《遥感数字图像处理》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：16044702 课程名称：遥感数字图像处理 英文名称：Remote Sensing Digital Image Processing 课程类别：专业课 学 时：32，实验学时20 学分：2.0 适用对象：自然地理与资源环境本科专业 考核方式：考查 先修课程：《遥感概论》 二、课程简介 本课程是自然地理与资源环境本科专业学生的专业课，是以理论联系实践为主， 重视上机实践的一门课程。该课程利用计算机系统作为实验工具，以遥感理论作为实 验原理，以基本的数字图像处理方法为实验内容，以实例分析、信息提取、归纳总结 等为主要实验方法，以实验报告、成果等为最终形式，以学生为主体的开展实践教学 活动。强调学生亲自动手和设计，体验解决问题的过程，从实验中去学习、探索和发 现遥感规律。通过教学使学生了解利用遥感理论和遥感方法分析和解决问题的全过 程，激发他们的学习兴趣和应用遥感解决实际问题的意识与能力，提高他们利用计算 机软件及当代最新科技成果的意识，培养学生的创新精神和创新能力。 This course is a professional course for undergraduate students majoring in natural geography,resources and environment.It is a course focusing on integrating theory with practice and paying attention to computer practice.This course uses computer system as experimental tool,taking remote sensing theory as experimental principle and the basic digital image processing method as the experimental content.The main experimental methods are case analysis,information extraction,induction and summary.the experimental report and results are required as the final form,carrying out practical teaching activities with students as the main body.It emphasizes students'hands-on and design,experience the process of solving problems,and leam,explore and discover the laws of remote sensing from experiments.Through teaching.students can understand the whole process of analyzing and solving problems by using remote sensing theory and remote sensing methods.Stimulate their interest in learning and their awareness and ability to use remote
1 《遥感数字图像处理》课程教学大纲 一、课程基本信息 课程代码：16044702 课程名称：遥感数字图像处理 英文名称：Remote Sensing Digital Image Processing 课程类别：专业课 学 时：32，实验学时 20 学 分：2.0 适用对象：自然地理与资源环境本科专业 考核方式：考查 先修课程：《遥感概论》 二、课程简介 本课程是自然地理与资源环境本科专业学生的专业课，是以理论联系实践为主， 重视上机实践的一门课程。该课程利用计算机系统作为实验工具，以遥感理论作为实 验原理，以基本的数字图像处理方法为实验内容，以实例分析、信息提取、归纳总结 等为主要实验方法，以实验报告、成果等为最终形式，以学生为主体的开展实践教学 活动。强调学生亲自动手和设计，体验解决问题的过程，从实验中去学习、探索和发 现遥感规律。通过教学使学生了解利用遥感理论和遥感方法分析和解决问题的全过 程，激发他们的学习兴趣和应用遥感解决实际问题的意识与能力，提高他们利用计算 机软件及当代最新科技成果的意识，培养学生的创新精神和创新能力。 This course is a professional course for undergraduate students majoring in natural geography, resources and environment. It is a course focusing on integrating theory with practice and paying attention to computer practice. This course uses computer system as experimental tool, taking remote sensing theory as experimental principle and the basic digital image processing method as the experimental content. The main experimental methods are case analysis, information extraction, induction and summary. the experimental report and results are required as the final form, carrying out practical teaching activities with students as the main body. It emphasizes students' hands-on and design, experience the process of solving problems, and learn, explore and discover the laws of remote sensing from experiments. Through teaching, students can understand the whole process of analyzing and solving problems by using remote sensing theory and remote sensing methods. Stimulate their interest in learning and their awareness and ability to use remote
sensing to solve practical problems.Improve their awareness of using computer software and the latest scientific and technological achievements,and cultivate students innovative spirit and ability. 三、课程性质与教学目的 本课程为专业限选课，先修课程为《遥感概论》。在先修课程中学生己学习并了 解了遥感的基本理论只是，也接触到最基本的遥感软件使用和遥感图像应用。而通过 选择进一步的遥感数字图像处理课程的学习，可以打牢遥感数字图像处理的基础知 识，真正接触到遥感图像应用最核心的图像处理部分，包括从基本的数据下载方法、 到深入了解数据特点，再到应用图像从空间和光谱域进行分析，结合实践应用问题 学习并构律谣成解决方案」 通过本课程的教学，要求学生掌握遥感数字图像基础知识、遥感数字图像处理的 数学基础、遥感数字图像的几何处理、遥感图像处理的辐射校正、遥感数字图像增强 处理、遥感图像的计算机分类、遥感数字图像分析方法等内容。经过上机实践训练， 使学生掌握基本的EVI软件的遥感图像处理流程，具有遥感图像分析基本的能力。 四、教学内容及要求 第一章绪论 (一)目的与要求 1.熟悉数字图像、数字图像处理的基本概念： 2.了解遥感数字图像处理的任务和作用及发展史 3.了解常用的处理软件有哪些，并介绍课程开设目的与要求。 (二)教学内容 第一节遥感数字图像与遥感数字图像处理 1.主要内容：遥感图像、遥感数字图像处理及其内容 2.基本概念和知识点：遥感图像，遥感数字图像处理，图像处理内容 3.问题与应用：常用的遥感应用软件是什么？下载并安装 第二节盛感数字图像处理发展和两个观点 1.主要内容：数字图像处理的两种观点，思政元素：科学精神一辩证思 维 2.基本概念和知识点：空间域图像处理、频率域图像处理 3.问题与应用：如何科学看待和理解图像处理的两个观点？适用范围如 何？ 第三节章节组织与内容安排 1,主要内容：遥感数字图像处理框架 2
2 sensing to solve practical problems. Improve their awareness of using computer software and the latest scientific and technological achievements, and cultivate students' innovative spirit and ability. 三、课程性质与教学目的 本课程为专业限选课，先修课程为《遥感概论》。在先修课程中学生已学习并了 解了遥感的基本理论只是，也接触到最基本的遥感软件使用和遥感图像应用。而通过 选择进一步的遥感数字图像处理课程的学习，可以打牢遥感数字图像处理的基础知 识，真正接触到遥感图像应用最核心的图像处理部分，包括从基本的数据下载方法、 到深入了解数据特点，再到应用图像从空间和光谱域进行分析，结合实践应用问题， 学习并构建遥感解决方案。 通过本课程的教学，要求学生掌握遥感数字图像基础知识、遥感数字图像处理的 数学基础、遥感数字图像的几何处理、遥感图像处理的辐射校正、遥感数字图像增强 处理、遥感图像的计算机分类、遥感数字图像分析方法等内容。经过上机实践训练， 使学生掌握基本的 ENVI 软件的遥感图像处理流程，具有遥感图像分析基本的能力。 四、教学内容及要求 第一章 绪论 （一）目的与要求 1．熟悉数字图像、数字图像处理的基本概念； 2．了解遥感数字图像处理的任务和作用及发展史； 3．了解常用的处理软件有哪些，并介绍课程开设目的与要求。 （二）教学内容 第一节 遥感数字图像与遥感数字图像处理 1．主要内容：遥感图像、遥感数字图像处理及其内容； 2．基本概念和知识点：遥感图像，遥感数字图像处理，图像处理内容 3．问题与应用：常用的遥感应用软件是什么？下载并安装。 第二节 遥感数字图像处理发展和两个观点 1．主要内容：数字图像处理的两种观点，思政元素：科学精神—辩证思 维 2．基本概念和知识点：空间域图像处理、频率域图像处理 3．问题与应用：如何科学看待和理解图像处理的两个观点？适用范围如 何？ 第三节 章节组织与内容安排 1．主要内容：遥感数字图像处理框架
2.基本概念和知识点：图像处理与图像分析的区别，遥感信息提取 3.问题与应用：遥感信息提取与数字图像处理有什么区别和联系？ (三)思考与实践 1,理论思考的要求：明确几个概念，遥感数字图像处理、图像分析、信 息提取，并理解它们的区别和联系，思考为什么要进行遥感数字图像处理。 2.实践技能要求：实验项目一遥感数字图像处理基础1，复习学过的遥 感图像处理操作，并学习如何下载遥感数据。 (四)教学方法与手段 1.线上国家精品慕课+BlackBoard发布学习资源： 2.课堂讲授为主、辅之以计算机演示、提问学生，进行互动教学。采用 多媒体教学手段。 第二章遥感数字图像的获取和存储 (一)目的与要求 1,掌握波谱响应函数的概念和意义 2.熟悉遥感数字图像的产品的数据级别和特征及元数据，并能够对下载 的数据进行参数含义分析： 3。掌握不同遥感数据的应用范畴，能够根据给出的实际问题，做出正确 的数据下载判断。 (一)教学内容 第一节遥感图像获取 1.主要内容：遥感系统的基本知识： 2.基本概念和知识点：遥感系统的构成、遥感平台和传感器的联系和区 别、光谱和波谱的概念，波谱响应函数、辐射分辨率、重放周期： 3.问题与应用：波谱响应函数有什么用途？意义何在？当前常用的传感 器有哪些？。 第二节遥感数字图像的级别和数据格式 1.主要内容：遥感数字图像的元数据及级别，思政元素：国产遥感数据 的意义，国家战略 2.基本概念和知识点：元数据、产品级别、hdf、geotiff 3.问题与应用：如何下载国产高分数据？下载Landsat图像，对数据进 行参数分析，hdf图像格式的优点是什么？ 第三节遥感数据检索 1.主要内容：如何下载遥感数据 2.基本概念和知识点：数据检索方式 3
3 2．基本概念和知识点：图像处理与图像分析的区别，遥感信息提取 3．问题与应用：遥感信息提取与数字图像处理有什么区别和联系？ （三）思考与实践 1. 理论思考的要求：明确几个概念，遥感数字图像处理、图像分析、信 息提取，并理解它们的区别和联系，思考为什么要进行遥感数字图像处理。 2. 实践技能要求：实验项目一遥感数字图像处理基础 1，复习学过的遥 感图像处理操作，并学习如何下载遥感数据。 （四）教学方法与手段 1. 线上国家精品慕课+BlackBoard 发布学习资源； 2. 课堂讲授为主、辅之以计算机演示、提问学生，进行互动教学。采用 多媒体教学手段。 第二章 遥感数字图像的获取和存储 （一）目的与要求 1．掌握波谱响应函数的概念和意义； 2．熟悉遥感数字图像的产品的数据级别和特征及元数据，并能够对下载 的数据进行参数含义分析； 3．掌握不同遥感数据的应用范畴，能够根据给出的实际问题，做出正确 的数据下载判断。 （二）教学内容 第一节 遥感图像获取 1．主要内容：遥感系统的基本知识； 2．基本概念和知识点：遥感系统的构成、遥感平台和传感器的联系和区 别、光谱和波谱的概念，波谱响应函数、辐射分辨率、重放周期； 3．问题与应用：波谱响应函数有什么用途？意义何在？当前常用的传感 器有哪些？。 第二节 遥感数字图像的级别和数据格式 1．主要内容：遥感数字图像的元数据及级别，思政元素：国产遥感数据 的意义，国家战略 2．基本概念和知识点：元数据、产品级别、hdf、geotiff 3．问题与应用：如何下载国产高分数据？下载 Landsat 图像，对数据进 行参数分析，hdf 图像格式的优点是什么？ 第三节 遥感数据检索 1．主要内容：如何下载遥感数据 2．基本概念和知识点：数据检索方式
3.问题与应用：在地理数据云下载数据时，用行政区方式选择数据会有 什么问题？ 第四节图像的基本参数 1.主要内容：图像的基本参数 2.基本概念和知识点：像素坐标，空间分辨率，d即i 3.问题与应用：如何计算图像的信息量？图像的分辨率可用哪些指标来 描述？ (三)思考与实践 1.理论思考的要求：理解波谱响应函数的重要性，对不同格式的数据产 品的参数要能很好的把握。 2.实践技能要求：实验项目一遥感数字图像处理基础1，复习学过的遥 感图像处理操作，并学习如何下载遥感数据。 (四)教学方法与手段 l.线上国家精品慕课+BlackBoard发布学习资源： 2。课堂讲授和计算机演示、提问学生，进行互动教学。采用多媒体教学 手段。 第三章遥感数字图像的表示和度量 (一)目的与要求 1.了解遥感图像的模型： 2.掌握遥感图像的数字表示，及其单、多波段的图像统计特征： 3.理解图像的度量和计算方法。 (二)教学内容 第一节遥感图像模型 1.主要内容： 典型遥感应用时所需的遥感图像模型。思政元素：科学精 神，系统思维，从更高的维度看待遥感图像的内涵。 2.基本概念和知识点：陆地遥感，反演，陆地遥感模型，水色遥感： 3.问题与应用：不同遥感应用使用的模型有什么差异？在应用中应根据 应用目标选择合适的图像，并对之进行相应的模型处理操作。 第二节遥感图像的数字表示 1.主要内容：数字图像的矩阵表示方法 2.基本概念和知识点：单波段图像的函数表示，图像矩阵，向量表示 3.问题与应用：向量法表示图像有什么意义？一般在何处应用？ 第三节单波段图像的统计特征 1.主要内容：基本统计特征和直方图统计 4
4 3．问题与应用：在地理数据云下载数据时，用行政区方式选择数据会有 什么问题？ 第四节 图像的基本参数 1．主要内容：图像的基本参数 2．基本概念和知识点：像素坐标，空间分辨率，dpi 3．问题与应用：如何计算图像的信息量？图像的分辨率可用哪些指标来 描述？ （三）思考与实践 1. 理论思考的要求：理解波谱响应函数的重要性，对不同格式的数据产 品的参数要能很好的把握。 2. 实践技能要求：实验项目一遥感数字图像处理基础 1，复习学过的遥 感图像处理操作，并学习如何下载遥感数据。 （四）教学方法与手段 1. 线上国家精品慕课+BlackBoard 发布学习资源； 2. 课堂讲授和计算机演示、提问学生，进行互动教学。采用多媒体教学 手段。 第三章 遥感数字图像的表示和度量 （一）目的与要求 1．了解遥感图像的模型； 2．掌握遥感图像的数字表示，及其单、多波段的图像统计特征； 3．理解图像的度量和计算方法。 （二）教学内容 第一节 遥感图像模型 1．主要内容：典型遥感应用时所需的遥感图像模型。思政元素：科学精 神，系统思维，从更高的维度看待遥感图像的内涵。 2．基本概念和知识点：陆地遥感，反演，陆地遥感模型，水色遥感； 3．问题与应用：不同遥感应用使用的模型有什么差异？在应用中应根据 应用目标选择合适的图像，并对之进行相应的模型处理操作。 第二节 遥感图像的数字表示 1．主要内容：数字图像的矩阵表示方法 2．基本概念和知识点：单波段图像的函数表示，图像矩阵，向量表示 3．问题与应用：向量法表示图像有什么意义？一般在何处应用？ 第三节 单波段图像的统计特征 1．主要内容：基本统计特征和直方图统计
2.基本概念和知识点：单波段图像的方差、对比度，直方图统计的应用 3.问题与应用：常用的单波段统计特征有哪些？ 第四节多波段图像的统计特征 1.主要内容：多波段图像的相关性度量 2.基本概念和知识点：协方差矩阵，相关系数矩阵 3.问题与应用：图像的相关矩阵和协方差矩阵有什么区别？ 第五节图像的度量和计算 1.主要内容：图像度量的方法介绍 2.基本概念和知识点：特征空间，度量方法，卷积，滤波，纹理 3.问题与应用：图像度量涉及哪些基本概念，各有什么用途？ (三)思老与实 1.理论思考的要求：理解不同图像度量方法的意义，在具体应用中能够 判断并选择正确合适的方法进行处理 2.实践技能要求：实验项目一遥感数字图像处理基础2，对图像的单波 段和多波段进行统计计算，结合实例理解度量的意义。 (四)教学方法与手段 L.线上国家精品慕课+BlackBoard发布学习资源 2。课堂以计算机演示讲解为主、提问学生，进行互动教学，答疑。采用 多媒体教学手段 第四章图像显示与拉伸 (一)目的与要求 1.掌握RGB彩色模型，了解图像显示的过程： 2.掌握伪彩色合成，理解模拟真彩色合成的原理： 3.理解直方图均衡化和直方图规定化。 (二)教学内容 第一节遥感图像的显示 1.主要内容：GB彩色模型，图象显示过程。 2.基本概念和知识点：RGB彩色合成原理： 3.问题与应用：图像显示值与图像文件存储值相同么？两者有何不同？ 第二节图像的彩色合成 1.主要内容：伪彩色合成和模拟真彩色合成 2.基本概念和知识点：伪彩色合成，模拟真彩色，最佳图像合成指数 3.问题与应用：伪彩色合成与假彩色合成的差异是什么？SPOT多光谱数 据如何模拟真彩色图像的显示？ 5
5 2．基本概念和知识点：单波段图像的方差、对比度，直方图统计的应用 3．问题与应用：常用的单波段统计特征有哪些？ 第四节 多波段图像的统计特征 1．主要内容：多波段图像的相关性度量 2．基本概念和知识点：协方差矩阵，相关系数矩阵 3．问题与应用：图像的相关矩阵和协方差矩阵有什么区别？ 第五节 图像的度量和计算 1．主要内容：图像度量的方法介绍 2．基本概念和知识点：特征空间，度量方法，卷积，滤波，纹理 3．问题与应用：图像度量涉及哪些基本概念，各有什么用途？ （三）思考与实践 1. 理论思考的要求：理解不同图像度量方法的意义，在具体应用中能够 判断并选择正确合适的方法进行处理。 2. 实践技能要求：实验项目一遥感数字图像处理基础 2，对图像的单波 段和多波段进行统计计算，结合实例理解度量的意义。 （四）教学方法与手段 1. 线上国家精品慕课+BlackBoard 发布学习资源； 2. 课堂以计算机演示讲解为主、提问学生，进行互动教学，答疑。采用 多媒体教学手段。 第四章 图像显示与拉伸 （一）目的与要求 1．掌握 RGB 彩色模型，了解图像显示的过程； 2．掌握伪彩色合成，理解模拟真彩色合成的原理； 3．理解直方图均衡化和直方图规定化。 （二）教学内容 第一节 遥感图像的显示 1．主要内容：RGB 彩色模型，图象显示过程。 2．基本概念和知识点：RGB 彩色合成原理； 3．问题与应用：图像显示值与图像文件存储值相同么？两者有何不同？ 第二节 图像的彩色合成 1．主要内容：伪彩色合成和模拟真彩色合成 2．基本概念和知识点：伪彩色合成，模拟真彩色，最佳图像合成指数 3．问题与应用：伪彩色合成与假彩色合成的差异是什么？SPOT 多光谱数 据如何模拟真彩色图像的显示？