而对蓝光波段和红光波段强烈吸收蓝光波段和红光波段强烈吸收 (0.45 m ，0. 67 m)l 如果植物的叶绿素含量下降，植物变为黄色或红色，如果植物的叶绿素含量下降，植物变为

10、黄色或红色，其反射波谱特性随之改变。其反射波谱特性随之改变。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 在近红外波段，植被的反射光谱取决于叶片内部的细在近红外波段，植被的反射光谱取决于叶片内部的细胞结构。胞结构。l 0.7 m 1.3 m ：吸收能量少，反射来自叶片内部结：吸收能量少，反射来自叶片内部结构，形成构，形成强反射强反射。l 因叶片内部结构差别大，植被在近红外的反射差异比因叶片内部结构差别大，植被在近红外的反射差异比可见光区域大，所以在

11、近红外波段内测量植物的反射可见光区域大，所以在近红外波段内测量植物的反射率来区别不同的植物。率来区别不同的植物。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 在短波红外波段在短波红外波段l 植物基本上吸收或反射电磁波能量，透射很少。植物基本上吸收或反射电磁波能量，透射很少。l 植物的光谱特性受叶片总含水量的控制，叶片的反植物的光谱特性受叶片总含水量的控制，叶片的反射率与叶内总含水量互相关。反射总量是叶内水分含射率与叶内总含水量互相关。反射总量是叶内

12、水分含量以及叶片厚度的函数。量以及叶片厚度的函数。l 由于植物叶子内水的由于植物叶子内水的强烈吸收强烈吸收，在，在1.45 m ，1.95 m ，2.7 m处有吸收带。处有吸收带。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n植被植被 (Vegetation)典

13、典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n植被植被 (Vegetation)典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n归一化植被指数归一化植被指数l NDVI=(NIR-R)/(NIR+R)，检测植被生长状态、植，检测植被生长状态、植被覆盖度和消除部分辐射误差。被覆盖度和消除部分辐射误差。l 为什么为

14、什么NDVI检测植被有效检测植被有效？l 健康的绿色植被在健康的绿色植被在NIR和和R的反射差异比较大，原的反射差异比较大，原因在于因在于R对于绿色植物来说是强吸收的，对于绿色植物来说是强吸收的，NIR则是高则是高反射高透射的。所以反射高透射的。所以NDVI越大，植被长势越好越大，植被长势越好。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n利用植被指数监测作物长势水平利用植被指数监测作物长势水平 植被指数已广泛用来定性和定量评价植被覆盖及其生长活力。

15、由植被指数已广泛用来定性和定量评价植被覆盖及其生长活力。由于植被光谱受到植被本身、土壤亮度、环境条件、阴影、土壤颜色于植被光谱受到植被本身、土壤亮度、环境条件、阴影、土壤颜色和湿度、大气空间和湿度、大气空间时相变化等因素的影响，因此植被指数往往具时相变化等因素的影响，因此植被指数往往具有明显的地域性和时效性，没有一个普遍的值，其研究经常表明不有明显的地域性和时效性，没有一个普遍的值，其研究经常表明不同的结果。同的结果。20多年来，已研究发展了几十种不同的植被指数。多年来，已研究发展了几十种不同的植被指数。 在植被指数中，在植被指数中，通常选用对绿色植物强吸收的可见光红波段和对通常选用对绿色植物

16、强吸收的可见光红波段和对绿色植物强反射的近红外波段绿色植物强反射的近红外波段。这两个波段不仅是植物光谱、光合。这两个波段不仅是植物光谱、光合作用中的最重要的波段，而且它们对同一生物物理现象的光谱响应作用中的最重要的波段，而且它们对同一生物物理现象的光谱响应截然相反，形成的明显反差，这种反差随着叶冠结构、植被覆盖度截然相反，形成的明显反差，这种反差随着叶冠结构、植被覆盖度而变化。而变化。 建立植被指数的关键在于，建立植被指数的关键在于，如何有效地结合各有关的光谱信号，如何有效地结合各有关的光谱信号，在增强植被信息的同时，使非植被信息最小化在增强植被信息的同时，使非植被信息最小化。典典型型地地物物

17、反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 红光和红外波段的不同组合统被称为植被指数。利用它们的比红光和红外波段的不同组合统被称为植被指数。利用它们的比值、差分、线性组合等多种组合来增强或揭示隐含的植物信息。值、差分、线性组合等多种组合来增强或揭示隐含的植物信息。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 植被指数

18、的定量测量可表明植被活力，而且植被指植被指数的定量测量可表明植被活力，而且植被指数比单波段用来探测生物量有更好的灵敏性。植被指数数比单波段用来探测生物量有更好的灵敏性。植被指数有助于增强遥感影像的解译力，并已作为一种遥感手段有助于增强遥感影像的解译力，并已作为一种遥感手段广泛应用于土地利用覆盖探测、植被覆盖密度评价、作广泛应用于土地利用覆盖探测、植被覆盖密度评价、作物识别和作物预报等方面，并在专题制图方面增强了分物识别和作物预报等方面，并在专题制图方面增强了分类能力。类能力。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0

19、1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n主要植被指数一览表主要植被指数一览表典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 岩石的反射波谱岩石的反射波谱 反射波谱特性曲线的形态反射波谱特性曲线的形态受受岩石成分岩石成分、矿物质含量矿物质含量、含水状况含水状况、风化程度风化程度、颗粒颗粒大小大小、色泽色泽、表面光滑程度表面光滑程度等的影响。等的影响。 在遥感探测中可以根据所在遥感探测中可以根据所测岩石的具体情况选择不同测

20、岩石的具体情况选择不同的波段。的波段。不同岩石的波谱曲不同岩石的波谱曲线差异相对不明显线差异相对不明显，最近发，最近发展的超光谱遥感有助于岩石展的超光谱遥感有助于岩石探测。探测。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n地物光谱反射率变化及其复杂性地物光谱反射率变化及其复杂性 影响因素：太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、影响因素：太阳位置、传感器位置、地理位置、地形、季节、季节、 气候变化、地面湿度变化、地物本身变异、大气候变化、地面湿度变化

21、、地物本身变异、大气状况。气状况。l 太阳位置：指太阳高度角和方位角太阳位置：指太阳高度角和方位角l 传感器位置：传感器的观测角和方位角传感器位置：传感器的观测角和方位角l 地理位置：地理景观特征不同。地理位置：地理景观特征不同。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 地物波谱特性的的复杂性，传感器所获取的数据的不确地物波谱特性的的复杂性，传感器所获取的数据的不确定性。定性。l 在进行遥感图象解译的时候，要充分认识到地物波谱特在进行遥感图象解

22、译的时候，要充分认识到地物波谱特性的复杂性，减少外界因素的影响。性的复杂性，减少外界因素的影响。l 为提高定量遥感的精度，需要通过大量的地面样本分析为提高定量遥感的精度，需要通过大量的地面样本分析建立先验知识，确定遥感模型的约束条件。建立先验知识，确定遥感模型的约束条件。典典型型地地物物反反射射波波谱谱特特性性返回本节首页S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o

23、 l i n C a i & L i S h e n颜色性质和颜色立体颜色性质和颜色立体 光和颜色光和颜色 正常的人眼可以看见电磁波谱中正常的人眼可以看见电磁波谱中0.38m至至0.76m的波的波段，所以这一波段被称作段，所以这一波段被称作可见光谱可见光谱。人眼所能反映出的颜。人眼所能反映出的颜色都可以和电磁波的波长相对应。色都可以和电磁波的波长相对应。亮度对比和颜色对比亮度对比和颜色对比l 亮度对比：亮度对比：对象相对于背景的的明亮程度。改变对比度，对象相对于背景的的明亮程度。改变对比度，可以提高图象的视觉效果。可以提高图象的视觉效果。l 颜色对比：颜色对比：视场中，相邻区域的不同颜色的相互

24、影响叫做视场中，相邻区域的不同颜色的相互影响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果，使每种颜色会向其颜色对比。两种颜色相互影响的结果，使每种颜色会向其影响色的补色变化。在两种颜色的边界，对比现象更为明影响色的补色变化。在两种颜色的边界，对比现象更为明显。因此，颜色的对比会产生不同的视觉效果。显。因此，颜色的对比会产生不同的视觉效果。遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n运用颜色的运用颜色的两个因素两个因素： 颜色是一个颜色是一个强有力的描绘因子强有力的描绘因子

25、，可，可简化简化目标物的区目标物的区分及从场景中抽取目标；分及从场景中抽取目标； 人可以分辨人可以分辨几千种颜色几千种颜色色调和亮度，但只能辨别色调和亮度，但只能辨别几几十种灰度层次十种灰度层次。遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n伪彩色图像伪彩色图像 指经过伪彩色处理而形成的彩色图像。其像素值指经过伪彩色处理而形成的彩色图像。其像素值是所谓的索引值，是按照灰度值进行彩色指定的结是所谓的索引值，是按照灰度值进行彩色指定的结果。即对特定的单一亮度或亮度范围赋

26、予一种颜色果。即对特定的单一亮度或亮度范围赋予一种颜色，其色彩并不一定忠实于外界景物的真实色彩。，其色彩并不一定忠实于外界景物的真实色彩。假彩色图像假彩色图像 指遥感多波段图像合成的彩色图像。指遥感多波段图像合成的彩色图像。真彩色图像真彩色图像 忠实于外界景色的色彩的图像，其像素一般是颜忠实于外界景色的色彩的图像，其像素一般是颜色的真实值。色的真实值。遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 已有的研究结果显示：人眼中的已有的研究结果显示：人眼中的600-70

27、0600-700万万锥状细锥状细胞中可分为胞中可分为3 3个个主要的感觉类别，分别对应主要的感觉类别，分别对应红红、绿绿、蓝蓝；其中；其中65%65%的锥状细胞对的锥状细胞对红光红光敏感、敏感、33%33%对对绿光绿光、蓝光只有蓝光只有2%2%。 人眼的这种吸收特性，被看到的彩色是所谓的原色人眼的这种吸收特性，被看到的彩色是所谓的原色红（红（R R）、绿（）、绿（G G）、蓝（）、蓝（B B）的各种组合。的各种组合。三基色原理：自然界中的绝大部分色光都可以用特殊选三基色原理：自然界中的绝大部分色光都可以用特殊选定的三种基本单色光复合而成。定的三种基本单色光复合而成。遥遥感感光光学学基基础础S

28、W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n加色法加色法颜色的复合颜色的复合红红+ +蓝蓝= =品红品红红红+ +绿绿= =黄黄绿绿+ +蓝蓝= =青青R+G+B=W遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n减色法减色法C C（青色）（青色）=G+B=W-R(=G+B=W-R(减红原色）减红原色）M M（深红）（深红）=R+B=W-G(=R+B=W-G(减绿原

29、色）减绿原色）Y Y（黄色）（黄色）=R+G=W-B(=R+G=W-B(减蓝原色）减蓝原色）在印刷行业，以色料在印刷行业，以色料减色法为基础的基本减色法为基础的基本模型为模型为CMY，但是目，但是目前生产不出理想品质前生产不出理想品质的油墨，所以实用的的油墨，所以实用的模型是模型是CMYK,其中其中K是黑色。是黑色。遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n目前常用的彩色模型可分成两类：目前常用的彩色模型可分成两类： 面向诸如面向诸如彩色监视器彩色监视器、彩色视

30、频摄像机彩色视频摄像机和和彩色打印彩色打印机机的硬件设备。面向硬件设备的彩色模型主要有的硬件设备。面向硬件设备的彩色模型主要有RGBRGB模模型型、CMYCMY（青、品红、黄）模型（青、品红、黄）模型和和CMYKCMYK（青、品红、黄、（青、品红、黄、黑）模型黑）模型。RGBRGB模型模型主要用于主要用于彩色监视器和彩色视频摄彩色监视器和彩色视频摄像机像机；CMYKCMYK主要用于主要用于彩色打印机彩色打印机。 面向诸如面向诸如彩色动画图形创作彩色动画图形创作等的彩色处理应用。面等的彩色处理应用。面向彩色处理应用的模型主要是向彩色处理应用的模型主要是HSIHSI模型模型（hue-hue-sat

31、uration-intensitysaturation-intensity，即，即色调色调、亮度亮度和和饱和度饱和度）。）。 遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n黄黄(255,255,0)(255,255,0)黑黑(0,0,0)(0,0,0)绿绿(0,255,0)(0,255,0)青青(0,255,255)(0,255,255)蓝蓝(0,0,255)(0,0,255)品红品红(255,0,255)(255,0,255)白白(255,255,255)(255

32、,255,255)红红(255,0,0)(255,0,0)遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n (0,0,1(0,0,1) 蓝蓝品红品红黑黑黄黄 白白青青 (1,0,0)(1,0,0) 红红 (0,1,0)(0,1,0) 绿绿R RG GB B灰度级灰度级RGBRGB彩色立方体示意图彩色立方体示意图 遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L

33、i S h e n 在彩色图像中在彩色图像中 亮度亮度反映了该颜色的明亮程度。颜色中掺入的白反映了该颜色的明亮程度。颜色中掺入的白色越多亮度就越大，掺入的黑色越多亮度就越小。色越多亮度就越大，掺入的黑色越多亮度就越小。 色调色调用于描述纯色（如纯黄色、纯红色），反映用于描述纯色（如纯黄色、纯红色），反映了观察者接收到的主要颜色。了观察者接收到的主要颜色。饱和度饱和度给出一种纯色被白光稀释的程度的度量，给出一种纯色被白光稀释的程度的度量，与加入到纯色（色调）中的白光成正比（与加入到纯色（色调）中的白光成正比（由于加入了由于加入了白光，观察者接收到的不再是某种纯色，而是反应该白光，观察者接收到的不

34、再是某种纯色，而是反应该纯色属性的混合颜色纯色属性的混合颜色）。）。遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n HSIHSI（hue-saturation-intensityhue-saturation-intensity）彩色）彩色模型比较适合于人用模型比较适合于人用色调（色调（H H）、饱和度（）、饱和度（S S）和亮度（和亮度（I I）描述被观察物体颜色的解释，对描述被观察物体颜色的解释，对于开发基于彩色描述的图像处理方法是一个于开发基于彩色描述的图像处理

35、方法是一个理理想的工具想的工具。 遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e nHSIHSI色系色系 亮度分量亮度分量I I I I 表示光照强度或称为表示光照强度或称为亮度亮度，它确定了像，它确定了像素的整体亮度，而不管其颜色是什么。素的整体亮度，而不管其颜色是什么。I: 小小 大大遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e nHSIH

36、SI色系色系 亮度亮度(I)(I)效果示意图效果示意图遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e nHSIHSI色系色系 色度分量色度分量H H H H：表示表示色度色度，由角度表示。反映了该颜，由角度表示。反映了该颜色最接近什么样的光谱波长。色最接近什么样的光谱波长。0 0o o为红色，为红色，120120o o为绿色，为绿色，240240o o为蓝色。为蓝色。遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0

37、1 5, G u o l i n C a i & L i S h e nHSIHSI色系色系 色度色度(H)(H)效果示意图效果示意图H=0H=60H=120H=180H=240H=300遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e nHSIHSI色系色系 饱和度分量饱和度分量S S S S：表示表示饱和度饱和度，饱和度参数是色环的原，饱和度参数是色环的原点到彩色点的半径长度。点到彩色点的半径长度。 在环的外围圆周是纯的或称饱和的颜色，在环的外围圆周是纯的或称饱和的颜

38、色，其饱和度值为其饱和度值为1 1。在中心是中性（灰）色，。在中心是中性（灰）色，即饱和度为即饱和度为0 0。遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n P P S S H H 。红红 青青 。 。 黄黄蓝蓝 绿绿 。 。 品红品红HSIHSI彩色模型中的色调和饱和度彩色模型中的色调和饱和度遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e

39、nHSIHSI色系色系 饱和度饱和度(S)(S)效果示意图效果示意图S=0S=1S=1/4S=1/2遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 白白 红红 H H S S 青青 黑黑绿绿黄黄蓝蓝品红品红 I I I=1 I=1 I=0I=0 I=0.5I=0.5基于圆形彩色平面的基于圆形彩色平面的HSIHSI彩色模型彩色模型 遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n

40、C a i & L i S h e n 黑黑 品红品红 绿绿 红红 黄黄 蓝蓝白白 青青RGBRGB立方体旋转示意图立方体旋转示意图 遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n2/12)()()()(21arccosBGBRGRBRGR)(31BGRI),min(31BGRBGRSBGBGH360RGBRGB彩色模型到彩色模型到HSIHSI彩色模型的转换彩色模型的转换 遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t

41、 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n)1(SIB)60cos()cos(1 HHSIR)(3RBIG（1 1）当当0 0H120H120：HSIHSI彩色模型到彩色模型到RGBRGB彩色模型的转换彩色模型的转换 遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n)1(SIR)180cos()120cos(1 HHSIG)(3GRIB（2 2）当当120120 H 240H 240 ：遥遥感感光光学学基基础础S W J T U

42、S W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n)1(SIG（3 3）当当240240 H 360H 360 ：)(3BGIR)300cos()240cos(1 HHSIB300360300360之间为非可见之间为非可见光谱色，没有定义。光谱色，没有定义。返回本节首页遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 颜色的性质颜色的性质 所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其他波长

43、吸收所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其他波长吸收的结果的结果。 颜色的性质由颜色的性质由明度明度、色调色调、饱和度饱和度来描述。来描述。l 明度明度(Intensity)：是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。是人眼对光源或物体明亮程度的感觉。物体反射率越高，明度就越高。物体反射率越高，明度就越高。l 色调色调(Hue) ：是色彩彼此相互区分的特性。是色彩彼此相互区分的特性。l 饱和度饱和度( Saturation) ：是色彩纯洁的是色彩纯洁的 程度，即光谱中波程度，即光谱中波长段是否窄，频率是否单一的表示。长段是否窄，频率是否单一的表示。遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J

44、 T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o

45、 l i n C a i & L i S h e n遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n遥遥感感光光学学基基础础S W J T US W J T UC o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n黑白影像与彩色影像黑白影像与彩色影像 遥感影像常使用照片来表现，单波段或者全色波段表现遥感影像常使用照片来表现，单波段或者全色波段表现为黑白影像，三波段组合表现为彩色影像。无论是光学处理，为黑白影像，三波段组合表现为彩色影像。无论是光学处理，还是以计算机处理为主的情况下，处理结果常形成底片（负还是以计算机处理为主的情况下，处理结果常形成底片（负片）或者照片（正片），一些回收式卫星其数据也是以胶片片）或者照片（正片），一些回收式卫星其数据也是以胶片形式记录的。形式记录的。 黑白片感光原理黑白片感光原理照相的步骤：照相的步骤：1）感光；）感光；2）显影；）显影；3）定影。）定影。 彩色影像片的生成原理彩色影像片的生成原理遥遥感感光光学学