1. 频率域伪彩色实验数据
一、实验内容
1、对一幅灰阶影像进行伪彩色增强。
2、利用三个波段的遥感影像进行假彩色增强。
3、利用TM1，2，3，波段的遥感影像进行真彩色合成。
4、理解伪彩色增强、假彩色增强、真彩色合成的原理、办法及三种方法之间的区别和联系。
5、掌握三大典型地物在假彩色合成影像呈现不同色彩的原因。
6、会利用相关系数、灰度阈值方法进行最佳假彩色合成分量的选择。
二、实验所用的仪器设备，包括所用到的数据
电脑一台，遥感影像处理软件（ENVI），遥感影像文件bhtmref.img
三、实验原理
1、伪彩色增强
伪彩色增强是把黑白图像的各个不同灰度级按照线性或非线性的映射函数变换成不同的彩色，得到一幅彩色图像的技术。伪彩色增强的方法主要有密度分割法、灰度级一彩色变换法和频率域伪彩色增强法三种。本实验中用到的是密度分割。密度分割是一种用于影像密度分层显示的彩色增强技术。原理是将具有连续色调的单色影像按一定密度范围分割成若干等级，经分层设色显示出一种新彩色影像。
2、假彩色增强
将一副自然彩色图像或者是同一景物的多光谱图像通过映射函数变换成新的三基色分量进行彩色合成,使增强图像中呈现出与原图像中不同的彩色的技术称为假彩色增强技术。
3、真彩色合成
真彩色合成是指从多波段图像中选择其中三幅影像在显示屏上合成一幅图像，该三幅影像的波段范围与自然界中的红绿蓝光的波长范围大致一致。TM卫星影像中1、2、3波段的波谱范围大致与自然界中的蓝、绿、红相仿，所以将TM1TM2、TM3按照蓝、绿、红的顺序进行合成可以得到一幅真彩色图像。
4、伪彩色变换
伪彩色变换是指由输入的单波段影像，通过3个独立的数学变换，产生R、G、B三个分量影像，然后合成为伪彩色影像的过程。彩色的含量由变换函数的形状决定。
5、最佳假彩色合成变量选择
最佳假彩色合成变量选择方法依赖于对遥感图像信息特征的分析和研究目的，有信息分析法（选择信息量最大的波段，但不一定得到研究所需要的信息）、影像灰度阈值分析法（对影像灰度阈值进行分析，选择灰度阈值最大的波段）和波段间的相关系数分析法（对各波段的相关系数分析，选择相关系数小的波段）。
2. 如何使用ENVI实现滤波伪彩色增强
哥们也是西大的吧
伪彩色增强是将一个波段或单一的黑白图像变换为彩色图像，从而把人眼不能区分的微小的灰度差别显示为明显的色彩差异，更便于解译和提取有用信息。
伪彩色增强的方法主要有以下三种：
密度分割法
密度分割或密度分层是伪彩色增强中最简单的一种方法，它是对图像亮度范围进行分割，使一定亮度间隔对应于某一类地物或几类地物从而有利于图像的增强和分类。它是把黑白图像的灰度级从0（黑）到M0(白)分成N个区间Li,i=1,2,…,N。给每个区间Li指定一种彩色Ci，这样，便可以把一幅灰度图像变成一幅伪彩色图像。此法比较直观简单，缺点使变换出的彩色数目有限。
空间域灰度级－彩色变换
空间域灰度级－彩色变换是一种更为常用的、比密度分割更有效的伪彩色增强法。它是根据色度学的原理，将原图像的灰度分段经过红、绿、蓝三种不同变换，变成三基色分量，然后用它们分别去控制彩色显示器的红、绿、蓝电子枪，便可以在彩色显示器的屏幕上合成一幅彩色图像。彩色的含量由变换函数的形状而定。
频率域伪彩色增强
频率域伪彩色增强时先把黑白图像经傅立叶变换到频率域，在频率域内三个不同传递特性的滤波器分离成三个独立分量，然后对它们进行逆傅立叶变换，便得到三幅代表不同频率分量的单色图像，接着对这三幅图像作进一步的处理（直方图均衡化），最后将它们作为三基色分量分别加到彩色显示器的红、绿、蓝显示通道，从而实现频率域分段的伪彩色增强。
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3. 实验九 遥感图像假彩色合成处理
一、实验目的
掌握ENVI假彩色增强处理命令使用，包括参数设置和实施操作步骤，获得将黑白单波段TM 图像转变为彩色图像的直观感性认识，从而加深对假彩色合成处理基本原理及其在遥感地质解译中作用的理解。
二、实验内容
①桂林市TM 1～7波段数据假彩色合成波段组合方案设计；②TM 1～7波段数据调入ENVI的Available Bands List窗口操作；③R（红）、G（绿）和B（蓝）变换操作及假彩色合成变换结果显示；④不同假彩色合成变换方案结果的对比分析。
三、实验要求
假彩色合成是遥感图像处理中最有效和常用的图像增强处理方法，必须熟练掌握。
与单纯的数学计算/变换不同，该实验实质上是用计算机数值模拟三基色光合成二次色光的物理过程和结果，因此，对实验过程中现象的理解要紧密联系光度学和色度学理论。操作时应注意，在“Available Bands List”窗口中执拆脊行RGB变换时，要先用鼠标点击所需变换颜色通道左端的小圆圈（位于窗口中部），再接着点击所需变换的波段名（位于窗口上部），只有在颜色通道框中确实显示出需变换的波段名之后，才执行换选另一波段的操作。
另外，要正确认识假彩色合成形成的地物颜色，因为它们并非是地物真实的颜色。如何能通过假彩色合成处理得到接近地物真实颜色，如水体为蓝色，树木植被为深绿色，庄稼植被为浅绿色，山体为灰色，城镇为褐色等，是一个需要探索的课题，可结合实验进行探索研究。
总之，通过本实验要切实掌握彩色三要素、三基色合成二次色和多光谱遥感影像假彩色合成的基本原理和ENVl的技术实现。
编写实验报告。
四、技术条件
①微型计算机；②桂林市TM 1～7波段数据；③ENVI软件；④Photoshop软件（ver 6.0以上）和ACDSee软件（ver.4.0以上）。
五、实验步骤
（1）在ENVI主菜单栏中选择“File>OpenImage File”，出现文件目录窗口，将桂林市TM 1～槐搜7波段数据调入“Available Bands List”窗口。
（2）假彩色合成增强处理。根据光的三基色合成二次色原理，选择三个波段的遥感影像Bx、By和Bz，分别对其作红变换TR {Bx｝、绿变换TG {By｝和蓝变换TB {B2｝，然后将变换后的图像叠加在一起，就得到了假彩色合成处理图像。这一处理可解析表示为
遥感地质学实验教程
式中：g为假彩色合成处理输出图像。实际上，在ENVI中，三基色的变换是由计算机通过彩色通道分配自动完成的，无需处理者编程。上机只需用鼠标选择通道即可，具体操作如下。
图9-1 假彩色合成操作的可用波段列表和R、G、B变换通道选择对话框最下方的“Dims”框显示的是所选择图像的尺寸大小，即样（列）数x行数
以TM7、TM5和TM2 三波段的假彩色合成为例，如图9 -1 所示，在铅御历“Available Bands List”窗口中部，用鼠标点击“RGB Color”，即选择了假彩色合成处理功能。之后，从“Available Bands List”窗口中，顺序点击选择TM7、TM5、TM2波段。被点击的波段按顺序进入窗口下方显示的红（R）、绿（G）、蓝（B）通道。之后，点击【Load RGB】按钮，窗口下方出现一道从左至右逐渐伸长的蓝色水平条，示意假彩色合成处理进程。当处理结束时，屏幕上即显示出处理得到的TM7、TM5、TM2波段假彩色合成影像。将此图像输出到自己的工作目录中（存盘采用JPEG 格式）。文件名直接按假彩色合成的波段序号排列，如：TM7红变换、TM5绿变换、TM2蓝变换，则文件名为752.JPG。同时，用ENVI工具栏上的“Tools>Cursor Location Value”功能（见实验六），读取表9-1中所列出的6种地物的三个波段的亮度值，并记录于表中。
按此步骤，继续作另外两个不同组合的假彩色合成（波段组合方案自定）。结果存入统一的文件夹中。
（3）三种假彩色合成处理方案完成之后，用Photoshop的平铺显示功能，将三种假彩色合成图像同时并列显示在屏幕上。观察不同地物在不同假彩色合成影像上的色彩特征，并根据表9-1的实验数据对不同地物的影像特征差异做出简单地分析。
表9-1 不同地物在不同假彩色合成方案中的三波段的R、G、B色度配方
六、实验报告
（1）简述实验过程。
（2）回答问题：①假彩色合成处理对参加合成的波段有何要求？为什么要有此要求？②与黑白遥感图像相比，假彩色合成遥感图像对地质解译有何优势？
实验报告格式见附录一。
4. 彩色增强
数字图像的彩色增强处理有单波段图像的伪彩色增强和多波段图像的彩色合成两个不同的途径。
1. 单波段图像的伪彩色增强
伪彩色增强是将单一波段的影像变换为彩色影像，从而把人眼不能区分的微小的灰度差别显示为明显的色彩差异，更便于解译和提取。对于单波段图像生成伪彩色最简单的方法是彩色密度分割，它是对影像亮度范围进行分割，使一定的亮度间隔对应某一类地物或几类地物，从而有利于影像的增强和分类。控制最终图像中的彩色和原始图像中与其对应的亮度之间的关系就可产生三幅伪彩色分图像。适当选择这个关系就有可能使人类视觉系统的能力在鉴别色彩、浓度和亮度方面得到充分的利用。然后，利用适当数量的三基色再把三幅分图像组合起来。它对于有着递变规律的地表景物的显示十分有效，有时也能显示出一些细节变化。在数字图像处理中，单波段图像的伪彩色增强主要是用于检测单波段图像的亮度值变化趋势信息，为后续处理提供参考。从这个意义讲，单波段图像的伪彩色增强有图像预处理的功能。
另一种单波段伪彩色处理方法是伪彩色合成。它是对单波段的遥感数据通过加色比例变换函数把黑白灰级变换为红、绿、蓝彩色级，然后再加色合成，生成伪彩色图像。由于这种图像能把单波段上不易区分的细微灰度变化映射成不同的色彩，因此比彩色密度分割有更好的快速检测单波段图像灰度变化信息的效果。
2. 多波段图像的彩色合成
数字图像的单波段彩色增强不足以揭示多波段遥感中地物在不同波段上丰富的波谱特征信息。为了发掘多波段数字图像的信息优势，提高图像的解译判读效果，同样可采用彩色合成。其基本的方法原理与单波段伪彩色合成类同，只是红、绿、蓝变换不是对同一波段，而是分别对三个波段实施，即由三个波段的遥感数值根据设定的波段灰度与彩色之间的变换关系表，直接控制图像处理系统中彩色显示装置的红、绿、蓝三色枪的光强输出，加色合成显示在彩色屏幕上，形成彩色图像。
以 TM 图像为例，该图像共有 7 个波段数据，其中第 1，2，3 和 4 波段分别响应蓝、绿、红和近红外波段的辐射能量。前面已阐明各种地物的波谱特性，尤其是绿色植物有极其鲜明且相当稳定的波谱反射曲线，如果对 TM 的第 1，2，3 波段图像分别赋蓝、绿、红色进行合成处理，那么合成的彩色图像上，植物及其他绿色目标必显示为绿色 ( 图 4-10) ，因为第 2 波段探测器仅响应绿色，形成的影像灰度值将最高。同理，红色地物目标主要反射红色光，TM 第 3 波段影像的灰度值将最高，合成后必显示为红色，这样的合成称为天然色合成。如果换一种合成方案，以 TM2，3，4 波段分别赋 B，G，R 色进行合成处理，在合成的图像上植物将显示为红色，因为第 4 波段探测器的波谱响应范围正处于植物陡坡效应区，其影像灰度值必然最高，这种合成称为假彩色合成，与彩红外感光材料的色彩显示一致。如果调整一下赋色方案，例如 TM2，3，4 波段分别赋 B，R，G 色，则合成的彩色图像上植物显示为绿色，有类似天然色的色彩显示效果，可称之为模拟近天然色合成。同理，可以任意选择三个不同波段，具有不同灰度特征的图像数据分别赋 R，G，B 三原色进行合成，可获得各种各样的彩色图像，其色彩显示规律取决于三基色刺激值，而三基色刺激值又受控于三个波段图像的灰度。
图 4-10 多光谱遥感图像彩色合成原理示意图
在数字图像处理中，彩色合成通常是最常用、最基本，往往也是最便捷有效的增强处理方法。由于 R，G，B 彩色合成通道所对应的波段组合不同，会形成多组合方案，用户可根据工作任务需要进行适宜的选择。一般来说，选择最佳波段的原则有两点: ①所选择的波段的信息量应最大; ②所选择的波段能使某些类别地物界限之间识别最容易区分。
对于陆地卫星的 TM 或 ETM + 数据而言，遥感地质岩性、构造信息提取中常用的彩色合成方案有 432 ( RGB) ，742 ( RGB) ，753 ( RGB) 等。不同的波段———色通道 ( 相当于滤光片) 组合方案具有不同的色彩及地物增强效果; 充分利用地物波谱特征 ( 曲线) ，选择合成方案同样是取得理想增强效果的关键。
数字图像的彩色合成目前已不仅仅针对不同波段进行，而且还可以用不同的数字处理结果 ( 如比值、K － L 变换的不同分量等) 作输入图像，获得全新含义的合成图像 ( 如比值合成图像) ; 更进一步，也可以将非遥感的地质信息 ( 如物、化探数据) 通过彩色坐标变换 ( HIS 变换) 转换成 R，G，B 分量，作为输入图像，制成多元信息复合的彩色合成图像。因此如何选择波段或分量进行彩色合成是一个重要问题。