通道增强的微分析方法

‘壹’ 纯物质中微量杂质分析通常采用哪些定量方法

一般有以下方法：
气相色谱法：气相色谱法是利用气体作流动相的色层分离分析方法。适用于易挥发有机化合物的定性、定量分析。对非挥发性的液体和固体物质，可通过高温裂解，气化后进行分析。该方法具有效能高、灵敏度高、选择性强、分析速度快、应用广泛、操作简便等特点。
高效液相色谱法（HPLC）：又称“高压液相色谱”、“高速液相色谱”等。高效液相色谱法是色谱法的一个重要分支，以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。
色谱-质谱联用分析：将色谱法与质谱法联合使用的分析方法。分为气相色谱-质谱联用(GC-MS)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)两种。能将气相(或液相)色谱的高效分离的特点和质谱的高灵敏度检测的优点结合起来,获得更好的分析效果。
以上方法均已在各种物质的分析中得到广泛使用。

‘贰’ 电子探针X射线微区分析法

一、内容概述

电子探针（EPMA）是用极细的电子束对样品表面进行照射产生特征性X射线，对特征性X射线进行分光和强度测定，得到微小区域的元素组成及样品表面元素浓度分布的分析装置。EPMA 采用波长色散型X 射线分光器（WDS），与能量色散型X 射线分光器（EDS）相比，具有高分辨率的特点。因此，EPMA 与扫描型电子显微镜（SEM）配置EDS检测器比较，可以进行更高精度和更高灵敏度的分析。电子探针应用更多和更有效益的是资源评价和综合利用。

二、应用范围及应用实例

（一）EPMA-1720/1720 H型电子探针

日本岛津公司在19世纪60年代开发出世界首台电子探针“MOSRA”；2009年，推出最新型电子探针EPMA-1720/1720H，分析元素范围⁴Be—⁹²U，X射线分光器数2～5道，X射线取出角为52.5°，罗兰圆半径为4in（101.6mm），二次电子分辨率分别为6nm（EPMA-1720）和5nm（EPMA-1720H）。

（二）CAMECA场发射电子探针SXFiveFE定量分析辉石矿物及其谱图分析

基于WDS的CAMECA电子探针是唯一实现主量和痕量元素精确定量分析的仪器。场发射源的引入，优化了低电压和高电流，在微区定量分析中，可实现最小的激活体积和尽可能高的空间分辨率。优化的真空系统提供更优的检出能力，对于轻元素有重要意义。可提供无与伦比的显微定量和超高空间分辨率的X射线成像能力。在10 kV、100 nA的实验条件下，使用SXFive的LaB6阴极，可得到0.5μm的分析分辨率，使在微小的区域内测量含量小于0.01%的痕量元素成为可能，并能得到良好的统计精度。

由于CAMECA波谱仪的独特设计，15 s内即可扫描完整个谱仪，同时完成数据采集。SXFive可以配置一个能谱（EDS）用于快速矿产/相鉴别，或配置波谱仪（WDS）用于定量和成像模式。如果配置EDS/WDS可实现高通量产率，用EDS测得主量元素，用WDS测得痕量元素。

首先通过该仪器可以获得斜方辉石内的单斜辉石出溶片晶的X荧光谱图（图1），该片晶只有几百纳米宽。随后利用8kV、20nA的聚焦电子束定量分析了单斜辉石（Cpx）和斜方辉石（Opx）（表1）。

（三）CAMECA场发射电子探针分析石榴子石中的微量和痕量元素

实验给出了300 nA条件下，石榴子石中一个锆石包裹体中的U、Y、Hf的X荧光谱图（图2，图3），显示主要火成岩核心和变质增生。为了在极低浓度下准确获得各元素的分布情况，峰值和背景强度已被映射，然后减去像素-像素。为了取得更好的精度，U的Mβ数为多台光谱仪同时测量的叠加数据。

图1 单斜辉石出溶片晶的X荧光谱图

表1 单斜辉石（Cpx）和斜方辉石（Opx）的定量分析结果

图2 石榴子石中一个锆石包裹体的背散射电子图像（BSE）

（四）CAMECA场发射电子探针分析Fe-Ti氧化物

用该法获得了交代橄榄岩捕虏岩中一个复合铁钛氧化物晶的高空间分辨率X荧光谱图（图4），发现钛铁矿上面长满了原始的含铌金红石，被钛铁矿部分取代，后期形成铁氧化物边缘。Fe和Ti剖面图上沿着红色覆盖线的X荧光强度证明横向分辨率为300 nm（图5）。

（五）独居石中微量元素的成带现象

用该法分析了独居石晶体中Y和Th的分布情况（图6）：Y为0.4% ～1%，Th 达0.7%。整个晶体的分析条件为CAMECA EPMA 2554＋/-8m.y.，较薄的垂向裂隙充填物的分析条件为1837＋/-5 m.y.。

图3 锆石包裹体中的U、Y、Hf的X荧光谱图

图4 复合铁钛氧化物晶的高空间分辨率X 荧光谱图

图5 Fe和Ti剖面图

（样品由F.kalfoun，D.Lonov，C.Merlet提供）

图6 独居石晶体中Y和Th的分布情况

三、资料来源

www.cameca.com.The Fifth Generation Electron Probe—X⁃ray Spectrometr⁃ray Spectrometry Chemical Microanalysis Quantitative Mapping

‘叁’ 功率放大电路通常的分析方法有哪几种

功率放大电路通常的分析方法有静态分析和动态分析。

静态分析包括计算法和图解分析法；动态分析包括图解分析法和微变等效电路法。在分析方法上，由于管子处于大信号下工作，故通常采用图解法。

功率放大电路的分析任务是：最大输出功率、最高效率及功率三极管的安全工作参数。

(3)通道增强的微分析方法扩展阅读

功率放大电路的特点

1、大信号工作，采用图解分析法。

2、功率、效率、非线性失真为主要技术指标。

3、功率器件通常工作在极限状态，保证其安全工作非常重要。

功率放大电路的几种工作状态

1、甲类工作状态，晶体管的导通角θ＝2π，最大效率为50%。

2、乙类工作状态，晶体管的导通角θ＝π，最大效率为78.5%。

3、甲乙类工作状态，晶体管的导通角π＜θ＜2π，最大效率介于甲类和乙类之间。

‘肆’ 海水中微量元素的分析方法主要有哪些

灵敏度足够高的海水微量元素的直接测定法不多，加上海水中有大量基体盐类存在，不易得到可靠的结果，常先用分离富集方法，消除干扰，并提高待测微量成分的浓度，然后进行测定。 富集分离法 常用的方法有：溶剂萃取法、离子交换法、共沉淀法和冻干法等。 ① 溶剂萃取法。 例如吡咯烷基酸铵-甲基异丁基酮，可用于萃取海水中的镉、铜、镍、铅、锌、银、钴、铁等元素，供原子吸收光度法测定用。 ② 离子交换法。纤维素交换法，可富集海水中的钴、铬、铜、铁、钼、镍、铅、锌、铀等元素，供X射线荧光法和中子活化法测定用；螯合树脂交换法，可富集镉、铬、铜、铁、锰、镍、铅、锌等元素，供原子吸收分光光度法测定用。 ③ 共沉淀法。用分光光度法、原子吸收法或中子活化法测定海水中微量元素之前，可用共沉淀法富集分离。例如用氢氧化铁为沉淀剂，分离海水中的砷、铕、镧、钌、锡、钽等成分之后，再用中子活化法测定它们的含量。 ④ 冻干法。可用于中子活化法测定海水中多种元素之前的富集，但不能分离出干扰元素。

‘伍’ 体内药物分析常用的分析方法有

药学专业知识（一）第六章生物药剂学，是研究药物吸收、分布、代谢与排泄过程，阐明药物制剂剂型因素，生物因素与药效关系。下面小编总结了药物在体内的各过程：

体内过程示意图
了解完药物在体内的过程示意图，接着我们来掌握执业药师考试中涉及的相关考点：

1. 需要掌握的几个概念

2. 药物的跨膜转运

【相关考题】

1.大部分口服药物的胃肠道中最主要的吸收部分是

A.胃

B.小肠

C.盲肠

D.结肠

E.直肠

2.借助载体或酶促系统，消耗机体能量，从膜的低浓度一侧向高浓度一侧转运的方式是

A.滤过

B.简单扩散

C.易化扩散

D.主动转运

E.膜动转运

答案：B D

‘陆’ 微生物分析法特点是什么

微生物分析法特点
1.准确度高 近50年来，微生物法被广泛地纳入各类标准方法中，如AOAC，AACC，GB以及其他国家的标准方法。以AOAC为例，每种微生物方法的建立，都需要经过全球20家以上的实验室进行方法验证，因此微生物法准确性是被广泛公认的。
2.先期投入少，见效快 该方法的先期投入少，当实验室具备超净台、培养箱、分光光度计、医用灭菌器和一些实验室常用玻璃器皿即可开展微生物法，不需要大量额外的人力和物力，适于在任何水平的实验室快速建立。
3.微生物法的测定结果反映了样品中具有生物活性的被测物含量。 由于微生物法是通过观察微生物的生长繁殖速度来间接测定维生素的含量，并且微生物本身就是一种生物体，所以采用微生物法测定出的维生素均是能够被生物体所利用的。例如，在测定螺旋藻中的维生素B12时，微生物法的测定结果远小于其它方法的测定结果，Herbert 等人的研究证明，虽然螺旋藻含有丰富的维生素B12，但不具有生物活性，在人体内不能发挥其应有的生理作用。 可见，微生物法的测定结果反映了具有生物活性的维生素含量。
通常来说，当实验室目前尚没有准确可靠的其他方法，如维生素B12、叶酸、生物素、泛酸等；或者为了大量降低分析实验的费用；或者为了快速建立分析方法，获得数据；或者为了最大限度的利用实验室有限的空间。

存在问题
虽然微生物具有以上优势，但它仍旧逐渐被其他方法所取代，这是由于它固有的一些致命的缺点，主要包括以下几点：
1.分析周期长 一般在4-6天，而其它方法（HPLC法）一般在1-2天内即可完成。
2.实验步骤烦琐 通常来说，微生物法要包括样品前处理、菌种液的制备、测试管的制备、接种、测定、计算等步骤，与仪器分析方法相比，步骤繁多。
以上两点与目前分析方法简便、快速、高效的发展方向不符，这也正是微生物逐渐被其他方法替代的主要原因。

‘柒’ ansys中如果想在已有模型上添加微通道应该怎么建模

如果微通道结构比较简单 ，就可以在ansys中直接建：先不考虑微通道，直接整体建模，然后建微通道 （布尔操作减去就可以）。
如果微通道结构比较复杂，那还是在其他软件把所有结构画好再导入吧。

愚见而已。

‘捌’ 有机微量分析与有机痕量分析的区别

有机微量分析与有机痕量分析的区别：精密度不同，分析不同。

一、分析不同：在分析化学中，根据分析试样中待测组分的含量多少，分析化学可以分为：常量组分（质量分数>1%）分析、微量组分（0.01%~1%）分析、痕量组分（<0.01%）分析和超痕量组分（约0.0001%）分析。

二、精密度不同：常量分析和微量分析都需要较高的灵敏度，对于微量分析，灵敏度的要求更高。常量分析的精密度要求一般在2%以内。微量分析，不同的测定领域有不同的要求，如有机溶剂残留、农药残留、体内药物分析的精密度需要在10%以内。

微量分析适用于

极少量物质的分析，该方法已经应用了许多年了—比如，马尔施的砷检验法和奈斯勒的氨检验法—而作为一种标准分析操作法的微量分析则是20世纪发展起来的。它主要是奥地利格拉茨大学的普列格尔和埃米希两人工作的结果。定量微量分析方法在很大程度上是对传统常量方法的高度改进和提高。

以上内容参考：网络-微量分析

‘玖’ 企业微观环境分析方法有哪些

企业微观环境分析方法有三种：

（一）企业资源分析法

企业的任何活动都需要借助一定的资源来进行，企业资源的拥有和利用情况决定其活动的效率和规模。企业资源包括人、财、物、技术、信息等，可分为有形资源和无形资源两大类。
1.人力资源。包括的数量、素质和使用状况。人力资源分析的具体内容有各类人员（包括生产操作人员、技术人员、管理人员）的数量、技术水平、知识结构、能力结构、年龄结构、专业结构；各类人员的配备情况、合理使用情况；各类人员的学习能力及培训情况；企业员工管理制度分析等。
2.物力资源。包括各种有形资产。物力资源分析就是要研究企业生产经营活动需要的物质条件的拥有情况以及利用程度。
3.财力资源。财力资源是一种能够获取和改善企业其他资源的资源，对财力资源的管理是企业管理最重要的内容之一。财力资源分析包括企业资金的拥有情况、构成情况、筹措渠道和利用情况，具体包括财务管理分析、财务比率分析、经济效益分析等。
4.技术资源。主要分析企业的技术现状，包括设备和各种工艺装备的水平、测试及计量仪器的水平、技术人员和技术工人的水平及其能级结构等。
5.信息资源。信息资源包括的内容很多，如各种情报资料、统计数据、规章制度、计划指令等等。信息资源分析现有信息渠道是否合理、畅通，各种相关信息是否掌握充分，企业组织现状、企业组织及其管理存在的问题及原因等。

（二）企业文化分析法

企业文化分析主要是分析企业文化的现状、特点以及它对企业活动的影响。企业文化是企业战略制定与成功实施的重要条件和手段，它与企业内部物质条件共同组成了企业的内部约束力量，是企业环境分析的重要内容。
1.企业文化及其结构
企业文化是企业在运行过程中形成的，并为全体成员普遍接受和共同奉行的价值观、信念、行为准则及具有相应特色的行为方式、物质表现的总称。企业文化是客观存在的。在一个有较长历史的企业内，人们由于面临共同的环境，通过在共同的活动中相互影响，会逐步形成某些相似思想观念和行为模式，表现出独特的信仰、作风和行为规则。若把一个企业看作一个整体的“人”，那么企业文化就反映了这个“企业人”所具有的整体修养水平和处世行为特点。企业文化产生于企业管理的过程中，并随着管理过程的发展及企业内外环境的变化而变化，是物质文化和精神文化相结合的产物。
企业文化结构如图5.6所示，它包括三个层次：物质层、制度层和精神层。物质层是企业文化结构的表层，通过呈物质形态的产品形象、厂容厂貌、企业标志、员工服饰、企业环境等表现出来，通常称为企业形象。制度层是指具有本企业文化特色的各种规章制度、道德规范和行为准则的总称，它通过领导体制、规章制度、员工行为方式等反映出来。精神层是企业文化的深层次，是存在于企业成员思想中的意识形态，包括企业经营哲学、理想信念、价值观念和管理思维方式等，通常称为企业精神。
2.企业文化功能
企业文化在企业管理中的作用主要体现在激励方面，具体有以下功能：
（1）导向功能。企业文化可以为企业生产经营决策提供正确的指导思想和健康的精神氛围，如通过价值观来引导职工，使得员工按照企业提倡的价值观念来摆正自己的位置和做出行为决策，为实现企业目标而自觉地努力工作。
（2）凝聚功能。企业文化中共同的价值观、信念和行为准则，就如同企业的“内部粘合剂”，可使企业职工产生强烈的集体意识，形成强大的凝聚力和向心力，是整个企业上下一心，同舟共济。
（3）约束功能。企业文化中以规章制度、行为规范的形式体现出来的制度文化，对每个员工的行为无疑会有约束作用，更重要的是，整个企业文化会对企业全体成员的行为形成一种无形的群体压力（包括舆论压力、情感压力等），从而约束员工的行为。
（4）辐射功能。企业文化不但在本企业中产生作用，还会通过各种渠道对社会产生作用。如员工与社会各方面的交往，产品的宣传、销售及服务，都会反映出企业的价值观念和文化特点，可以让社会了解企业，并对社会和其他企业产生影响。

（三）企业能力分析法

企业能力是指企业有效地利用资源的能力。拥有资源不一定能有效运用，因而企业有效地利用资源的能力就成为企业内部条件分析的重要因素。
1.企业能力分析的内容
企业能力可分为不同的类别，如按重要程度可分为一般能力和核心能力，按综合性可分为综合能力和专项能力，按内容可分为组织能力、社会能力、产品及营销能力、生产及技术能力、市场开拓能力和管理能力等。不同的能力有不同的分析重点，如产品及营销能力主要是分析产品的发展性、收益性和竞争性，市场营销的现状及潜力等，具体评价内容有产品质量、销售增长率、市场占有率、销售利润率、产品市场潜力等；生产及技术能力分析主要包括生产计划与组织、生产管理能力、生产技术装备水平、物资供应及工艺实施能力、技术开发能力等。
2.企业核心能力
核心能力，是指企业独有的，能为顾客带来特殊效用、使企业在某一市场上长期具有竞争优势的内在能力。企业要形成和保持竞争优势，只拥有一般的资源和能力还不行，必须形成超出竞争对手的特殊技能和能力。它是企业在发展过程中逐渐积累起来的知识、技能及其他资源相结合而形成的一种体系（或者说是一组技能和技术的集合），是企业拥有的最主要的资源或资产。核心能力可以是技术，如索尼公司的微型化技术，摩托罗拉公司的无线通讯技术，英特尔公司的芯片制造技术，佳能公司的光学镜片成像技术和微处理技术；也可以是管理和业务流程，如全球规模最大、利润最高的零售商沃尔玛公司的“过站式”物流管理模式，联邦快递公司能保证及时运送的后勤管理，宝洁公司、百事可乐优秀的品牌管理与促销，丰田公司的精益生产能力等；还可以是技术、经营、管理等能力的结合，如海尔的技术开发能力、质量保证能力和营销能力所构成的核心能力。核心能力的储备状况决定了企业的经营范围，特别是企业多角化经营的广度和深度。
企业核心能力主要有以下几个特征：
（1）稀缺性。核心能力必须是企业所特有的，它能为企业带来超过平均水平的利润。
（2）难以模仿性。核心能力是竞争对手难以模仿的能力。它是企业中不同单位和个人相互作用的结果，是通过协调和组织企业生产技术方面的资源而获得的。这种能力在发展过程中，通过自身的学习和积累，可以不断得到强化，从而使竞争优势得到巩固和持续。所以，核心能力很难被竞争对手模仿而丧失。
（3）价值优越性。核心能力能很好地实现顾客所看重的价值，如能显着地降低成本、提高产品质量、提高服务效率、增加顾客效用等，从而使企业在创造价值和降低成本方面比竞争对手更优秀。
（4）可延展性。核心能力能够同时应用于多个不同的任务，使企业在较大范围内满足顾客的需要。如夏普公司的液晶显示技术在笔记本电脑、袖珍计算器、大屏幕电视显像技术等领域得到运用；日本本田公司的核心能力的基础是发动机设计和制造，它支撑了小汽车、摩托车、割草机和赛车的制造。
从上述特征可以看出，企业核心能力就像一棵大树的树根，树的主干是企业的核心产品，树的枝叶就是企业的最终产品。如图5.7所示。若遇上突然的变故折断了树干，但只要核心能力这个树根还在，企业就有可能东山再起。因此，核心能力是企业长期竞争优势的源泉，企业必须不断地培育和发展自身的核心能力。
分析企业核心能力可以从三个方面入手：一是本企业的核心能力是什么？现状如何？二是企业核心能力是否能奠定和维持企业的竞争优势？三是如何开发和培育企业的核心能力。

‘拾’ 图像增强处理

近年来,数字图像处理发展迅速,各种增强的方法层出不穷。以下仅介绍对地质应用较为有效的几种方法,其他方法可参考已出版的遥感数字图像处理的着作^[3,4]。

(一)反差增强

数字图像,从理论上讲,亮度取值范围可从0-255,但实际图像由于成像系统的特性、成像时的光照条件、以及像幅范围内地物间辐射差异的大小等各种原因,常常使大部分像元的亮度集中在比较窄的动态区间,致使图像的反差较小、色调单一(过“黑”或过“白”),难以从中区分出更多的地物信息,于是,改善和提高图像的对比度——反差增强,便成了数字图像增强首先遇到的一个问题。

反差增强也称反差扩展,或拉伸增强,是一种通过拉伸或扩展图像的亮度数据分布,使之占满整个动态范围(0—255),以达到扩大地物间亮度差异,分辨出尽可能多的亮度等级的一种处理技术。数字图像的亮度分布,一般可用一幅图像中不同灰级(亮度)像元所占的比例——直方图来表示(图版25)。图4-15显示了一块占有8个灰级(0—7)的4×4小图像的直方图生成过程。可以看出它实际上是一种亮度分布函数(曲线)。反差扩展归根到底就是通过改变这种分布曲线来达到增强的目的。

在反差扩展中,输出的像元值y,是输入的像元值(原图像)x的函数:

遥感地质学

按照函数关系的不同可有不同类型的扩展(见图4-16)。在处理方法上可以分为两类,一类是使用函数变换对每个像元点进行变换处理,常用于有确定拉伸对象(地物目标)的情况下;另一类是改变像元间的亮度结构关系,即通过直方图调整改变图像的亮度结构。下面简单介绍实际操作中常用的几种方法。

图4-15 直方图制作示意图

图4-16 几种反差扩展

1.线性扩展

将原图像中像元的亮度按线性关系扩大,亮度扩展的范围可任意给定,具体应用时可选择图4-16A中各种不同的形式。一般来说,对整幅图像作全面而均匀的拉伸,可用简单线性扩展(图版27);当需要对某一灰度范围进行增强,可采用分段扩展。按给定的分段界限的不同,可扩展直方图中的任何一部分,但这种方法往往会造成分段点两侧亮度陡变,若分段点选择不当,还会歪曲地物的波谱特征,故在实际工作中应慎用。

2.非线性扩展

对原图像亮度区间的各个部分按非线性关系作不均等扩展。通常是对亮区和暗区分别给以不同的扩展比例。例如,采用对数变换可使图像的暗区(如大片阴影、大面积植被覆盖)得到扩展,而亮区受到压抑;相反,若扩展亮区,则要采用指数变换。在干旱区,平原、盆地的亮度值普遍偏高,影像单调,经指数扩展,常可从中分出一些层次。此外,还可作正弦、正切等扩展(图4-16B)。

3.直方图调整

通过改善图像的总体亮度结构(直方图形态)来达到图像增强的目的。其原理是,以一变换函数S=T(r),作用在原图像的直方图P_r(r)上,使之变成具有某种特定亮度分布形态的直方图P_s(s)(图4-17),并根据P_s(s)变更原图像各像元的亮度值。一般来说,这种方法着重于扩展高频数亮度值之间的间隔,使直方图中部所包含的地物反差显着增强,而有利于地质体的区分。常用的直方图调整方法有直方图均衡化和直方图正态化等。图版28即为直方图均衡处理的结果。

反差扩展是针对单波段的一种图像增强处理,使用得当,可明显改善像质,提高图像的对比度(参见图版26和27、28)。在作彩色合成等多波段的增强处理时,一般都要先对各个波段的数据作适当的拉伸,以获得理想的彩色增强效果。因此,它也是其它增强处理的基础和先导。从这个意义上说,它还具有预处理的作用。

(二)彩色增强

数字图像的彩色增强处理也可以有单波段图像的伪彩色处理和多波段图像的彩色合成两个不同的途径:

1.单波段图像的伪彩色增强

对于单波段图像生成伪彩色最简单的方法是彩色密度分割,其原理与光学密度分割一致,但比光学密度分割灵活、方便,可分割的等级也更细,并且光谱意义也更明确。一个数字图像系统可以说是性能更优越的彩色等密度分割仪。与光学分割一样,它对于有着递变规律的地表景物的显示十分有效,有时也能显示出一些细节变化。但在数字数字图像处理中,它主要是用于检测单波段图像的亮度值变化趋势信息,为后续处理提供参考。

另一种单波段伪彩色处理方法是伪彩色合成。它是对单波段的CCT数据通过加色比例变换函数把黑白灰级变换为红、绿、蓝彩色级,然后再加色合成(图4-18),生成伪彩色图像。由于这种图像能把单波段上不易区分的细微灰度变化映射成不同的色彩,因此比彩色密度分割有更好的快速检测单波段图像灰度变化信息的效果。

图4-17 直方图调整图

图4-18 伪彩色合成示意图

2.多波段图像的彩色合成

与光学图像处理相仿,数字图像的单波段彩色增强照例不足以揭示多波段遥感中地物在不同波段上丰富的波谱特征信息。为了发掘多波段数字图像的信息优势,提高图像的解译判读效果,同样可采用彩色合成。其基本的方法原理与单波段伪彩色合成关同,只是红、绿、蓝变换不是对同一波段,而是分别对三个(或二个)波段实施,即由三个(或二个)波段的CCT数值根据设定的波段灰度与彩色之间的变换关系表,直接控制图像处理系统中彩色显示装置的红、绿、蓝三色枪的光强输出,加色合成显示在彩色屏幕上,形成彩色图像(图4-19);或者以三色依次扫描到彩色胶片上,再印放成彩色像片。目前这类处理不仅可在专用图像处理机上实现,而且已可在微机上借助图像处理板实现,甚至在TVGA图形卡的支持下通过彩色模拟程序在微机上完成。后者受TVGA卡只能显示256色的限制,色彩尚不尽丰富,但一般的合成显示是能胜任的。

与光学处理相比,数字图像的彩色合成不仅省却了制作单波段黑白胶片影像的过程,也避免了胶片拷制过程中的信息丢失,而且由于CCT的量化等级高达256级,远远高于黑白影像可分辨的灰度变化,因此其色彩层次往往比光学合成要丰富得多;同时,在计算机图像处理系统中,各个波段的数据可以十分方便地作各种拉伸变换(反差扩展),显示器上的跟踪球还可任意调节色彩变化,从而能快速获得不同增强效果的彩色图像,比起黑白胶片需要通过影像拷贝来改变影像密度要方便、灵活得多,显示出更大的优越性。

在数字图像处理中,彩色合成通常是最常用、最基本,往往也是最便捷有效的增强处理方法。其影像增强的效果与光学合成处理相类似,照例可分为真彩色、似(模拟)真彩色、假彩色等不同的种类;不同的波段一色通道(相当于滤光片)组合方案具不同的色彩及地物增强效果;充分利用地物波谱特征(曲线),选择合成方案同样是取得理想增强效果的关键。由于这些内容在光学彩色合成中已有较详论述,这里不再重复。

尚需指出的是,数字图像的彩色合成目前已不仅仅针对不同波段进行,而且还可以用不同的数字处理结果(如比值、KL变换的不同分量等)作输入图像,获得全新含义的合成图像(如比值合成图像);更进一步,已可以将非遥感的地质信息(如物、化探数据)通过彩色坐标变换(IHS变换)转换成R、G、B分量,作为输入图像,制成多元信息复合的彩色合成图像。因此如何选择波段或分量进行彩色合成是一个重要问题。目前常用OIF值作为衡量合成方案优劣的因子,它的基本原理是根据图像的统计特征来选定,就理论而言,OIF值越大,则合成方案越佳。

OIF可用下式计算:

图4-19 数字图像彩色合成示意图

遥感地质学

其中Ss为第i波段的亮度标准差,标准差越大,表明该图像包含信息量越大,rs为合成分量间的相关系数,相关系数越小,表明图像间的冗余度越小。

现以某地一个实例说明,先计算TM各波段(TM6波段除外)的标准差,分别为:17.02,10.29,14.04,15.95,31.38,19.36。6个波段间的相关系数如表4-2。

表4-2 TM图像各波段相关系数表

这样可以计算出不同合成方案的OIF值:

TM145:32.22;TM345:29.08;

TM457:28.96;TM147:26.97;

Tm245:26.78;TM157:25.42

在实际应用中,直接使用OIF因子,效果不一定理想,还应从应用目的出发,进行波段的选择。

(三)比值增强

比值增强是最为常用的一种运算增强方法。它是通过不同波段的同名像元亮度值之间的除法运算,生成新的比值图像来实现的。对于多波段数字图像,可以有多种不同的比值:

1.基本比值

纯以两个波段的数值相比,故也称简单比值。用g_k(k=1,2,……N)代表一个多波段图像(N为波段数),任一比值图像可表示为:

遥感地质学

其中,a和b是调节参数。由N个波段可得出的比值数目为P=N(N-1),如TM图像,除TM₆(热红外)之外,共可组成30种比值;

2.和差组合比值

由两个波段的和与差构成的比值,如:

遥感地质学

3.交叉组合比值

由3个或更多的波段构成的比值。其中分子和分母所包含的波段是不同的,如:

遥感地质学

4.标准化比值

由单个波段与所有波段之和构成的比值,即

遥感地质学

其中,i=1,2……N。如MSS图像,常使用4、5、7三个波段,则可构成:

遥感地质学

上述四种比值以基本比值和标准化比值更为常用。

比值处理简便易行,而且对地质信息尤为敏感,因而现今基本上已成为遥感地质研究中广为应用的例行处理方法之一。其基本功用在于:

(1)能扩大不同地物之间的微小亮度差异,有利于岩石、土壤等波谱差异不太明显的地物的区分,也可用于植被类型和分布的研究。例如,铁帽与植被在单波段上不易区分,而通过MSS_5/4和MSS_7/5二维比值分析,明显区分了出来(图4-20)。

(2)消除或减弱地形等环境因素的影响。例如,某地砂岩在阳坡和阴坡有不同的亮度,但在MSS_4/5上,比值却非常接近(表4-3),因此消除了地形的影响(参见黑白图版29)。

(3)提取与找矿有关的专题信息。例如含羟基的粘土矿物在2.2μm附近存在有强吸收,故在TM₇上为低亮度,而在TM₅上它仍为高亮度,因此TM_5/7常被用来提取与粘土化有关的矿化蚀变信息;再加0.48μm是铁离子电荷转移强烈吸收的位置,故用TM_5/1利于提取与铁矿物有关的信息。

(4)比值合成增强岩性及蚀变岩信息。以若干个比值图像作为输入图像,进行假彩色合成,在输出的彩色合成图像上常能有效地增强岩石的波谱信息差异。例如,在我国铜陵地区采用TM₄(R)、5/4(G)、5/2(B),4(R)、5/2(G)、4/3(B)等方案制作的比值合成图,有效地圈定出了志留系地层、岩体、大理岩化等岩性信息。在河北迁安地区利用MSS的标准化比值制作的合成图像上区分磁铁矿石及围岩也取得好效果。

比值增强生成比值图像后,原来的独立波谱意义就不存在了。由此也给它带来一个很大的缺陷,就是丢失了地物总的反射强度(反射率)信息。例如,暗色的岩石和浅色的岩石之明显差异也被损失;由于压抑了地形信息,其作为地质解译的一个重要标志也被损失。为了弥补此不足,通常采用一个波段的原图像与(两个)比值图像作彩色合成的办法;此外,比值有可能增加噪声,而大气散射也会给比值结果带来干扰,因此,处理前更要注意做消条带和大气校正。

表4-3 不同光照条件下砂岩反射比

(据F.F.Sabins,1977)

图4-20 比值分布示意图

(四)卷积增强

地物的边界及各种线性形迹,通常都表现有一定的空间分布频率,因此,可以通过空间域或频率域的滤波对它们进行增强。其中,卷积处理就是比较简便有效而最常使用的空间滤波方法之一。

与前述几种增强不同,卷积增强是一种邻域处理技术。它是通过一定尺寸的模板(矩阵)对原图像进行卷积运算来实现的。以3×3(像元)的模板为例,其处理过程如图4-21,

即相当于把模板逐次放在每一个像元上,计算模板元素和对应像元亮度值的乘积和,用数学式可表示为:

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图4-21 空间卷积

式中,m₁为模板元素值,g_s为相应图像中各像元的亮度值。f为卷积值,亦就是滤波后(模板)中心像元的输出值。

增强不同方向的边界(或线性体),则是按一定的排列方向来分配模板中各元素的权系数。例如图4-22(a)、(b)、(c)、(d)便是分别对水平(相当于遥感图像的扫描线方向)、45°、垂直、135°四个方向进行增强的一组3×3模板。改变模板尺寸(5×5、7×7……等等)和板内元的差值可产生不同的效果。一般,模板越大、差值越大,对低频的粗大构造形迹的增强越明显,而高频信息(小断层、节理裂隙等)增强的幅度越小。模板可设计成不同的增强方向,但模板元素的数目均应为奇数;一般最大为15×15,模板尺寸太大,则其计算量也大,而卷积效果也不一定好。

图4-22 方向模扳

卷积增强对于突出某一方向的地质体边界和线性断裂构造或形迹常具明显的效果(图版30),对一些环形构造或线迹也会起到增强的作用,因此在遥感地质研究中被广泛使用。

(五)K-L变换

K-L变换是多波段遥感图像变换增强的常用方法之一,通常也称主组分分析或主成分分析。在数学含义上,它是一种基于图像统计特征的多维正交线性变换。经这种变换后生成一组新的组分图像(数目等于或小于原波段数)是输入的若干原图像的线性组合即

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其中,X是原多波段图像的数据矩阵,矩阵元素为p个波段的像元值向量;Y是输出的主组分矩阵,即q个组分的像元值向量,一般q≤p;T为变换核矩,通常为由变换波段之间的协方差矩阵所产生的特征向量矩阵。在p=3,q=4的情况下

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y₁、y₂、y_s按协方差矩阵的特征值大小依次排序。

从几何意义上讲,K-L变换相当于空间坐标的旋转。图4-23表示了一个二维空间坐标变换。图中X₁、X₂表示两个波段的像元值,黑点为相应的数据域。K-L变换相当于坐标轴旋转一个θ角,把数据域变换到Y₁、Y₂的新坐标系统上,即:

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图4-23表明,K-L变换后,第一主组分(Y₁)取得最大的信息量(可达90%左右),其余依饮减小。一般情况下,一、二、三主组分基本上已集中了绝大部分的信息,后面组分包含的信息量往往已非常小。因此,K-L变换一个最基本的功能就是,可以在信息损失最小的前提下,减少变量数目、降低数据维数,起到数据压缩的作用。这对多波段遥感特别有意义,因为它们通常为多变量,数据量也很大(一个TM波段达42兆),随着波段数越来越多和地面分辨力越来越高,还将更大(所谓“海量数据”)。

一般认为,K-L第一主组分基本上反映了地物总的辐射差异,其它组分则能够揭示地物的某些波谱特征。由上图可以看出,各组分之间互相“垂直”,即不相关。这就使K-L变换还具有分离信息、减少相关、突出不同地物目标的作用。因而,在用K-L不同组分作假彩色合成时,往往可显着提高彩色增强效果,会有助于岩类的区分。但要注意的是,各组分的地质应用价值不能依它们的排序(即方差的大小)来确定。例如,MSS的K-L变换中,有时第四主组分反而比第三主组分区分岩性的作用更大。

在实际应用中,也常用比值或差值图像,以及与原图像合在一起作K-L变换。这对于提取某些专题信息会特别有用的。一个典型的例子是,TM_5/7可提取与粘土化有关的矿化蚀变信息,但植被的TM_5/7比值常常也很高,以致前者的信息往往被淹没在后者的“汪洋大海”之中,我国南方地区尤甚。然而,TM_4/3恰主要只反映植被信息,因此,当用TM_4/3、TM_5/7作K-L变换,其第一主组分便集中了两个比值的基值——植被信息,而蚀变信息被分配到第二主组分中,这就把二者分离了开来,进一步在第二主组分中提取蚀变信息(图42-4),效果便显着提高。此法已在南方某银铅锌矿区取得了很好的效果。

图4-23 两个波段(或其他变量)情况下的主组分变换

图4-24 我国南方某地蚀变带信息提取的程序框图

与KL-变换相类似的另一种线性变换方法是近年来发展起来的K-T变换。缘于在MSS和TM数据空间中植被光谱随时间变化的轨迹构成一个“缨帽”的图形,故亦称“缨帽变换”。该变换有助于分离(提取)植被(绿度)和土壤(湿度)等信息,已引起人们的兴趣。有关这一变换的论述可参见文献[3]。

(六)IHS变换

在色度学中,存在有两种彩色坐标系统:一是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色构成的彩色(RGB)空间;另一是由亮度(I)(或称明度、强度)、色调(H)、饱和度(S)构成的色度(IHS)空间(亦称孟塞尔坐标)。这两个系统的关系可用图4-25表示,此时,IHS的范围呈现为一圆锥体;在垂直于IHS圆锥轴的切面上,二者则呈现为图4-26所示的关系。该图中,I轴垂直于纸面(过S=0,白光点),沿I轴只有亮度明暗(白一黑)差异;圆周代表H的变化,并设定红色为H=0;半径方向代表饱和度,圆心处S=0,为白色(消色),圆周处S=1,彩色最纯。

很明显,这两个坐标系之间可以互相转换,这种转换即称为IHS变换,或彩色坐标变换(也称孟塞尔变换)。通常把RGB空间变换到IHS空间称之为正变换,反过来,由IHS变换到RGB称反变换。

当不直接采用三原色成分(R、G、B)的数量表示颜色,而是用三原色各自在R、G、B总量中的相对比例r、g、b来表示,即:

图4-25 强度、色频(彩)与饱和度(IHS)和红、绿、蓝(RGB)空间关系示意图

图4-26 通过垂直IHS圆锥切面表示IHS与RGB的关系

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此时如为红色白色则为 。两个坐标系之间的转换关系,可简化为:

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把R、G、B和I、H(0-3)、S(0-1)值扩展到0-255数据域,设计相应的程序,在数字图像系统上便能自如地实现相互间的转换和显示。

目前在遥感数字图像处理中,IHS变换多用于以下研究。

1.彩色合成图像的饱和度增强

当用以合成的三个原始图像相关性较大时,常规处理往往合成图像的饱和度会不足,色彩不鲜(纯),像质偏灰,且较模糊、细节难辨(彩版3-4)。通过IHS变换,在IHS空间中增强(拉伸)饱和度S,用反变换求R、G、B进行彩色显示(图4-27),则可显着改善图像的颜色质量和分辨能力(图版5,6)。

2.不同分辨率遥感图像的复合显示

直接把不同分辨率图像输入R、G、B通道作彩色合成复合显示,即使几何配精度很高,也难以获得清晰的图像(低分辨图像使像质模糊)。采取将最高分辨率图像置作“I”、次高置作“H”、低分辨者置作“S”,然后反变换,求出R、G、B作复合彩色显示,则基本可使合成图像保持有高分辨图像的清晰度。对TM(常取其中两个波段)和SPOT(常取全色波段)图像作此种复合,既可获得SPOT的高分辨率,又可充分利用TM丰富的波谱信息。

3.多源数据综合显示

采用常规方法对遥感图像与物化探等地学数据作综合处理,不但极不方便,充其量也只能把等值线叠合到遥感图像上。将物探(航磁、重力等)或化探(元素异常)信息数字化,分别置作“H”或“S”,以遥感图像(取一个波段)为“I”,作IHS的正反变换(图42-8)便可获得色彩分明的遥感与物化探信息复合的彩色图像。这类图像通常既具遥感图像清晰的地貌、地质背景,又能将物化探信息准确地反映在这一背景上,十分有利于它们相互关系的综合分析和解译(图版20)。

图4-27 饱和度增强处理流程图

图4-28 多源数据综合显示框图