遥感数字影像处理导论（原书第4版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 约翰 R.詹森（John R.Jensen） 著，陈晓玲，张展，侯雪姣，王若曦 译

图书标签:

• 遥感
• 数字影像处理
• 图像处理
• 遥感技术
• 地理信息系统
• GIS
• 遥感导论
• 影像分析
• 第四版
• 教材

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111592174

版次：1

商品编码：12361904

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 计算机科学丛书

开本：16开

出版时间：2018-05-01

用纸：胶版纸

页数：555

内容简介

本书是一本经典的遥感数字影像处理专著，涵盖内容极其广泛，理论基础深入全面，可操作性强。各章节均选用大量的图片资料，结合实际分析，从基本原理、基础知识、处理步骤、应用实例等各个方面对遥感数字影像处理进行了全面系统的论述。本书也是一本可指导实际应用的参考手册。

作者简介

约翰R.詹森（John R.Jensen）是加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）博士，南卡罗来纳大学地理系的荣誉教授，曾担任美国摄影测量与遥感协会（ASP&RS;）地理空间信息协会的主席。Jensen博士在遥感研究领域和教育工作做出了卓越贡献，获得SAIC/ASP&RS;授予的John E.Estes纪念教学奖、USGS/NASA颁发的William T.Pecora奖表彰，以及美国地理科学家协会授予的（AAG）终身成就奖，并于2013年成为ASP&RS;的荣誉会员。

译者简介：陈晓玲,博士，二级教授，博导，珞珈杰出学者，武汉大学定量遥感与空间信息技术应用方向学术带头人，中欧科技合作“龙计划”4期项目中方负责人（Lead Investigator），国家领土主权与海洋权益协同创新中心数字边海与空间信息技术应用团队负责人，国家自然科学基金委创新团队骨干成员。她一直从事遥感数字影像处理等方面的科研和教学工作。

目录

出版者的话
译者简介
作者简介
前言
致谢
第1章　遥感与数字影像处理1
1.1　概述1
1.2　现场数据采集1
1.3　遥感数据采集3
1.3.1　遥感观测4
1.3.2　遥感的优势与局限性6
1.4　遥感过程7
1.4.1　陈述问题8
1.4.2　确定现场数据与遥感数据的需求9
1.4.3　遥感数据采集11
1.4.4　遥感数据分析22
1.4.5　信息表达26
1.5　地球观测经济学26
1.6　公共和私人机构的遥感/数字影像处理工作27
1.6.1　公共机构中的遥感/数字影像处理工作28
1.6.2　私人机构中的遥感/数字影像处理工作29
1.7　地球资源分析透视29
1.8　本书的组织结构29
1.9　参考文献31
第2章　遥感数据采集34
2.1　概述34
2.2　模拟（硬拷贝）影像数字化34
2.2.1　数字影像术语34
2.2.2　测微密度计数字化34
2.2.3　视频数字化37
2.2.4　线/面阵列CCD数字化37
2.2.5　美国国家航空摄影计划数字化数据39
2.2.6　数字化需考虑的因素40
2.3　数字遥感数据采集40
2.4　离散传感器和扫描镜多光谱成像44
2.4.1　地球资源技术卫星及Landsat 1～7传感器系统44
2.4.2　NOAA多光谱扫描传感器56
2.4.3　SeaStar卫星及宽视场海洋观测传感器64
2.5　线阵列多光谱成像65
2.5.1　NASA地球观测者1号高级陆地成像仪65
2.5.2　NASA Landsat 8（LDCM——陆地卫星的后续计划）67
2.5.3　SPOT传感器系统67
2.5.4　Pleiades卫星72
2.5.5　印度遥感系统73
2.5.6　韩国航空航天研究所多用途卫星KOMPSAT76
2.5.7　Astrium公司Sentinel-2卫星77
2.5.8　高级星载热辐射与反射辐射仪78
2.5.9　多角度成像光谱辐射仪80
2.5.10　GeoEye公司的IKONOS-2、GeoEye-1、GeoEye-2卫星80
2.5.11　EarthWatch/DigitalGlobe公司的QuickBird、WorldView-1/2/3卫星82
2.5.12　ImageSat国际公司的EROS A和EROS B卫星84
2.5.13　RapidEye公司的RapidEye卫星84
2.5.14　DMC国际成像公司的SLIM-6和NigeriaSat-2卫星85
2.6　线/面阵列成像光谱仪85
2.6.1　NASA EO-1 Hyperion高光谱成像仪86
2.6.2　NASA机载可见光/红外成像光谱仪87
2.6.3　中分辨率成像光谱仪87
2.6.4　NASA高光谱红外成像仪89
2.6.5　Itres公司小型机载光谱成像仪89
2.6.6　HyVista公司的HyMap90
2.7　机载数码相机90
2.7.1　小幅面数码相机91
2.7.2　中幅面数码相机92
2.7.3　大幅面数码相机92
2.7.4　数字倾斜航空影像94
2.8　卫星摄影系统94
2.9　数字影像的数据格式96
2.9.1　逐像元按波段次序记录格式96
2.9.2　逐行按波段次序记录格式96
2.9.3　按波段次序记录格式96
2.10　小结97
2.11　参考文献97
第3章　数字影像处理的硬软件配置100
3.1　概述100
3.2　数字影像处理硬件100
3.2.1　中央处理器101
3.2.2　计算机类型102
3.2.3　只读存储器和随机存取存储器104
3.2.4　串行和并行影像处理104
3.3　操作模式及界面105
3.3.1　操作模式105
3.3.2　交互式图形用户界面107
3.3.3　批处理108
3.4　计算机操作系统和编译器109
3.4.1　输入设备110
3.4.2　输出设备110
3.5　数据存储与存档需求110
3.5.1　高速大容量存储器110
3.5.2　存档要求：寿命110
3.6　计算机显示的空间及色彩分辨率112
3.6.1　计算机屏幕的显示分辨率112
3.6.2　计算机屏幕的色彩分辨率112
3.7　数字影像处理的软件需求113
3.7.1　影像处理功能113
3.7.2　数字影像处理软件114
3.7.3　花费117
3.8　数字影像处理与国家空间数据基础设施117
3.9　参考文献118
第4章　影像质量评估与统计评价119
4.1　概述119
4.2　影像处理数学符号119
4.3　采样理论120
4.4　直方图及其对遥感数字影像处理的意义121
4.5　元数据123
4.6　查看特定位置或地理区域的单个像元亮度值123
4.6.1　单个像元亮度值的光标评价124
4.6.2　地理区域内像元亮度值的二维和三维评价124
4.7　影像的一元统计学描述125
4.7.1　遥感数据集中趋势测度125
4.7.2　离散度125
4.7.3　非对称性分布（直方图）与峰值测度126
4.8　影像多元统计127
4.8.1　多波段遥感数据协方差分析127
4.8.2　多波段遥感数据的相关分析129
4.9　特征空间图130
4.10　地统计学分析、自相关与克里金插值131
4.10.1　均半方差计算132
4.10.2　经验半方差图134
4.11　参考文献136
第5章　显示选项与科学可视化137
5.1　概述137
5.2　影像显示因素137
5.3　黑白硬拷贝影像显示139
5.3.1　行式打印机／绘图仪亮度图139
5.3.2　激光或喷墨打印机亮度图139
5.4　临时视频影像显示13

前言/序言

前　言Introductory Digital Image Processing:A Remote Sensing Perspective,Fourth Edition第4版新增内容本书从遥感角度介绍了用于分析数字遥感数据的最新方法。本书是研究生阶段理想的入门教材，用于机载和卫星遥感数据分析，解决地学空间问题，其涉及领域包括：地理、地质、海洋科学、森林学、人类学、生物学、土壤科学、农学、城市规划等。
本书一直致力于将相对复杂的数字影像处理方法和算法以尽可能通俗易懂的方式介绍给学生和遥感科学工作者。因此，读者会注意到本书的每一章都包括了大量的参考文献，这些可以成为学生和科学工作者开展数字影像处理项目或研究的起点。本书增添的附录提供了影像资源和其他地理空间信息资源。下面我们对各章的主要内容和第4版中改进的地方进行一个总结。
第1章：遥感与数字影像处理如今，地面参考信息的重要性引起了更多关注，它可以用于遥感数据的定标和遥感衍生产品，诸如专题地图的精度评定。“遥感处理”不断扩充和更新最新内容，以求能反映数字影像处理领域最近的创新技术。现在更强调将遥感应用于解决地方性、高空间分辨率的问题以及在全球气候变化研究中的应用。这使得对接受过遥感数字影像处理训练的科研人员的需求日益增加，本章包含了这种需求的具体信息。信息来源包括以下两种。a）美国全国科学研究委员会的研究（2013）：未来美国地理空间情报的劳动力；b）美国劳工部就业培训管理局（2014）的预测数据：2012~2022年遥感科研和技术专家以及遥感技术人员的职位缺口将达到39900个。许多地理空间行业的岗位都需要有遥感数字影像处理方面的训练。
第2章：遥感数据采集本章介绍了过去、现在和未来遥感数据资源的相关信息。在第4版中详细介绍了新发射和预备发射的星载遥感系统（如Astrium的Pleiades和SPOT 6，DigitalGlobe的GeoEye-1/2、WorldView-1/2/3，印度的CartoSat和ResourceSat，以色列的EROS A2，韩国的KOMPSAT，NASA的Landsat 8，NOAA的NPOESS，RapidEye等）以及机载遥感系统（如PICTOMETRY，微软的UltraCAM，莱卡的Airborne Digital System 80）。同时，本章还介绍了已退役（如SPOT-1/2，Landsat 5）和损坏（如Landsat 7 ETM+）以及发射失败（如欧空局的Envisat）的传感器系统的技术细节。
第3章：数字影像处理的硬软件配置正如期望的，自上一版起，数字影像处理所必需的计算机硬件（如CPU、RAM、大容量存储器、数字化技术、显示器、传输/存储技术）和软件［如多光谱、高光谱、逐像元、面向对象影像分析（OBIA）］已经显著发展。本章讨论了常用于数字影像处理的计算机硬件的改进，展示了一些主流数字影像处理软件的最重要功能、特点及来源。
第4章：影像质量评估与统计评价本章回顾了基本数字影像处理的数学符号以及直方图的重要性；介绍了元数据的重要性；提出了评估影像质量的可视化方法，包括三维显示；更新了评估数字遥感数据基本质量的单因素和多因素方法；新添加的一节讨论了地统计学分析、自相关及克里金插值。
第5章:显示选项与科学可视化本章提供了一些新的信息：液晶显示器（LCD），影像压缩替代方案，彩色坐标系（RGB、亮度-色调-饱和度及色度），8位和24位色彩查找表的使用，合并（融合）不同类型影像的新方法（如Gram-Schmidt替换、回归克里金）。此外，还提供了利用数字影像测量距离、周长、形状和多边形面积的方法。
第6章:电磁辐射原理与辐射校正本章另外提供了电磁辐射原理（例如，夫琅和费吸收特征）以及自然和人工材料的光谱反射特性信息，更新了上一版中大部分重要的辐射校正算法，其中包括：a）绝对辐射校正（例如，ACORN、FLAASH、QUAC、ATCOR、经验线定标）；b）相对辐射校正（例如，单时相和多时相影像的归一化）。
第7章:几何校正本章提供了传统和经过改进的影像-地图纠正以及影像-影像配准内容。此外，还进一步讨论了可展曲面以及几种最常见的圆柱、方位和圆锥地图投影的特征和优缺点。从这些地图投影（例如，墨卡托、兰伯特等积方位投影）中选择一种合适的来作为MODIS卫星影像的投影。7.4节还包含了对Landsat ETM+数据的USGS年镶嵌图［即WELD：网络获取陆地卫星数据工程（Web-Enabled Landsat Data project）］新的实例和描述。
VII第8章:影像增强本章对8.2节进行了修订。此外，本章还对波段比、邻域栅格运算、空间卷积滤波和边缘增强、频率滤波、纹理提取和主成分分析（PCA）这些影像增强技术进行了更新。植被指数（VI）部分（8.10节）有大量删改，包括控制叶片反射的主导因素和大量新指数图解的介绍。也介绍了几种新的纹理变换（如Moran’s I空间自相关）以及采用灰度共生矩阵（Grey-Level Co-occurrence Matrices，GLCM）方法提取的新纹理信息。同时，本章也有对遥感提取景观生态学的最新讨论。
第9章:遥感专题信息提取：模式识别本章包括美国规划协会土地分类标准（NLCS）、美国国家土地覆盖数据库（NLCD）分类系统、NOAA的海岸变化分析计划（C-CAP）分类方案以及IGBP地面覆盖分类系统等方面的内容。介绍了特征（波段）选取的新方法（例如，相关矩阵特征选择）

《遥感数字影像处理导论（原书第4版）》内容概述 本书作为一本深入浅出的遥感数字影像处理入门教材，旨在为读者构建扎实的理论基础和实践技能。它全面涵盖了遥感影像获取、预处理、增强、变换、分类、目标提取以及综合应用等关键环节，尤其适合遥感、地理信息科学、测绘工程、环境科学、地质学、农林业等相关专业的本科生、研究生以及从事遥感数据应用的研究人员和工程技术人员。 核心内容聚焦： 第一部分：遥感数字影像基础 遥感概论与影像获取： 本部分首先 introduces 遥感的基本原理，包括电磁波与地物的相互作用，以及不同波段（可见光、近红外、热红外、微波等）的响应特性。随后，详细介绍了各类遥感平台（卫星、飞机、无人机）及其传感器（可见光相机、多光谱成像仪、高光谱成像仪、合成孔径雷达SAR等）的工作原理、成像方式和数据特点。读者将了解到不同传感器所获取影像的空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率和幅宽等关键参数对其应用的影响。此外，还会探讨全球及中国重要的遥感卫星系统，如Landsat、Sentinel、MODIS、高分系列等，以及它们的使命与数据产品。 数字影像的基本概念： 深入阐述数字影像的构成，包括像元、影像几何畸变（辐射畸变、系统畸变、地形畸变等）、影像灰度、灰度直方图、影像变换（如对数变换、指数变换）等基本概念。读者将理解影像数据的数值表示方式，以及这些数值如何反映地物的辐射亮度。影像几何畸变的成因及其对后续处理的影响是本部分的重要内容。 第二部分：遥感数字影像预处理 辐射定标与大气校正： 这一部分是影像处理的基石。辐射定标是将遥感器接收到的原始数字值转换为具有物理意义的地表反射率或亮温的过程。本书将详细讲解不同传感器辐射定标的方法，包括绝对定标和相对定标。大气校正是指去除大气对地表反射信号的影响，主要包括吸收和散射效应。读者将学习到多种大气校正模型，如基于辐射传输方程的模型、经验模型以及半经验模型，并理解其原理与适用范围。 几何校正： 几何校正旨在消除影像上的几何畸变，使其与实际地理坐标对齐。本书将详细介绍几何校正的两种主要方法：系统校正（利用传感器和平台模型进行校正）和人工校正（利用地面控制点）。读者将学习到影像配准、几何变换模型（如多项式模型、仿射变换模型、投影变换模型）的选择与应用，以及重采样方法（如最近邻法、双线性插值法、三次卷积法）对影像质量的影响。 影像增强： 影像增强技术用于改善影像的视觉效果，突出地物特征，便于人眼解译。本书将系统介绍点增强（灰度拉伸、直方图均衡化、直方图规定化）和区域增强（局部均值滤波、局部中值滤波、边缘增强滤波）等方法。读者将掌握如何根据影像特点和解译需求选择合适的增强方法，例如，高对比度区域的拉伸、噪声的抑制、边缘信息的提取等。 第三部分：遥感数字影像变换与信息提取 影像变换： 影像变换是将原始影像通过数学运算转换成新的影像，以提取更有效的信息。本书将重点介绍： 光谱变换： 包括差值变换、比值变换、主成分变换（PCA）和缨Vegetation Indices（如NDVI, EVI等）。PCA能够有效压缩数据维度，突出影像中的主导变化信息。光谱指数则能够增强植被、水体等特定地物的响应，减少背景噪声和土壤背景的影响。 空间变换： 如形态学变换，用于提取目标形状和结构信息。 影像分类： 影像分类是遥感影像信息提取的核心技术之一，旨在将影像中的像元分配到预先定义的类别中。本书将详细讲解： 监督分类： 包括最大似然法、最小距离法、Mahalanobis距离法、支持向量机（SVM）和随机森林（RF）等算法。读者将理解监督分类的原理，包括样本的选取、训练样本的构建以及分类器的训练过程。 非监督分类： 包括Isodata算法和K-means算法。读者将了解非监督分类的原理，即通过算法自动寻找数据中的聚类中心，无需预先提供训练样本。 分类精度评定： 介绍混淆矩阵、总体分类精度、Kappa系数、用户精度和生产者精度等指标，以客观评估分类结果的准确性。 目标提取： 目标提取是识别和勾画出影像中特定地物（如建筑物、道路、水体、耕地等）的过程。本书将介绍多种目标提取方法，包括基于光谱特征的阈值法、基于纹理特征的提取方法、面向对象分类（OBIA）以及深度学习在目标提取中的应用。 第四部分：遥感数据综合应用 地物信息综合解译与制图： 结合前述的预处理、增强、变换和分类技术，本书将指导读者如何进行综合的地物信息解译。这包括根据研究目的，选择合适的数据、处理流程和分析方法，最终生成具有地理空间参考的专题地图，如土地利用/土地覆盖图、植被覆盖图、水体分布图等。 应用案例分析： 本部分通过多个典型的遥感应用案例，展示遥感数字影像处理技术的实际应用价值。这些案例可能涵盖： 土地利用/土地覆盖变化监测： 分析城市扩张、森林砍伐、湿地萎缩等。 农业遥感： 作物估产、长势监测、病虫害监测。 环境监测： 水体污染监测、土壤侵蚀监测、大气污染监测。 灾害监测与评估： 地震、洪水、火灾等灾害的监测与灾后评估。 城市规划与管理： 城市热岛效应分析、绿地空间分析。 地质与矿产勘查： 遥感在地质构造解释和矿产预测中的应用。 军事与安全应用。 水资源监测与管理。 技术支持与实践导向： 本书在讲解理论的同时，也非常注重实践操作。在内容中，常常会穿插对常用遥感影像处理软件（如ERDAS IMAGINE, ENVI, ArcGIS等）操作流程的介绍和指导，使读者能够快速上手，将理论知识转化为实际操作技能。书中的许多例题和练习题都贴近实际应用，有助于读者巩固所学知识，并激发其解决实际问题的能力。 总结： 《遥感数字影像处理导论（原书第4版）》是一本内容全面、条理清晰、理论与实践相结合的优秀教材。它不仅带领读者深入了解遥感数字影像处理的各个环节，更重要的是培养其分析问题、解决问题的能力，为读者在遥感领域的学习和研究打下坚实的基础。本书将使读者能够掌握如何从原始的遥感影像数据中提取有价值的信息，并将其应用于解决复杂的现实世界问题。

评分☆☆☆☆☆

理论扎实，体系完整值得推敲 坦白说，《遥感数字影像处理导论（原书第4版）》这本书的理论体系搭建得非常完整和扎实。从遥感成像的基本原理，到数字影像的采集、存储，再到各种复杂的处理算法，几乎涵盖了遥感数字影像处理的方方面面。每一部分内容的展开都紧密围绕着核心概念，逻辑层次分明，很少有跳跃和含糊不清的地方。我在阅读过程中，特别注意到书中对于图像配准、变化检测等难点问题的深入剖析。它不仅介绍了各种方法的原理，还详细分析了各种方法的适用条件、优缺点，甚至对算法的计算复杂度也进行了探讨，这对于我这样的技术研究者来说，是非常宝贵的参考信息。这本书在细节上的严谨性也令人称道，例如在介绍图像变换时，对各种变换的数学推导都相当清晰，并且对参数的选择给出了指导性的建议。这使得读者在理解算法的同时，也能对其内在机理有深刻的认识。这本书提供了一个非常坚实的理论基础，为深入研究更高级的遥感应用奠定了良好的基石。

评分☆☆☆☆☆

案例丰富，实践指导意义非凡 读完《遥感数字影像处理导论（原书第4版）》后，我最大的感受就是它的实践指导意义非常强。作者在讲解每一个技术点的时候，都会引用大量的实际遥感影像案例，并详细说明了如何运用书中所介绍的方法对这些影像进行处理。例如，在讲解植被指数的计算时，书中不仅给出了NDVI、EVI等常用植被指数的计算公式，还展示了计算后的影像图，并解释了如何通过这些指数来分析植被覆盖度、健康状况等。在介绍雷达影像处理时，书中也详细讲解了斑点噪声的压制、地形校正等关键步骤，并且附带了SAR影像处理的流程图，让人一目了然。这些贴近实际的案例，让枯燥的理论变得生动有趣，也让我能够直接将学到的知识应用到实际工作中。我尤其欣赏书中关于数据融合的章节，不同传感器、不同时间获取的遥感数据如何有机结合，提升信息量，这对我日常工作中处理多源数据非常有启发。总而言之，这本书不仅仅是一本理论教材，更是一本实用的操作指南，能够帮助读者快速掌握遥感影像处理的技巧。

评分☆☆☆☆☆

深入探析，拨开云雾见真章 作为一名在遥感领域摸爬滚打了多年的从业者，我一直对各类影像处理技术有着持续的关注和研究。这次有机会接触到《遥感数字影像处理导论（原书第4版）》，抱着学习新知、巩固旧识的心态，我深入研读了其中的部分章节。尤其令我印象深刻的是关于图像变换和分类的论述。书中对于主成分分析（PCA）、缨 和TM变换等经典方法的原理、优缺点以及适用场景进行了详细的比较分析，让我对不同变换在突出地物特征、减少冗余信息方面的作用有了更深刻的理解。而图像分类部分，则系统介绍了像最大似然分类、支持向量机（SVM）、随机森林等主流监督和非监督分类算法，并结合实际案例，剖析了不同算法在处理不同类型遥感数据时的表现差异。书中对这些算法的数学原理和实现过程的讲解，虽然不乏深度，但表述清晰，逻辑严谨，对于我这种有一定基础的读者来说，无疑是如虎添翼。这本书对于那些希望在遥感影像处理技术上有所突破，寻求更高效、更精准解决方案的专业人士，无疑是一本不可多得的参考。

评分☆☆☆☆☆

展望未来，启发思考与创新 尽管《遥感数字影像处理导论（原书第4版）》是一本“导论”，但其内容的前瞻性和启发性却让我颇为惊喜。在介绍完基础的影像处理技术后，书中还对一些前沿的研究方向进行了展望，例如深度学习在遥感影像分类和解译中的应用，以及面向对象影像分析（OBIA）的优势等。这些内容虽然篇幅不多，但足以引起读者对未来遥感技术发展趋势的思考。我特别对书中关于变化检测的讨论印象深刻，它不仅仅是罗列了传统的方法，还提到了利用多时相影像进行时间序列分析，以及结合机器学习方法来提高检测精度。这让我意识到，遥感影像处理并非一成不变，而是在不断地融合新的技术和理念。阅读这本书，我不仅学到了现有的知识，更被激发了去思考如何将这些知识与新的技术结合，去解决更复杂的实际问题。这本书不仅仅是技术的传授，更是一种思维方式的引导，鼓励读者在扎实的理论基础上，积极探索和创新。

评分☆☆☆☆☆

初窥门径，领略影像的奥秘 最近迷上了遥感，总想找一本能够带我入门的书。偶然间发现了这本《遥感数字影像处理导论（原书第4版）》，光看书名就觉得很有分量，而且“原书第4版”也暗示了其内容的权威性和更新性。翻开第一页，就被其严谨的学术风格和清晰的逻辑结构所吸引。作者从遥感的基本概念讲起，循序渐进地介绍了数字影像的几何校正、辐射定标、图像增强、变换、分类等核心处理技术。每一章节都配有大量的图示和实例，让我这个初学者也能很容易理解抽象的理论。尤其是几何校正部分，详细阐述了不同类型的畸变以及相应的纠正方法，让我对卫星影像的地理位置精度有了更深的认识。而图像增强的内容，更是打开了我对影像“美化”的全新视角，各种滤波器和变换操作，让原本模糊不清的影像变得生动起来。虽然我还没有深入到所有的技术细节，但仅仅是初步的阅读，就已经让我感受到了遥感数字影像处理的巨大魅力。这本书不仅是知识的传授，更像是一次引人入胜的探索之旅，让我对未来深入学习充满了期待。