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Schowengerdt博士，亚利桑那大学电气与计算机工程系退休教授，光学科学学院退休教授。于1968年在美国密苏里大学罗拉分校获得物理学学士学位，并于1975年在亚利桑那大学获得光学博士学位。在亚利桑那大学讲授图像处理和遥感课程30多年，是ASPRS会员、IEEE高级会员、OSA会员和SPIE会员。已发表学术论文100多篇。 目錄： 第1章 遥感的本质 1.1引言 1.2遥感 1.2.1从遥感图像提取信息 1.2.2遥感的光谱因子 1.3光谱信号 1.4遥感系统 1.4.1空间和辐射特性 1.4.2光谱特性 1.4.3时相特性 1.4.4多遥感器编队飞行 1.5图像显示系统 1.6数据系统 1.7小结 1.8习题 第2章 光学辐射模型 2.1概述 2.2可见光到短波红外光谱区 2.2.1太阳辐射 2.2.2辐射组成 2.2.3太阳辐射区域的图像实例 2.3中波段到热红外波段 2.3.1热辐射 2.3.2热辐射组成 2.3.3总的向上传播的太阳辐射和热辐射 2.3.4热辐射区的图像实例 2.4小结 2.5习题 第3章 遥感器模型 3.1概述 3.2遥感器模型简介 3.3分辨率 3.3.1仪器响应 3.3.2空间分辨率 3.3.3光谱分辨率 3.4空间响应 3.4.1光学点扩散函数 3.4.2探测器点扩散函数 3.4.3图像运动点扩散函数 3.4.4电子点扩散函数 3.4.5总点扩散函数 3.4.6遥感器各个点扩散函数之间的比较 3.4.7成像系统模拟 3.4.8测量点扩散函数 3.5光谱响应 3.6信号放大 3.7采样与量化 3.8简化的遥感器模型 3.9几何变形 3.9.1遥感器定位模型 3.9.2遥感器姿态模型 3.9.3扫描仪模型 3.9.4地球模型 3.9.5摆扫几何模型 3.9.6推扫几何模型 3.9.7地形扭曲 3.10小结 3.11习题 第4章 数据模型 4.1引言 4.2符号中的世界 4.3单变量的图像统计 4.3.1直方图 4.3.2累积直方图 4.3.3统计参数 4.4多变量图像统计 4.4.1约简为单变量统计 4.5噪声模型 4.5.1图像质量的统计测量 4.5.2噪声等价信号 4.6空间统计 4.6.1空间协方差的可视化 4.6.2协方差和半变量图 4.6.3功率谱密度 4.6.4共现矩阵 4.6.5分形几何 4.7地形和遥感器效应 4.7.1地形和光谱散布图 4.7.2遥感器特性和空间统计 4.7.3遥感器特性和光谱散布图 4.8小结 4.9习题 第5章 光谱变换 5.1概述 5.2特征空间 5.3波段比率法 5.3.1植被指数 5.3.2图像示例 5.4主成分分析法 5.4.1标准化的主成分变换 5.4.2最大噪声分量 5.5缨帽主成分变换 5.6对比度增强 5.6.1全局变换 5.6.2局部变换 5.6.3彩色图像 5.7小结 5.8习题 第6章 空间变换 6.1引言 6.2空间滤波的图像模型 6.3卷积滤波 6.3.1线性滤波器 6.3.2统计滤波器 6.3.3梯度滤波器 6.4傅里叶变换 6.4.1傅里叶分析和合成 6.4.2二维离散傅里叶变换 6.4.3傅里叶分量 6.4.4基于傅里叶变换的滤波 6.4.5采用傅里叶变换的系统模型 6.4.6功率谱 6.5尺度空间变换 6.5.1图像分辨率金字塔 6.5.2过零点滤波器 6.5.3小波变换 6.6小结 6.7习题 第7章 校正与定标 7.1概述 7.2几何校正 7.2.1多项式校正模型 7.2.2坐标转换 7.2.3重采样 7.3遥感器调制传递函数补偿 7.3.1调制传递函数补偿举例 7.4噪声去除 7.4.1全局噪声 7.4.2局部噪声 7.4.3周期噪声 7.4.4探测器条纹 7.5辐射定标 7.5.1多光谱遥感器与图像 7.5.2高光谱遥感器与图像 7.6小结 7.7习题 第8章 配准与融合 8.1概述 8.2什么是配准 8.3自动地面控制点定位 8.3.1区域相关 8.3.2其他空间特征方法 8.4正射校正 8.4.1低分辨率数字高程模型 8.4.2高分辨率数字高程模型 8.5多图像融合 8.5.1特征域融合 8.5.2空间域融合 8.5.3尺度空间融合 8.5.4图像融合举例 8.6小结 8.7习题 第9章 专题分类 9.1概述 9.2分类流程 9.2.1图像尺度和分辨率的重要性 9.2.2相似度概念 9.2.3硬分类和软分类的比较 9.3特征提取 9.4分类器训练 9.4.1监督分类 9.4.2非监督分类 9.4.3监督分类和非监督分类的混合训练 9.5非参数化分类器 9.5.1分级分片算法 9.5.2直方图估计分类器 9.5.3最近邻算法 9.5.4人工神经网络（ANN）算法 9.5.5非参数化分类器实例 9.6参数化分类器 9.6.1模型参数的估计 9.6.2辨析函数 9.6.3正态分布模型 9.6.4最近均值分类器 9.6.5参数化分类实例 9.7光谱空间分割 9.7.1区域生长 9.8混合像元分类算法 9.8.1线性混合模型 9.8.2模糊分类 9.9高光谱图像分析 9.9.1图像立方体的可视化 9.9.2分类训练 9.9.3从高光谱数据中提取特征 9.9.4高光谱数据的分类算法 9.10小结 9.11习题 附录A 遥感器缩写词 附录B 一维函数和二维函数 参考文献 內容試閱： 本书是作者在长期讲授遥感课程的基础上编写而成的。书中从遥感本质出发，对遥感图像的物理模型、几何模型、数据模型等数学和物理模型进行了由浅入深的阐述，在图像处理方法上则对光谱变换、空间变换、几何校正和辐射校正、图像配准、图像融合和图像分类等重要方面进行了详细论述和讨论。书中给出了大量遥感实例图像和处理例子，尤其介绍了近年来发射的一些遥感器。本书还对高光谱遥感进行了阐述，给出了高光谱MODIS图像和处理的例子。 大多数遥感书籍都是从遥感的原理、遥感图像的获取、图像处理、图像应用等方面进行介绍的，而本书则以遥感的模型和处理方法为阐述主线，读者能在较高的层次上对遥感进行理解。本书侧重实践应用，给出了许多实际应用的有效解决方案和具体技巧，包括近年来应用较广泛的遥感图像处理技术，如高光谱图像分析，多传感器图像融合及立体成像的数字高程模型提取。 译 者 序 遥感依其站得高、看得远的非接触方式来感知地球。作为一门对地观测综合性科学，它的出现和发展是人类认识和探索自然界的客观需要，更有其他技术手段无法相比的特点。自20世纪60年代遥感概念提出以来，这项技术已得到了很大的发展和应用。当前，遥感已经形成了从地面到航空航天，从图像采集、处理到判读分析和应用，对全球进行探测和监测的多层次、多视角、多领域的观测体系，成为获取地球资源与环境信息的重要手段。为了提高对遥感图像的处理速度和效果，各种遥感图像处理模型和算法将用来解决遥感数据的处理、校正、融合和信息提取、分类及可视化。 目前国内开设遥感图像处理相关课程的高校很多，也出版了一些遥感图像方面的教材，这些教材往往是从遥感原理出发，按照遥感图像获取、图像处理和应用等进行讲述。本书作者Robert A. Schowengerdt教授在美国亚利桑那大学讲授遥感图像处理30多年的基础上，独辟蹊径，从遥感本质出发，对遥感图像处理涉及的数学模型、几何模型和物理模型系统地进行总结归纳，并形成了独特的遥感图像处理体系，为我们理解遥感图像处理打开了另一扇窗。 本书以遥感图像处理的模型和处理方法为阐述主线，帮助读者在较高的层次上对遥感图像处理进行理解；从介绍遥感的本质出发，对遥感图像处理的物理模型、几何模型、数据模型等相关模型进行了由浅入深的介绍，在图像处理方法上则对光谱变换、空间变换、几何校正和辐射校正、图像配准、图像融合和图像分类等重要方面进行了详细阐述。与此同时，书中给出了大量的遥感实例图像和处理例子，尤其是近年的新型遥感器，如在第二版的基础上增加了高光谱遥感简介及其高光谱MODIS图像和处理的例子。此外，本书是作者在多年教学和科学研究基础上总结编写的，且经过了多次反复讲解、筛选和修订，按章总结并配有相应的习题，便于读者研读思考，是一本难得的优秀教材。另外，中译本的一些图示、参考文献、符号及其正斜体形式等沿用了英文原著的表示方式，特此说明。 本书的翻译工作由微波成像技术国家重点实验室联合中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室共同开展。全书由中国科学院电子学研究所尤红建研究员进行统稿，并负责翻译第1章、第4章和第6章，龙辉负责翻译第3章、第7章和第8章，王思远和傅兴玉负责翻译第2章、第5章、第9章和附录，贺经纬参加了彩色插图文字的翻译。最后，由尤红建研究员进行了全书翻译稿的校对和修改，并由洪文研究员进行了终稿审定。此外，本书的翻译还得到了中国科学院电子学研究所多位专家学者的指导和帮助。 鉴于译者的经验和时间约束，翻译过程中难免存在未尽和疏漏之处，敬请广大同行读者批评指正。 第三版前言 本书第二版出版到现在已接近10年了，第三版在此基础上进行了一些必要且全面的更新。这些变化主要包括： ● 遥感器的更新。第三版新增的遥感器包括NASA的星载Terra，Aqua和EO-1，以及商用遥感卫星IKONOS，OrbView和Quickbird，并给出了许多新的图像实例 ● 更新了各个主题的研究文献 ● 在下列章节扩充和增加了新的内容 ■ 遥感器空间响应模型和测量 ■ 调制传递函数（MTF）校正 ■ 大气校正 ■ 多光谱融合 ■ 噪声抑制技术 ● 新增了彩色插图、习题及许多图片 ● 为了提高教学和增进理解，对内容也进行了许多修改 本书第三版仍然保留了第二版的风格，但是组织形式更加多样，对许多插图也进行了整理，以便能更好地表述相关的概念。 在完成第三版的过程中，有两件事一直在困扰着我。首先，许多国家在不断发射甚至加快发射新的遥感器。在这样的实际情况下，要想在图1.1中体现所有最新信息相当困难，表示可用的地球和环境遥感系统的插图仍不完善。一些将来预计会发射的遥感系统，例如National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System（国家极轨运行环境卫星系统，NPOESS），被我故意去除了，因为其计划书在发射前仍在不断修改。 另外一件事是，互联网上可获取的信息量异常巨大，从详细的遥感器技术文档到数据本身，都非常丰富。坐在计算机旁并访问几乎全部网站，几乎就能写成这样一本书。例如，为了寻找一幅包含陆地、雪和云的多波段MODIS遥感图像，我就采用了美国地质调查局（http： modisdb.usgs.gov）维护的一个MODIS实时广播（Direct Broadcast）网站来浏览寻找合适的图像，并下载了图1.22所示的图像。另一个例子是图2.20所示的Landsat-7 ETM 图像，这是从马里兰大学的Global Land Cover Facility（全球陆地覆盖设施）找到的一幅安娜湖地区的ETM 图像。本书第三版的自由研究几乎都是采用期刊会议论文数据库以及政府和商业卫星网站而在线完成的。它甚至可能令你疑惑：图书这种媒体形式是否有点儿陈旧了？ 与本书的第二版一样，我要感谢我的很多同事，他们为第三版的出版提供了很多帮助，其中包括Raytheon公司的Ken Ando和John Vampola及Goodrich光电系统公司的Bill Rappoport，他们提供了遥感器的实际焦平面图解和信息； 美国地质调查局的George Lemeshewsky提供了多光谱图像融合和恢复方面的实例图像及技术建议；USGS EROSSAIC的Jim Storey为本书贡献了很多主题讨论和技术建议；新西兰Manaaki Whenua Landcare研究所的James Shepherd和德国DLRDFD的Rudolf Richter很友好地提供了工作中发表的数字图像。我还要感谢给本书提出很好建议的评阅人，他们对本书的结构和包含的主题等方面给出了很多有益的评论。感谢为本书第二版提出修改意见的各位同事，在新版中我已经采纳了这些建议。最后，我还是要对第三版中使用的各种材料和可能出现的错误负全责。 我要感谢Elsevier的编辑和出版人员以及Multiscience出版社的Alan Rose和Tim Donar，他们为第三版的出版贡献了自己的耐心和协作精神。除了借助强大的计算机工具并与作者沟通，一本好书是需要众多能干而尽责的专业人士经过共同努力才能完成的。 在本书第三版完成之际，对我而言至关重要的是，感谢我人生和事业中的各位导师，包括教导我走上了正确人生道路的我的父母，让我始终处于正确方向并在许多情况下为我铺平道路的硕士导师Phil Slater教授。感谢亚利桑那大学的各位同事、老师和学生们，感谢NASA，USGS和许多其他组织，它们使我的研究有趣而令人愉快。我更加忘不了我的两位朋友和合作者Steve Park和Jim Fahnestock教授，他们两年前已经去世。最后还要真心地感谢我的家庭，他们在第三版修订过程中给予莫大的支持。谢谢你们所有的人！ 第二版前言 本书是我先前所著Techniques for Image Processing and Classification in Remote Sensing的修订版，并且修订时所做的工作远比计划的工作量大。当认识到简单修订满足不了实际需要时，我仔细考虑了一种表达遥感领域中图像处理主题的方法。经过深入细致的思考，我发现遥感领域中使用的很多图像处理方法存在一个共同的主题，即它们直接或者间接地以物理模型为基础。在有些情况下，这种依赖关系是直接的，例如描述轨道几何或者辐射反射率的物理模型；在其他情况下，依赖关系是间接的。例如，通常假定的数据相似性暗指在空间域和光谱域的邻近像元具有相似值。这种相似性来源于获取数据的物理过程和获取过程本身。在几乎所有情况下，遥感图像处理算法的动机和基本原理都可以追溯到一个或多个物理模型的假设。因此，书中使用了这样的角度进行阐述。 显然，本书是个完全数字化的产品，当前可用于桌面出版的计算机工具很早就能支持数字化产品了，它能给出主题内容，能几乎看到全部素材。因此，本书使用了大量计算机生成的图表和图像处理结果。几乎所有插图都是专门为本书制作的全新插图。书中使用了三维绘图程序，将多维数据可视化，同时使用了图像处理软件来处理这些图像，这些软件和程序主要包括IPT和MultiSpec，前者是本人所在实验室开发的图像处理软件MacSADIE的一个开发版本，后者是普度大学David Landgrebe实验室开发的多光谱分类程序。 为使本书能更好地适用于课堂上讲授，每章的后面都附有习题。这些习题从概念、思维实验到数学推导都有所涉及。这些习题都旨在提高学生对章节内容的理解程度。为了方便读者进一步研究，本书还提供了大量与主题相关的参考文献，书中采用表格形式将其列出，主要是考虑表格形式比较紧凑，能节省空间。在参考文献中重点强调了那些已经归档的期刊论文，因为对于读者来说它们较容易获得。 第1章给出了截至1996年遥感科学与技术的总体概述，描述了光学遥感器的基本参数和扫描遥感器的基本类型。第2章从数学的角度介绍了遥感领域中

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