分形理論在遙感影像空間尺度轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用研究.pdf

1、尺度轉(zhuǎn)換是獲取系列分辨率遙感影像的主要途徑，是遙感尺度問題研究的重要方向之一，同時(shí)也是依賴尺度的遙感信息提取研究的焦點(diǎn)，對(duì)遙感影像的空間尺度轉(zhuǎn)換進(jìn)行研究有著重要的理論和應(yīng)用意義。 近幾十年來，遙感領(lǐng)域的科學(xué)沉淀向我們展示，遙感信息科學(xué)與分形息息相關(guān)。研究表明自然界中大多數(shù)表面映射成灰度的圖像具有相同分形特征的分形表面，且大多數(shù)自然景物的灰度圖像滿足各向同性分?jǐn)?shù)布朗隨機(jī)場(FBR場)。由于分維數(shù)直觀上與物體表面的粗糙程度相吻合，而

2、自然界中的不同紋理粗糙度有很大差異，因此可將分維數(shù)作為區(qū)分不同類別紋理的有效參數(shù)。因此，分形理論對(duì)于改進(jìn)在空間和光譜方面表現(xiàn)復(fù)雜的遙感影像具有很大潛力。 本文針對(duì)遙感影像空間尺度轉(zhuǎn)換這一問題進(jìn)行了研究。首先在充分研究現(xiàn)階段遙感影像尺度轉(zhuǎn)換研究成果的基礎(chǔ)上，探討分形基礎(chǔ)理論以及遙感影像灰度曲面幾何特征，確定進(jìn)行遙感影像空間尺度轉(zhuǎn)換的理論依據(jù)--分維數(shù)；其次研究討論了現(xiàn)有遙感影像分維數(shù)計(jì)算的模型方法(雙層地毯法、基于表面積的分形布朗

3、運(yùn)動(dòng)法、三棱柱法)，針對(duì)這些模型是進(jìn)行整體影像而非單像元的分維數(shù)計(jì)算的特點(diǎn)，結(jié)合分形幾何原理，提出圖像單像元分維數(shù)的計(jì)算方法，并以航空遙感影像為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了算法的驗(yàn)證；第三，利用上述單像元分維數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行分維數(shù)計(jì)算，分析地物在不同尺度(分辨率)影像上的分形幾何特征，深入挖掘遙感圖像空間分辨率與分形特征的相互依賴關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上，提出了基于分形不變量--分維數(shù)的遙感影像尺度轉(zhuǎn)換方法，并在matlab中實(shí)現(xiàn)像元分維數(shù)和尺度轉(zhuǎn)換方法的程