专利名称：一种Linux环境下生成遥感图像快视图的方法
技术领域：
本发明属于遥感图像处理技术领域,特别是涉及一种Linux环境下遥感图像快视图的生成方法。
背景技术：
遥感图像快视图在以下领域中具有广泛的应用前景(I)高光谱遥感是当前遥感技术的前沿领域，它利用感兴趣的物体所反射的电磁波获得相关数据，它包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息。高光谱遥感的出现是遥感界的一场革命，它使本来在宽波段遥感中不可探测的物质，在高光谱遥感中能被探测。而快视图则是高光谱图像处理过程中必要的一个实时的检测方法和辅助手段。 (2)高光谱遥感图像处理领域中使用快视图可以大大提高遥感图像的分析处理效率。高光谱遥感图像具有几十甚至上百个波段，图像数据维数高，信息量非常巨大。要利用其有效信息，必须对图像进行处理，在每个处理过程可以用快视图来检测处理结果是否正确，防止处理错误后，再做无意义的后续工作。(3)在大数据量图像处理方面，快视图使得结果检测更加直观，迅捷。高光谱遥感技术发展非常迅速，高光谱遥感图像的应用也更加广泛，但是鲜有人研究高光谱遥感图像快视图的生成方法，作为高光谱遥感图像研究的一个辅助手段，快视图生成的主要性能指标是快视图生成速度和其准确性(能不能准确的显示当前数据所包含的图像数据信息)；作为一种检测方法，快视图相比于专门观测遥感数据的工具，例如ENVI、ERDAS等更加的便捷，直观，使得研究人员在图像处理中，不需要专门的检测工具和软件设施，可以在每个处理阶段实时的检测数据处理的结果，节约了研究人员的时间。浙江大学的章孝灿等在《中国图象图形学报》2002年10月第10期发表的文章《海量遥感图象快速显示技术》(第七卷，102广1024页)提出了一种中间图像显示技术，该技术较为复杂，不够便捷，且实时性差。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本发明提出一种在Linux环境下生成遥感图像快视图的方法，以解决遥感图像处理过程中由于中间处理错误引起的无效运算过多、实时检测性差的问题，保证高光谱遥感图像处理的高效性和有效性。为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下一种Linux环境下遥感图像快视图生成的方法，生成快视图过程中所用到的遥感图像数据都是由原始高光谱图像经处理后得到的BSQ格式的图像数据文件(BSQ为按波段顺序存储的高光谱图像格式的缩略语)，该图像文件数据格式为32位单精度浮点型类型，生成快视图时需要处理的都是单波段的图像数据信息，该方法步骤如下I) BSQ格式图像生成TIF格式图像因为不能直接将高光谱图像数据从BSQ格式转换成JPEG格式，所以必须先将BSQ格式的高光谱图像数据转换成TIF格式的图像，然后再从TIF格式转换成JPEG格式(均是8位的位图)；生成TIF格式图像步骤处理如下a.线性映射由于处理高光谱图像数据时，其数据范围大小不一，不存在统一的区间，不方便后续处理，所以预先将待处理的BSQ格式的图像数据大小统一映射到区间[O. O, 65535. O]，之所以选择该区域的原因在于其原始数据处理成BSQ格式数据文件时，其数据整数部分完全在16位无符号短整型数据大小范围之内；根据全域线性拉伸函数将图像数据线性拉伸到区间[O. O, 65535. O]；全域线性拉伸基本思想如下假定原图像像素f(x，y)的灰度区间范围为[3，13]，希望增强后图像像素8(17)的灰度范围扩展到[c，d]，则线性拉伸的基本公式为
^ — Og(x,v) = 7~/(U) + c
b —a'由此,先计算BSQ格式的单波段图像像素中的最大灰度值max及最小灰度值min,然后确定其映射公式如下g(x,j)= 65535,0 f{x,y)
/ max-mm该部分处理完后数据类型仍然为32位单精度浮点型；b.图像数据小数部分预处理采用强制类型转换直接将32位单精度浮点型数据转换为16位无符号短整型数据由于强制类型转换时计算机采用的是退I算法，直接将小数部分截断，故采取了将图像数据值加上O. 5之后再进行强制类型转换，由此实现了计算机对小数的四舍五入算法，例如假设图像像素值为I. 2，计算机强制类型转换I. 2为1，采用该算法1. 2+0. 5=1. 7，强制转换数据类型后为I ;又例如像素值为I. 7，而计算机对I. 7强制类型转换也为1，采用该算法1. 7+0. 5=2. 2，强制转换数据类型后为2 ；c.图像数据按阈值裁剪在图像数据小数部分处理完毕之后，将累积概率分布在2%至98%之外的图像数据值进行裁剪，将累积概率在O到2%范围内的数据值赋值为累积概率为2%时所对应的数据值，将累积概率在98%到100%范围内的数据值赋值为累积概率为98%时所对应的数据值；d.直方图均衡化对预处理后的图像数据进行直方图均衡化，在均衡的过程中同时将16位的无符号短整型图像数据转化为8位的无符号字符型图像数据，即将生成的图像像素值映射到区间
，以便于生成8位的TIF格式图像影像；直方图均衡化的基本思想是对原始图像中的像素灰度做某种映射变换，使变换后的图像灰度的概率密度是均匀分布的，即变换后图像是一幅灰度级均匀分布的图像，从而图像灰度的动态范围得到了增加，提高了图像的对比度；直方图均衡化具体实现方法先将直方图归一化，即把灰度范围压缩至
，归一化的直方图相当于一个概率密度函数(PDF, probability density function),均衡化就是令概率密度为I ;r、s分别代表均衡化前后的灰度值，r，s e
;对于图像而言，需要利用其离散形式公式，原图像中某个灰度级像素出现的概率为已0\)=111;/^;其中1\(1·,)是原图像中第k个灰度级像素出现的概率，rk是第k个灰度级，nk是第k个灰度级rk出现的像素个数，N是图像像素总数(图像大小)；由图像的灰度直方图均衡化公式得出均衡化之后的图像的灰度值s
权利要求
1.一种Linux环境下遥感图像快视图生成的方法，生成快视图过程中所用到的遥感图像数据都是由原始高光谱图像经处理后得到的BSQ格式的图像数据文件，该图像文件数据格式为32位单精度浮点型类型，生成快视图时需要处理的都是单波段的图像数据信息，该方法步骤如下 I)BSQ格式图像生成TIF格式图像 因为不能直接将高光谱图像数据从BSQ格式转换成JPEG格式，所以必须先将BSQ格式的高光谱图像数据转换成TIF格式的图像，然后再从TIF格式转换成JPEG格式；生成TIF格式图像步骤处理如下 a.线性映射 由于处理高光谱图像数据时，其数据范围大小不一，不存在统一的区间，不方便后续处理，所以预先将待处理的BSQ格式的图像数据大小统一映射到区间[O. O, 65535. O]，之所以选择该区域的原因在于其原始数据处理成BSQ格式数据文件时，其数据整数部分完全在16位无符号短整型数据大小范围之内； 根据全域线性拉伸函数将图像数据线性拉伸到区间
； 全域线性拉伸基本思想如下 假定原图像像素f(x，y)的灰度区间范围为[&汕]，希望增强后图像像素8(1，y)的灰度范围扩展到[c，d]，则线性拉伸的基本公式为g(X,y) = ^f(X,y) + C O-a 由此，先计算BSQ格式的单波段图像像素中的最大灰度值max及最小灰度值min，然后确定其映射公式如下 t , 65535.0x g{x^y)=--f (x^y) max - min 该部分处理完后数据类型仍然为32位单精度浮点型； b.图像数据小数部分预处理 采用强制类型转换直接将32位单精度浮点型数据转换为16位无符号短整型数据由于强制类型转换时计算机采用的是退I算法，直接将小数部分截断，故采取了将图像数据值加上O. 5之后再进行强制类型转换，由此实现了计算机对小数的四舍五入算法，例如假设图像像素值为I. 2，计算机强制类型转换I. 2为1，采用该算法1. 2+0. 5=1. 7，强制转换数据类型后为I ;又例如像素值为I. 7，而计算机对I. 7强制类型转换也为1，采用该算法I.7+0. 5=2. 2，强制转换数据类型后为2 ； c.图像数据按阈值裁剪 在图像数据小数部分处理完毕之后，将累积概率分布在2%至98%之外的图像数据值进行裁剪，将累积概率在O到2%范围内的数据值赋值为累积概率为2%时所对应的数据值，将累积概率在98%到100%范围内的数据值赋值为累积概率为98%时所对应的数据值； d.直方图均衡化 对预处理后的图像数据进行直方图均衡化，在均衡的过程中同时将16位的无符号短整型图像数据转化为8位的无符号字符型图像数据，即将生成的图像像素值映射到区间[O, 255]，以便于生成8位的TIF格式图像影像；直方图均衡化的基本思想是对原始图像中的像素灰度做某种映射变换，使变换后的图像灰度的概率密度是均匀分布的，即变换后图像是一幅灰度级均匀分布的图像，从而图像灰度的动态范围得到了增加，提高了图像的对比度； 直方图均衡化具体实现方法 先将直方图归一化，即把灰度范围压缩至[O，I]，归一化的直方图相当于一个概率密度函数，均衡化就是令概率密度为I ;r、S分别代表均衡化前后的灰度值，r, S e [O, I];对于图像而言，需要利用其离散形式公式，原图像中某个灰度级像素出现的概率为Pr(rk)=nk/N ;其中PJrk)是原图像中第k个灰度级像素出现的概率，rk是第k个灰度级，nk是第k个灰度级rk出现的像素个数，N是图像像素总数(图像大小);由图像的灰度直方图均衡化公式得出均衡化之后的图像的灰度值s
全文摘要
一种Linux环境下生成遥感图像快视图的方法，属遥感图像处理技术领域，该方法步骤为1)BSQ格式图像生成TIF格式图像a.线性映射；b.图像数据小数部分预处理；c.图像数据按阈值裁剪；d.直方图均衡化；e.生成TIF格式影像文件；2)生成JPEG格式快视图文件。本发明的有益效果如下1、本方法提供的快视图生成方法简单，易操作，生成的快视图能较为准确的描述高光谱图像当前波段的数据信息；2、本发明提供的数据处理从32位单精度浮点型转换为8位无符号字符型数据,该量化方法噪声较小。
文档编号G06T5/40GK102903089SQ20121033087
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者马丕明, 张璇 申请人:山东大学