经过上述变换，突出原图像灰度值为[7，12]这一部分的 信息，压缩了两端的信息。线性变换的灵活性较大，可以根 据要求，有目的地选取间断点的位置，决定拉伸那一段或压 缩那一段的灰度范围，或者只处理其中某一段的灰度。
2 g（i，j）＝ f（i，j） f（i，j）∈[0，7]，g（i，j）∈[0，2]
7
g（i，j）＝
xb
Xa 图 4 指数变换
xb
Xa
图 5 对数变换
指数函数的数学表达式为：
xb=beaxa+c
（4）
式中：xa 为变换前每个像元的灰度值；xb 为变换后图
像每个像元的灰度值，xb 的值以四舍五入的方法取整。A，
b，c，是为了调整函数曲线的位置和形态而引入的参数，通
过参数调整可实现不同的拉伸或压缩比例。
根据函数的特点可采用线性变换和非线性变换两种方 法。如果变换函数是线性或分段线性的，这种变换即为线性 变换。线性变换是按比例扩大原始灰度值的范围，以充分利 用显示设备的动态范围，使变换后图像的直方图的两端达到 饱和。例如，某一图像的最小灰度值为 10，最大灰度值为 72，经线性变换后，输出的最小值为 0，最大值为 255。
式中：f（i，j）∈[a1，a2]，g（i，j）∈[b1，b2]，于是 有：
收稿日期：2010-07-31 作者简介：李二喜（1980-）男，江苏海事职业技术学院航海技术系助讲，硕士研究生，研究方向为航空遥感监测。
84
中国水运
第 10 卷
g (i,
j) =
b2 − b1 [ f (i, a 2 − a1
j ) − a1 ] + b1
（2）
通过直线方程（1）可以把[a1，a2]范围内任一 f（i，j） 变换为 g（i，j）。从而使原来较窄的直方图变为范围较宽的 直方图，这种变换也称为直方图拉伸。拉伸后的图像灰度动 态范围扩大，对比度改善，提高了图像质量。图像的变化随 直线方程的不同而不同。直线与横轴的夹角大于 450 时，图 像被拉伸，灰度的动态范围扩大；直线与横轴的夹角小于 450 时，图像被压缩，灰度范围缩小。在实际工作中，为了更好 地调节图像的对比度，经常采用分段线性变换的方法。在图 像的灰度值范围内取几个间断点，每相邻的两间断点之间采 用线性变换，每段的直线方程不同，可以拉伸，也可以压缩， 断点的位置可由用户根据处理的需要确定。
学报，2005，5，02：1-11.
[3] W.Y.Tseng，A.K.liu，W.G.Pochel.satellite Remote sensing of
Spill in NOAA/NESDIS.The 4th Pacific Ocean Remote
Sensing Conference.Qingdai，China，1998.
大学出版社，2003.
[8] Maged ， Mareghany.Radarsat.Automatic Algorithms for
Detecting Coastal Oil Spill Pollution. JAG. Vol 3-issue
2-2001：192-196.
[9] 陈利雄，张永宁.海洋溢油污染现状及航海雷达监测溢油
行变换的方法对海上溢油图像进行增强处理，可使使图像对比度提高，灰度范围增大，图像变得清晰，特征明显质
量改善，从而提高海上溢油监视的力度，保护海洋环境。
关键词：遥感监测；海上溢油；图像处理；灰度值；
中图分类号：TP72
文献标识码：A
文章编号：1006-7973（2010）10-0083-02
石油污染的严重现实，引起了各国政府的高度重视。特 别在发达国家，政府投入了大量资金，建立常备的探测系统， 对专属经济区和领海海域进行巡视、监测和管理。我国是国 际海事组织《1900 年国际石油防备、反映和合作公约》的 缔约国，具有履行条约的责任和义务。在已投入的监测系统 中，遥感是最重要和最有效的手段之一。但直接从遥感设备 上接收到的遥感数据中包含大量信息，且受到天气等客观条 件影响，存在不少干扰信号，为了突出溢油信息，尽可能地 消除干扰，准确识别及估算溢油情况，原始数据必须经过复 杂的计算机图像处理，才能达到监测的要求。
第 10 卷 第 10 期 2010 年 10 月
中国水运 China Water Transport
Vol.10 October
No.10 2010
遥感监测海上溢油图像处理方法的研究
李二喜，赵 越
（江苏海事职业技术学院 航海技术系，江苏 南京 211170）
摘 要：在最近 30 年里，全球溢油量超过 4,500 万 m3，事故就有 62 起。尽管已有很多国际性的环境保护协议，
g(i,j)
b2
b1
0
a1
a2
图 1 线性变换
如图 1 所示，原图像 f（i，j）的对比度较差，灰度范围
为[a1，a2]；经线性变换后图像 g（i，j）的对比度提高，灰
度范围扩大为[b1，b2]。变换方程可写为
g (i, j) − b1 = f (i, j) − a1
b2 − b1
a2 − a1
（1）
接联系。点运算又可称为对比度增强、对比度拉伸或灰度变 换，是辐射增强的主要方法。
辐射增强是一种通过直接改变图像中像元的亮度值来改 变图像的对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。人的 眼睛鉴别图像时能够分辨 20 级左右的灰度级，而显示设备 显示灰度的动态范围要大得多，例如计算机显示器能够显示 256 个灰度级，灰度值范围为 0~255。因此，辐射增强能够 使一幅图像充分利用成像设备，达到最佳动态范围，大大改 善目视效果。一般来说，原始遥感数据的灰度值范围都比较 窄，这个范围通常比显示器的显示范围小的多。
[4] 李栖筠，张永宁，等.辽宁省学科委员会项目报告书[Z].
辽宁省海域环境卫星遥感监测研究，2003.
[5] 从旭东，赵汝湘，王淑美.卫星遥感在溢油监测中的应用
[J].交通环保（增刊），2003，24：23-25.
[6] 李四海.海上溢油遥感探测技术及其应用进展[J].遥感信
息，2004，2.
[7] 章孝灿，黄智才，等.遥感数字图像处理[M].浙江：浙江
12 5
（f i，j）－14
4 5
（f i，j）∈[7，12]，g（i，j）∈[f（i，j）∈[12，16]，g（i，j）∈[14，16]
如果变换函数是非线性的，即为非线性变换。常用的非 线性函数有对数函数指数函数等。
指数函数曲线如图 4 所示，指数变换主要用于增强图像 中亮的部分，扩大灰度间隔，进行拉伸；而对于暗的部分， 缩小灰度间隔，进行压缩。
包括 1972 年 80 个国家签订的《防止倾倒废物及其他物质污染海洋的公约》，然而，随着现代工业的发展和人类生
活的现代化，海洋污染的程度仍在不断地严重。利用卫星遥感技术监测海上石油污染是一个亟待发展和完善的课题，
遥感图像的数字处理工作是影响溢油监测准确性的关键。为了改善上述情况，通过拉伸灰度范围，对像元灰度值进
元灰度值进行变换可使图像的动态范围增大，图像的对比度
扩展，图像变得清晰，特征明显。在具体操作过程中还会存
在没有预见到的问题，但是上述方法为增强卫星遥感检测图
像的方法提供了一种可能。 参考文献
[1] 张永宁，丁倩，李栖筠.海上溢油污染遥感监测的研究[J].
大连海事大学学报，1999，3.
[2] 冯长根.2004 年我国事故与灾害状况综述[J].安全与环境
有些遥感图像的目视效果较差，例如对比度不够、图像 模糊；有些图像总体目视效果较好，但对所需要的信息，如 边缘部分或线状地物不够突出；有些图像波段多数据量大， 例如 TM 图像，但各波段的信息量存在一定的相关性，为进 一步的处理造成困难。针对上述问题，需要对图像进行增强 处理。通过图像增强技术，改善图像质量、提高图像目视效 果、突出所需要的信息、压缩图像数据量，为进一步的图像 分析判读做好预处理工作。这里依据大量溢油图像处理实验 为基础，对海上溢油遥感图像处理中用到的遥感图像增强处 理方法上做了探讨和研究，试图找到灵活、简便、实用的处 理方法。图像处理方法主要可分为空间域增强和频率域增强 两种方法。空间域增强是通过改变单个像元及相邻像元的灰 度值来增强图像；而频率域增强是对图像进行傅里叶变换， 然后对变换后的频率域图像的频谱进行修改，达到增强的目 的。
空间域是指图像平面所在的二维平面，空间域增强是指 在图像平面上直接针对每个像元进行处理，处理后像元的位 置不变。
空间域增强是图像增强技术的基本组成部分，它包括点 运算和邻域运算。点运算虽然简单却是很重要的一类技术。 对于一幅输入图像，经过点运算后产生的输出图像的灰度值 仅由相应输入像素点的灰度值决定，与周围的像元不发生直
仍以图 1 的图像为例，对其进行分段线性变换，从图像 的端点算起，间断点取作（0，0）、（7，2）、（12、14）、（16、 16）共三个线段（见图 2）。
g(i,j) 16 14
(16,16
2
(7,2)
0
f(i,j)
7
12 16
图 2 分段线性变换
从图中可以看出，前后两段为压缩；中间段为拉伸。根 据式（1）列出每一段的直线方程（见式 3）。由式（3）计算 出原灰度值变化后应具有的灰度值，如在计算中得小数，则 四舍五入取整，以满足离散图像的要求。
可行性探讨[D].航海技术与航海教育论文集[C].大连：大
连海事大学，2003：71-75.
[10] 张永宁.2005 年 4 月大窑湾已有事故报告[R].大连：大连
海事大学，2005.
[11] 马里.渤海海域已有卫星遥感监测研究[J].大连：大连海
事大学，2006.
对数变换
对数函数曲线如图 5 所示，与指数函数变换相反，对数
变换主要用于拉伸图像中暗的部分，而在亮的部分压缩。