圖像判讀

圖像是目標物在一定成像條件下的反映。圖像特徵包含有幾何特徵、物理特徵和相關特徵。它們分別是目標物的空間幾何形態、電磁波反射（或輻射）特性、目標物之間或目標物同周圍環境之間的有機聯繫在圖像上的反映，而且與成像系統、成像比例尺、大氣狀況以及圖像處理過程等密切相關。所以，研究目標物的圖像就是根據其成像特徵，以及成像條件對成像特徵的影響，從而達到識別目標物和判定其性質的目的。

圖像判讀就是在序列圖像中獲取運動目標的一個或多個特徵點相對於某一個非移動點在靶面上的相對位置，以及這些點位置與時間的對應關係，以便能通過對這些位置與時間數據的計算得到運動物體的運動參數。 ^[3] 

對於數字攝像系統，目標像點在固體圖像感應器(靶面)的位置，可以由目標信號在靶面的相對座標來確定，如圖1所示。以靶面中心為原點建立笛卡兒座標系，設A點為目標像點，它偏離座標原點的量稱為判讀脱靶量，記做△x，△y。計算出來的脱靶量△x，△y連同光測設備的其他測量信息作數據處理，可完成對目標 運動參數的事後分析。 ^[3] 

不同用户針對自己關注的內容，提取經過處理後的相關圖片，由工作人員用放大鏡、直尺等簡單工具，用肉眼對圖像進行直接分析、解讀。圖片上不同部分反映出來的色調、形狀、陰影等特徵是主要的分析判讀依據。這些特徵在不同時刻、不同季節、不同天氣條件下都會有所不同，對同一種物體，不同光譜段圖像上顯現出的上述特徵也很不相同，強烈反映出其光譜特性。例如，水體的可見光圖像是灰色而紅外圖像則為黑色，如有污水流入則這部分的色調明顯不同，很容易辨別;藍綠光對水體穿透能力好，據圖像中反映出的水下地形地物的色調可判斷水的深淺、水質;一輛在傍晚時分的坦克，在可見光圖像中,它可能和周圍訝物融為一體很難分辨，而在紅外圖像則顯示出明顯的坦克輪廓，根據其色調的深淺還可判斷出是停止、剛啓動還是行駛已久;不同植物葉子的組織結構和色素不同，其光譜特性和色調也不同，據此可用於植物分類、農作物估產。此外，對地質、地貌、岩石、土壤等都可用上述方法結合各自專業的相關位息,弄清和辨認圖片中反映的地面景物中的真實內容。 ^[4] 

人的目視判讀仍是最主要的判讀方法，豐富的專業知識和經驗對判讀人員是非常重要的。

計箅機判讀和分類的依據是圖像特徵,包括強度分佈、偏振、光譜段等，它是正在研究和發展中的技術。相對於人的精細判讀，計算機判讀還較為粗糙，還不能完全取代人工判讀。 其最大優勢是速度很快，在需要從大量圖片中篩選出某些可進一步仔細研究的圖片時，計算機可起很大的作用。 ^[4] 

圖像判讀時，一般應遵循以下原則：

（1）綜合分析圖像的判讀標誌。採用論證法和反證法相結合的原則。根據這項原則，使判讀出的界線和類型的結論，具有唯一性、可靠性。 ^[5] 

(2)衞片與航片、主圖像與輔助圖像、圖像與地形圖、專業圖和文字資料相結合的原則。根據這項原則，可以使判讀取得更多已知條件，增加更多影像信息,供進一步揭示未知的影像。

（3）室內判讀與野外實地對照相結合的原則。根據這項原則，以建立判讀標誌，校核室內判讀結果.補調必要的實地數據等，使圖像判讀的質量進一步得到提高。 ^[5] 

圖像判讀的基本方法是由宏觀至微觀，由淺入深，由已知到未知，由易到難，逐步展開。按照分析推理的觀點一般有如下幾條：

(1)直判法。直接應用判讀標誌，對像片影像作出較有把握的判讀。

（2）對比法。利用典型樣片或多日期、多光譜的像片和彩色像片.進行對比分析判讀。通過與典型樣片圖像的分析對比，能夠得到新的啓發，而使不易判讀的地物，得到正確的答案。 ^[5] 

(3)綜合判認法。也就是利用間接判讀標誌作出類比推理，依據地物之間的相關性和依存關係作出綜合分析判讀。如建築物與道路等級之間的關係，水系與道路之間的關係，都是綜合推理辨認地物的重要依據。

(4)歷史比較法。這是作動態研究時所採用的最好方法。如研究滑坡、土體的厚度、滑坡速度、方向等，可採用不同時期拍攝的像片，作不同時期的歷史比較，得出有害地質體隨時間而變化的有關數據。又如水資源監測，也可利用不同時期的像片影像恃徵，作出一些定性、定量的分析。 ^[5] 

圖像判讀的程序如圖2所示，其中準備工作包括:收集航片、衞片、地形圖、專業圖、有 關文字數據資料、簡便的儀器設備(如放大鏡、立體鏡、轉繪儀等）;分析資料並進行必要的處現 (如衞片放大、假彩色合成、比例尺歸化等）;實地踏勘；制訂判讀計劃和規範.確定所使用的判讀方法等。室內判讀包括:建立判讀標誌.按照判讀內容的要求對圖像進行觀察和分析（有時需藉助儀器），並勾繪出地物的屬性和分佈界線。野外檢查主要是核對、修正和補充室內判讀的結果。成果整理包括像片轉繪、清繪整飾和註記以及文字説明。 ^[5] 

圖像判讀的應用相當廣泛。它是攝影測量的重要環節，又是軍事偵察、地球資源勘探和環境監測的重要手段。按照判讀的對象，圖像判讀可以分為地形判讀、軍事判讀和其他專業判讀。地形判讀的對象是地形圖上需要表示的地物、地貌要素，如居民地、方位物、道路、水系、植被、地貌等。在攝影測量的地形判讀中，在中、小比例尺測圖時，一般都是採用對像片進行實地判讀和調查的方法。在大比例尺測圖中，採用室內判繪與實地補充調繪相結合的方法。並將其結果按照規定的圖式符號和註記描繪在像片上。這種圖像判讀、實地調查、像片上描繪的全過程叫做像片調繪。由於實地判讀勞動強度大、效率低，隨着像片影像質量的提高正逐步被室內判讀和實地判讀相結合的方法所取代。方法的要點是：①選定樣區像片進行實地調繪，並蒐集有關資料作為室內判繪的依據；②利用判讀儀進行室內判繪；③對室內判繪成果進行實地檢核和補充調繪。

20世紀60年代以來，遙感技術和圖像處理技術的發展，開創了圖像判讀的新局面：①出現了新的圖像類型，如熱紅外圖像、微波圖像（如側視雷達圖像）和多波段圖像等。②改善了圖像處理方式，如圖像增強、圖像修復、特徵提取、計算機分類和識別等技術。③研製出圖像處理和分析的新設備，如密度分割儀、彩色合成儀、變焦轉繪儀、以及光學和數字圖像處理系統。④擴大了應用範圍，使圖像判讀在地質勘探、農業資源調查、林業資源管理，城市規劃以及洪水氾濫和環境監測等方面得到頗有成效的應用。