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行业动态

遥感卫星图像质量评价

来源:本站   发布时间: 2021-03-23 13:23:25   浏览:1656次  字号: [大] [中] [小]

1.主观评价方法

以人为图像的评价者,根据自己的评价尺度和经验对图像质量进行评价(图1比较国外无人机数据VS国内双利合谱无人机数据,均为RGB真彩色合成图,采集对象均为作物)。 图1a 国外无人机高光谱成像仪拍摄的影像数据

图1b 国内双利合谱无人机高光谱成像仪获取的影像数据

2.客观评价方法

1)均方差

2)信噪比

主要用来评价影像经压缩、传输、增强等处理前后的质量变化情况,其本质与均方差类似。

3)方差

反映了图像各个像元灰度相对于灰度平均值的离散情况,在某种程度上也可以用来评价图像信息量的大小。若方差大,则图像灰度级分布分散,图像的反差大,可以看出更多的信息;方差小,图像反差小,对比度不大,色调单一均匀,看不出太多的信息。从直方图的角度来说,它反映了直方图的大致分布宽度。在图像比较分析中,图像的方差越大,说明图像灰度层次越丰富,在目视效果中,地物更加易于识别和分类,图像质量较为理想。

4)平均梯度

敏感地反映图像对微小细节反差表达的能力。一般来说,平均梯度越大,表明影像越清晰,反差越好,但平均梯度受影像噪声的影像越大。

5)信息熵

熵是从信息论角度反映影像信息丰富程度的一种度量方式,信息熵的大小反映了图像携带的信息量的多少。通常情况下,影像的信息熵越大,其信息量就越丰富,质量也就越好。信息熵可用于比较不同图像信息量的差异,当不能将影像信息熵作为衡量影像质量好坏的唯一标准,因为即使同一地区的相同质量的遥感影像由于摄影时间不同其信息量也会不同,而且信息熵所反映的情况有时会和人的视觉感受不一致。

6)基于灰度预测误差统计的方法

这种方法是用二维差分脉冲编码调制(DPCM)影像压缩编码技术的方法来评价影像的构像质量。由DPCM可知,影像中某点的灰度值即可用相邻点灰度值估计得出。显然,灰度相关性越小,像点的预测值与实际值之差就越大,反之亦然。像点预测值采用三阶线性预测法(采用更高的线性预测并不明显减少预测误差)。对诸如恢复、压缩及传输等过程中结果影像与原始影像间的相对质量评价一般采用该方法。

7)噪声分析

当一幅图像被分成频率域之后,就可以在傅立叶光谱能量图中显示高低频信息。图像中低频信息集中在频谱中心,高频信息分布在中心周围。另一方面,图像的傅立叶光谱已知,就可以通过应用傅立叶反变换产生原始影像。在原始影像中的水平上的噪声在傅立叶光谱中是垂直要素,二原始影像上的垂直上的噪声在傅立叶光谱上是水平要素。


影像分辨率、地面分辨率、比例尺及DPI之间的关系

在平时应用当中,很多GIS从业者理不清影像分辨率、地面分辨率、比例尺及DPI之间的关系,在具体应用中容易疑惑,如下两应用:

1)遥感影像我们所说的QuckBird 0.61米的分辨率指的是什么分辨率?如何算出在不同比例尺下每个像素的地图距离是多少?

2)ArcGIS缓存中Resulation、Scale与DPI有什么关系?为什么经常我们只需知道其两参数就可?

针对这两问题,给出如下公式进行解答:

影像分辨率=地图距离/像素

比例尺=地图距离/实际距离

地面分辨率=实际距离/像素

每英寸点数 (DPI)=像素/地图距离

通过上述4个公式之后,很容易知道1)中指的是地面分辨率,指一个像素代表的地面长度,根据上面三个公式也很容易求出每个像素在不同比例尺下的地图距离。2)中的Resulation指的是地面率,DPI指的是每英寸包括的像素,在平时应用中需要转换成米,如下公式:



在地图中,比例尺与分辨率是两个常用的术语,比例尺与分辨率的大小决定了地图要素对实际地物描述的详细程度。

地图分辨率(Resolution),也称地面分辨率(Ground Resolution)或空间分辨率(Spatial Resolution),表示屏幕上一个像素(pixel)所代表的实际地面距离(米)。

地图比例尺(scale)是指地图上距离与地面实际距离的比例。在计算地图比例尺的时候,通常用到地面分辨率和屏幕分辨率这两个参数。

屏幕分辨率,也叫做像素分辨率,常用屏幕上每英寸长度内包含的像素数量来表达,即,Pixel per Inch,因此简写为PPI(或 DPI),一般地图的默认屏幕分辨率是96。有的地方也用像素大小(pixel

size)来描述屏幕的可分辨率,如WMTS 标准中的0.28mm。

SuperMap的比例尺是通过地面分辨率和屏幕分辨率由如下公式来定义的:

• Resolution:即地图分辨率、地面分辨率,是指一个像素(pixel)所代表的实际地面距离(m)

• PPI,屏幕分辨率,是指屏幕上每英寸长度内包含的像素数量,默认是96

• 0.0254(m/inch)是指米与英寸的单位转换最终,此公式可以简写为:

比例尺=0.0254/(Resolution*96)

可以用这个公式,对比例尺(scale)和分辨率(resolution)进行换算。例如,“wmts-china”接口采用的《地理信息公共服务平台电子地图数据规范》中规定的地图分级,其比例尺与地面分辨率的对应关系可以通过此公式来换算。其中,WMTS1.0.0标准中没有规定屏幕分辨率(pixel/inch),而是用像元大小(0.28mm=0.00028m)来界定的,二者的换算关系是:

屏幕分辨率(PPI)=1inch/(像元大小(m)/0.0254(m/inch))

对于WMTS1.0.0接口,每英寸像元数为:

1inch/(0.00028m/0.0254(m/inch))=0.0254/0.00028≈90.714


 

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