基于ＴＭ 图像光谱特征最佳波段组合的选取方法 陈杰訾闪（内蒙古科技大学，内蒙古包头０１４０１０） 摘要：在波段选择上，最大限度地区分和监测不同类型的地球资源是必要的。基于ＴＭ的７个波段，最佳波段的选取使图像的 解译、分析、信息提取达到最佳效果。本文遵循最佳波段的选取原则：一是波段包含的信息量最大化；二是各波段之间的“重复度 、 “冗余度”最小化；三是对图像的可分性最强化。浅谈了包括方差、标准差；相关系数法；最佳指数（ＯＩＦ）法等在内的六种方法对波段 组合提供的科学依据。 关键词：波段选取；选取原则；选取方法 中图分类号：Ｆ４０３．７；ＴＰ７５ 文献标志码『．Ｂ 文章编号：１００８—０１５５（２０１５）０６—０１６７—０２ 在现实操作中，由于人眼对黑白图像亮度级的分 辨力能力仅有１０到２０级左右，而对色彩和强度的分 辨力可达到１００多种，因此将黑白图像转换成彩色图 像可使地物的差别更易于分辨。 进行遥感影像彩色合成时，方案的选择十分重要。 以陆地卫星Ｌａｎｄｓａｔ的ＴＭ图像为例，当４，３，２波段分 别赋予红，绿，蓝颜色进行彩色合成时，这一合成方案 就是标准假彩色合成，是一种常用的合成方案。实际 应用时，常常根据不同的应用目的，在实验中进行分 析、调试，寻找最佳合成方案，以达到最好的目视效果。 波段的选择必须遵循三个原则：一是三个波段的 信息量要最大化；二是三个波段的相关性最小化；三是 目标地物与其他地物要有很好的可分性。工作中，选 取的方法有：方差、标准差、相关系数法、最佳指数 （ＯＩＦ）法、熵与联合熵、平均梯度法、典型地物波谱特征 分析。本文基于ＴＭ图像的光谱特征浅谈了上述的六 种选取方法方法。 ｌ ＴＭ图像的光谱特征及图像预处理 １．１ ＴＭ图像的光谱特征 表１ ＴＭ７个波段的光谱特征 波段序号 波长范围ｒｕｍ１ 波段名称 分辨牢 主要应用领域 对水曲穿透力较大；对叶绿素浓度反应敏感：助于区 比法来实现。坏线条带成像时，由于检测系统某一扫 描线上故障造成扫描线脱落，在图像上只显示一条黑 线，有时也会出现分段黑线，这些均称条带噪声。去除 条带的方法是用条带上行和下行的均值来代替。 ２最佳波段选取的方法 ２．１方差、标准差 方差、标准差，均反映亮度值作为随机变量取值的 离散程度，即变量与均值的偏差程度。方差是所有像 元亮度值和均值之差的平均平方值。其公式如（１）表 不： ： ～＝——一Ａ：戈 一Ａ ：一 塑 （１）Ｌ ｌ Ｊ 式中，ｎ为像元的总个数，置为各像元的灰度值。 方差的平方根值就是标准差，其公式如（２）表示： （２） ｌ ２ ３ ０．４５ ５２ ０ ５２－０．６０ ０击３＿０ ９ 蓝色 缘色 缸色 ３０ｍ ３０ｍ ３０ｍ 分 壤与械被 对水的穿透力较大ｔ识别植物类别和评价植物生产ｌ力 区分植物类型和覆虢度ｔ判断地貌、岩性、构造等 植物识别分类；生物跹调蠢及作物长势判定 ｔ烈别与 ０７６＿０ ９０ 近红外 ３０ｍ 水有关的地质构遗 标准差越小，图像中像元亮度值就越集中于某个 中心值；反之，其标准差越大，亮度值就越分散。标准 差是普遍应用于数字图像处理的一个统计值，如现行 对比度增强、相似分类法以及精度评估等。所以方差 和标准差越大，说明像元亮度值分布离散，信息量越 大。 ２．２相关系数法 提 幢物识刖能力；勃ｆ区分云与雪：易于判定岩性 ５ ｌ ５５－１．７５ １０４０．１２ ５０ 短波红外 ３０ｍ 热红外 Ｉ２０ｍ 土壤类型 进杼热测定和热制阳 用＿ｆ鹾分岩石类裂、岩石水热蚀变、探测一 蝗黏土矿 ２ ０８－２ ３５ 缸ｆ波红外 ３０ｍ 物等 相关系数反映了不同变量间的相关程度，其值由 两个变量间的协方差以及各自的标准差决定着，公式 如（３）表示： ： 由表１可知，ＴＭ１、２、３波段处于可见光区域，ＴＭ４ 为近红外波段，ＴＭ５、７为中红外波段，而ＴＭ６为热红外 波段。 １．２图像的预处理 —Ｌｒｌｏｌ ｒｏ．（３）（３） ｉｊ 图像预处理包括几何校正、大气校正和去除坏线 条带。几何纠正需要从三个方面来实现：一是选取地 面控制点；二是进行像元坐标变换；三是是像元亮度值 的重采样。大气校正主要采用波段对比法和直方图对 式中，ｒ ，为两个波段的相关系数，ｒｏ 为两个波段 的协方差的平方，ｏｒ 和 为两波段各自的标准差。 相关系数一般介于一１到１之间，如果两波段的相 关系数大于０，则说明两个波段间，一个波段的亮度值 增加会引起另一个波段上亮度的增加，相关系数接近 １，这种依赖性越明显。所以相关系数值越小，信息的 收稿日期：２０１５—０４—０８ 作者简介：陈杰（１９８９一），男，采矿工程，内蒙古科技大学硕士研究生。 １６７
