全 文 ：第s卷 第 4 期
1 9 9 2 年 8 月
林 业 科 学研 究 V o l. 5 , 峙0 . 4
FO R E S T R E SEA R C H A u g
。 ,
1 9 9 2
利用微机进行遥感影象的假彩色合成粉
李 应 国
(中国林业科学研究院资派信息研究所)
关抽词 遥感 微机应用 假彩色合成图象
1 方法的提出
遥感技术作为一种快速、 准确 、 价格低廉的调查方法 已在许多行业得到广泛应用 , 作为
遥感重要内容之一的图象处理技术也得到了很大发展。 我国在影象合成方面所用的设备主要
有国外进口的专门图象处理设备或专门用于扫描成象的扫描设备如 C 一4 5 0 0 转 鼓扫描仪等 。
这些设备能准确地将遥感数据转变为不 同亮度的影象(或色调 ), 但其价格昂贵 , 也不利于随
时进行合成 , 以观察图象处理的效果 。 因而 , 一种简便、 准确的影象合成设备 , 是遥感技术
得到广泛应用的迫切需要 。
由于微机应用的普及 , 许多单位已拥有相当数量的配有 V G A 或 T V G A 显示器的 286 或
38 6微机 , 如果利用这部分设备进行遥感影象的假彩色合成 , 便可满足需要 。 目前应用最广泛的
微机同时显示的最多颜色为256 色 , 可以充分地表现影象所反映的地物细节。 因此 , 可以用微
机进行遥感图象的假彩色合成 。 从遥感应用研究的对象看 , 目前主要用于区分地类 , 如果单
从颜色便可区分出2 56 种地类 , 对于某一专业来讲基本上可以满足其地类划分的需要 。
2 方法及原理
图象是由象素组成的 , 影响计算机显示器显示图象的因素有显示器的分辨率 和 每一 象
索的颜色 , 因此 , 如伺利用微机显示器合成遥感影象必须从显示器的分 辨 率 及 象素的显示
入手 。
2
。
1 遥感影象的合成原理
当要显示器显示某一颜色时 , (如用 C 语言的 se tco lor (k ) 函数)传给计算机的只是一个
编号。 而颜色本身是由其三刺激值表示 的, 因此颜色编号与对应于该编号颜色的三刺激值之
间有一定的关系。 对于 V G A 或 T V G A 显示器来说 , 屏幕上的任何一种颜色均 由红 、 绿 、
蓝三电子枪同时打在屏幕上产生的。 微机分别以 6 个位来驱动每根电子枪 , 因此每根电子枪
可单独产生 64 种色调的颜色 , 三根电子枪总共可产生出加2 1妞种颇色 。 但是同时在屏幕上显
示的颜色数却是由微机显示卡的 8 个位来决定的 , 即只有2郭种。 这相当于这 种显 示器 有
26 2 14 4 / 25 6 = 1 02 4个调色板。 当要在屏幕上显示某一编号的颜色时, 实际上传给计 算 机的
1 9马2一 0 3一3 0 收稿。
* 本文内容为国家自然科学基金项 目“卫星影像标准化, 课题的部分内容,
4梦O 林 业 科 学 研 究 5 卷
编号是一D A C 寄存器的编号 , 对于 V G A 或 T V G A 显示器来说总共有2 56 个这样的寄存器 ,
其编号分别为。~ 2 5 5 。 每一个寄存器里存放了一种由计算机预先设置的三刺激值的颜色 。 因
此 , 当用设置颜色函数在屏幕上设置某一编号的颜色时 , 实际上是在屏幕上显示 该 编 号 的
D A C 寄存器里设置的那种颜色。
遥感影像合成的本质 , 是将用于合成的同一象素三个波段的数据分别转换为红、 绿、 蓝
光的强度 , 合成该象素的颜色 。 即 , 给该象素赋以一固定颜色 , 该颜色的三刺激值应模拟或
类比该象素的三个波段数据 (或以一定比例变换后的数据 ) , 从而使影象上的同一地类具有相
同的颜色 , 达到分类的 目的。 因此如何将三个波段的数据转变成某一 D A C 寄存器里 设置颜
色的三刺激值便是进行遥感影象假彩色合成的关键。
利用计算机语言很容易实现这种变换 。 但是值得注意的是 D A C 寄存器里设置 颜色的三
刺激值的取值范围是 O ~ 6 3( 6 个位 ), 而遥感影象的取值范围是 0~ 25 5 , ( 8 个位 ) , 再者微
机只有25 6个 D A C 寄存器 。 因此用于合成的三个波段的数据必须重新划分数量级 , 使其数量
级总数满足下述条件 :
L (r ) X 五(g ) X L (b ) ( 2 5 6
其中, L (r )、 L (g ) 、 L (b) 分别为三个波段重新划分的数量级总数 , 在划分每个波段的数 量级
总数及每一数量级所代表的影象密度范围时 , 首先应考虑充分利用微机提供的25 6种颜色 , 如
果颜色太少必然影响合成的质量。 国外有人将其划分为 L (r ) = 8 , L (g ) = 8 , L (b) = 4 和 L (r )
二 7 , L (g ) = 6 , L (b ) = 6 [ , J, 根据经验 , 只要 L (r )、 L (g )、 L (b )取 4 ~ 1 6之 间整数 , 并 且 2 5 6
) L (r ) x L (g ) x L (b ) ) 2 1 。, 便可得到满意的合成效果 , 第二应考虑三个波段的直 方 图 分
布 , 对直方图进行必要的压缩 , 使有限的颜色集中表现所研究的对象, 第三应考虑合成影象
研究的对象与色调的匹配关系。 只有这样才能得到满意的合成效果 。
数量级确定后便可 以根据亮度级划分来改变每一 D A C 寄存器 的三刺激值了 。 假设将用
于合成的三个波段分别划分为 :
赋以红光 的波段 7 级
赋以绿光的波段 6 级
赋以蓝光的波段 6 级
划分后 , 三个波段上同一象素的红 、 绿 、 蓝三原色的组合数共为 7 x 6 x 6 = 252 , 即合
成时利用了 25 6色中的25 2种 , 此时就可以将25 2组合中的任一组 合(假 如 6 红 : 6 绿 : 3 蓝 )作
为三刺激值设进一个固定的 D A C 寄存器(假如 20 号即第20 号颜色 ), 这就改变了该寄存器 的
颜色 , 这样在出图时凡是红 、 绿 、 蓝组合相同的象素都斌以按此三刺激值 设置的 D A C 寄存
器的颜色 , 即可实现整幅影象的合成 。
利用 C 语言 (MSC 6
。的中的宏定义 R G B 便可改变某一颜色值 , 其方法是 :
首先定义宏定义 R G B : .
# d e fin e r g b (r
,
g
,
b ) (OX 3F3F 3FL & ((LO N G )(b )< 1 6 }(G ) < 8 }(r ))) ;
其次, 利用 R G B 给出想要设置颜色的三刺激值 (以 6 红 : 6 绿 : 3 蓝为例 ) :
COLO R = R G B (6
, 6 , 3 ) ,
调用一 r em a p P a le tte 函数 , 将某一编号颜色 (假如 2 0号 ) 的三动1激值 , 改 为 R G B 指定
的三束I】激值 (即 CO LO R ) : 一 r em a p p ale t te (2 0 , CO LO R ) ;
4 期 李应国 : 利用微机进行遥感影象的假彩色合成
这样当再调用第20 号颜色时 , 屏幕上显示的颜色即是已经改变了的颜色 , 通过这种方法
便可改变全部2 56 种颜色。
对于高分辨率显示器 , 必需利用汇编语言来改变 D A C 寄存器的颜色 , 如 , 在显示图象之
前 , 首先设置颜色查询表 , 根据象素的三波段数据 , 经过计算后在颜色查询表中查取该象素
的颜色 , 具体方法略。
2
。
2 显示器分辨率的设置及象素点的显示
标准的 V G A 显示器提供的25 6色的分辨率为 3 2 0 x 2 0 0 , 这种分辨率对于遥感影象的合成
来说比较低 , 由于影象放得太大而显得模糊 , 用来显示 T M 影象时其比例尺约为 1 : 3 . 7万 ,
另外这种显示器 同时显示的信息量太少 , 一个窗口需分块显示 , 但是目前大部分 V G A 显示
器都提供了2 5 6色的更高分辨率 , 如 6 4 0 x 4 8 0 , s oo x 6 0 0等 , 在同一显示 器上 , 6 4 o x 4 so 的
显示器上显示的 T M 影象的比例尺约为1 : 7 。 4万 , 显示效果十分清楚 , T V G A 显示 器 显 示
2 5 6色分辨率有多种 , 如 T V G A 5 9 0 2 / 4 / s显示 卡 的 分 辩 率 有 6 4 0 X 4 0 0 、6 4 0 x 4 8 o 、 s oo x
6 0 0
、
1 0 2 4 x 76 8等 , 这种分辨率可满足一般的窗口 。
由于目前在图象处理方面广泛采用 C 语言 , 在设置显示方式时提供的2 56 色分辨率 只 有
3 2 0 x 2 0。, 因此对于更高的分辨率只能用汇编语言来完成 , 设置模式的汇编调用为 :
MO V A H
, 0 0H
MO V A L
,
MO D E
IN T 1 0H
其中 A H 、 A L 为寄存器的名称 , M OD E 为不同分辨率显示模式的编号。 由于通过汇编
设置的显示模式并不是C 语言提供的标准模式 , 所以在这种模式下 , C 语言所提供的所有的
图形 函数不再有效 , 必须用汇编语言来完成图象显示最基本的功能即象素点的设置 , 其调用
为 :
MO V A H
, OCH
M O V A L
,
C OL OR
MO V CX
,
PIX E L CO LU M N
MO V D X
,
PIX E L R OW
IN T z oH (CX
、
D X 为寄存器的名称 )
其中 :
PI X E L CO LU MN 为象素的纵坐标 ;
PIX E L R OW 为象素的横坐标 ;
C O LO R 为象素经过合成后的颜色 。
2
.
3 合成显示程序
根据前述方法 , 编制了专门用于微机合成的程序 Co lo r Co m p o s it e Im a g e o n M ic r o
C o m p 吐er (简称 MC R G B ) , 利用该程序可容易地进行遥感影象的假彩色合成 。 其工作过程
为 : 首先建立高分辨率 25 6色显示模式文件 , 由于在高分辨率 25 6色模式下 , 不同的显 示 卡显
示模式编号不一样 , 故此建立显示模式文件是必要的 ; 另外 , 为避免重复计算各波段的直方
图分布 , 设置了专 门用于建立直方图的文件 。 直方图建立后 , 就可调用合成功能 , 合成时显
示器分别显示各波段的直方图分布, 用户可根据直方图分布自动或手动确定需要压缩的数据
4 7艺 林 业 科 学 研 究 5卷
范围 , 指定颜色的取值区间 , 即可在各种分辨率状态下显示合成的影象 。 该程序 已经多人使
用 , 可在各种微机上运行。
3 合成实验及效果
根据上述方法 , 便可以进行遥感影象的彩色合成。 实验选择 1 98 9年 l。月17 日, 位于密云
水库附近的一窗口 , 为便于同另一同时相同地点且未经任何处理的 4( R ) : 5( G ) : 3( B ) 合成
影象比较 , 未对数据作任何处理 , T M 影象的4( R ) : 5( G ) : 3( B )合成目前被 林 业遥感界普
遍认为是区分森林植被类型比较好的组合 , 三个波段的直方图分布为 :
T M 4
: 0 ~ 5 3 ,
T M S
: 0 ~ 5 2 ,
T M 3
: 8 ~ 3 8
0
由此可看出 , T M 4 及 T M S 影象密度值的分布幅度一 样 , 而 T M 3 的 分布 幅 度 仅 为
T M 4 及 T M S 一半多 , 根据(2) 中的原则 , 经过适当压缩后 , 将三个波段的密度值重新划分
为 :
T M 4 (R ) = 8级 ,
T M S(R ) = 8级 ,
T M 3(B ) = 4级 。
这样, 同一象素经合成后 , 最多可能的颜色数为 8 x 8 x 4 = 256 , 即全部利用了显示器
所提供的颜色。 合成的影象上色彩丰富 , 地类容易区分 , 合成影象的效果与C 一4 5 0 0 转 鼓扫
描仪合成的影象类似 , 采用类似的方法合成了北京西郊一 1 0 2 4 x 7 68 的窗口 , 该窗 口的数据经
过了缨帽变换 , 合成的效果也令人十分满意。
利用此方法进行卫星影象的假彩色合成 , 其色彩区分能力和专门的图象处理系统类似 。
在2 8 6计算机上显示一景 1 024 x 7 68 的窗口需要 4 m in 左右 。 另外该方法是在微机上运行的 ,
不需要其它昂贵的设备 , 因而可以全面普及应用 , 这为遥感技术的普及开辟了一条新路 。
今 考
S a lv a d o r D C
.
Q
u a lity e o lo r eo m P o s ite im a g e
M
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文 做
d is Pla y u s in g lo w e o st e q u ip m e r一t
.
P h o ro 夕r a 朋
5 6(12 ). 1 6 2 5 ~ 1 62 9
.
4 期 拳应国: 利用孩机进行遥感影象的妞彩色合成 4于3
C o lo r C o m Po s ite Im a g e o n M f
e r o e o 沉Pu te r
L i Y in g g uo
(T h e R e : e a r e h l , : ; t止to te o f F o r e s ‘ R e : 。u r e o Io jo r 仍a t‘0 0 T e e l 。玄g u 。: C A F )
A bstr
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e r P r e s e n ts a 毗t五o d o f e o lo r c o m P o s ite ima g e o n
m ie r o e o m Pu te r w h ieh w o r k s th r o u g h re s e t t in g th e v a lue e ve r y D A C r e g is t e r
o f a ll 2 5 6 D A Cs o n m ie r o e o m Pu te r a e e o r d in g to th e th r e e ba n d
, 5 s a te llite
d a ta w h ie h w a o us e d to co m Po sit e e o lo r l双口名e 。 It a lso g iv e s a b r ie f in t r o -
d uc tio n to the s o ftw a r e o f MCR G B Pr o g ra r比刃比e d in th is me tho d
.
It p r o v e s
to be us efu l a n d e s e n tia l t o al l the 姐 it3 re la te d to r e m o t e s e n sin g 。
Ke y w
o r d s r翻m ot e s e n s in g m ie o r o e o m Pu te r a PP lie a t io n e o lo r
e o m P佣 ite im a g e
大小年毛竹林改制技术研究通过鉴定
大小年毛竹林改制技术的研究是国家科技攻关项目《林木速生丰产栽培技术的研究》的一部分 内部 , 自
1 98 4年始 , 研究将大小年毛竹林改制为均年 (即花年 )竹林 , 以及使均年竹林稳产经营的控制技术措 施 。 试
验中改制技术包括立竹斯鞭、 大年强度疏笋 、 改变伐竹期 、 自然留养小年竹等 , 以寻求在毛竹林中诱发 小
年竹萌发快、 效果好、 又简易可行的技术方法 。 系统总结了护笋 、 劈山垦复 、 施肥 、 砍伐、 钩梢等各 项控
制均年竹林德定经营的措施。 试验结果表明 , 通过 4 ~ 6 年可达到大小年改制的预期目的 , 利用控 制措施
均年竹林可稳定经营 , 获得竹林的高产稳产 。 经有关专家评议 , 此项研究达 国际水平 。
(中日林科晚亚热带林业实牲中心 郑义和 李弃丽 )