遙感圖像處理基本流程與ENVI基礎(chǔ)

1、envi遙感圖像處理方法,esri dengsbesrichina-,主要內(nèi)容,1、遙感圖像基本處理流程介紹 2、envi基礎(chǔ) 3、遙感圖像預(yù)處理 4、遙感圖像信息提取技術(shù) 5、envi二次開發(fā)技術(shù),1、遙感圖像基本處理流程介紹,數(shù)據(jù)的輸入輸出,圖像顯示與分析,圖像預(yù)處理（幾何糾正、融合、鑲嵌等,影像信息提?。ㄈ斯そ庾g、自動(dòng)分類、特征提取、動(dòng)態(tài)檢測(cè)等,專題制圖/三維可視化分析（集成gis現(xiàn)有數(shù)據(jù),成果報(bào)告（gis分析/共享,遙感圖像處理的一般流程,常見商業(yè)高分辨率衛(wèi)星,其他衛(wèi)星,數(shù)據(jù)源的選擇,圖像選擇,經(jīng)濟(jì)成本,專題目的,專題地域環(huán)境,專題圖比例尺,空間分辨率,時(shí)間分辨率,波譜分辨率,中國(guó)資源

2、衛(wèi)星應(yīng)用中心衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng),環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心,免費(fèi)獲取存檔圖像數(shù)據(jù),影像格式,傳感器文件格式 不同的衛(wèi)星傳感器研發(fā)或運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般會(huì)給所分發(fā)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一種分發(fā)格式，如landsat系列的fast格式、eos系列衛(wèi)星的hdf格式等。 商業(yè)軟件文件格式 商業(yè)化的圖像處理軟件都會(huì)開發(fā)出軟件本身的圖像格式，如envi的hdr&img格式，erdas的img格式，pci的pix格式等。 通用圖像文件格式 很多圖像格式成為國(guó)際通用，被大多數(shù)軟件所支持。如tiff、jpeg2000、bmp等,引起圖像畸變因素,系統(tǒng)誤差 有規(guī)律的、可預(yù)測(cè)的。比如掃描畸變 非系統(tǒng)誤差 無規(guī)律的 如傳感器平臺(tái)的高度

3、、經(jīng)緯度、速度和姿態(tài)的不穩(wěn)，地球曲率及空氣折射，地形影響等,幾何校正中的幾個(gè)概念,幾何校正：糾正系統(tǒng)和非系統(tǒng)因素引起的幾何畸變。 圖像配準(zhǔn)（registration）：同一區(qū)域里一幅圖像（基準(zhǔn)圖像）對(duì)另一幅圖像校準(zhǔn)，以使兩幅圖像中的同名像素配準(zhǔn)。 圖像糾正（rectification）：借助一組控制點(diǎn)，對(duì)一幅圖像進(jìn)行地理坐標(biāo)的校正。又叫地理參照（geo-referencing） 圖像地理編碼（geo-coding）：特殊的圖像糾正方式，把圖像矯正到一種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系。 圖像正射校正（ortho-rectification）：借助于地形高程模型（dem），對(duì)圖像中每個(gè)像元進(jìn)行地形的校正，使圖像

4、符合正射投影的要求,實(shí)際中的概念,幾何粗校正校正系統(tǒng)誤差，地面站完成 幾何精校正包括圖像糾正、地理編碼和部分圖像配準(zhǔn) 圖像配準(zhǔn) 正射校正,衛(wèi)星影像的校正,根據(jù)衛(wèi)星軌道參數(shù)，包括位置、姿態(tài)、軌道及掃描特征，校正影像(有時(shí)加入dem)。 地面控制點(diǎn)校正+校正模型 軌道參數(shù)+地面控制點(diǎn)+dem,多項(xiàng)式模型,多項(xiàng)式模型 x=a0+a1x+a2y+a3x2+a4xy+a5y2+ y=b0+b1x+b2y+b3x2+b4xy+b5y2+ 最少控制點(diǎn)個(gè)數(shù) n=（n+1）*（n+2）/2 誤差計(jì)算 rmseerror=sqrt（x-x）2+（y-y）2,控制點(diǎn)獲得途徑,基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù) 數(shù)字線畫圖（dl

5、g） 數(shù)字柵格圖（drg） 影像數(shù)據(jù) 正射影像（dom） 實(shí)地測(cè)量,控制點(diǎn)質(zhì)量控制,圖像選點(diǎn)原則 選取圖像上易分辨且較精細(xì)的特征點(diǎn)：道路交叉點(diǎn)，河流彎曲或分叉處，海岸線彎曲處，飛機(jī)場(chǎng)，城廓邊緣等 特征變化大的地區(qū)需要多選 圖像邊緣部分一定要選取控制點(diǎn) 盡可能滿幅均勻選取 數(shù)量原則 在圖像邊緣處，在地面特征變化大的地區(qū)，需要增加控制點(diǎn) 保證一定數(shù)量的控制點(diǎn)，不是控制點(diǎn)越多越好。如一景tm的控制點(diǎn)數(shù)量在30-50左右,重采樣方法（插值算法,最近鄰法 取與所計(jì)算點(diǎn)（x,y）周圍相鄰的4個(gè)點(diǎn)，比較它們與被計(jì)算點(diǎn)的距離，哪個(gè)點(diǎn)距離最近，就取哪個(gè)亮度值作為（x,y）點(diǎn)的亮度值 簡(jiǎn)單易用，計(jì)算量小，圖像的亮

6、度具有不連續(xù)性，精度差,重采樣方法（插值算法,雙線性內(nèi)插法 ?。▁,y）點(diǎn)周圍的4鄰點(diǎn)，在y方向內(nèi)插二次，再在x方向內(nèi)插一次，得到（x,y)點(diǎn)的亮度值f（x,y) 雙線性內(nèi)插法比最近鄰發(fā)雖然計(jì)算量有所增加，但精度明顯提高，特別是對(duì)亮度不連續(xù)現(xiàn)象或線狀特征的塊狀化現(xiàn)象有明顯的改善。 內(nèi)插法會(huì)對(duì)圖像起到平滑作用，從而使對(duì)比度明顯的分界線變得模糊,y,x,雙線內(nèi)插算法原理示意圖,原始圖像,重采樣方法（插值算法,三次卷積內(nèi)插法 進(jìn)一步提高內(nèi)插精度的一種方法，通過增加鄰點(diǎn)來獲得最佳插值函數(shù) 取與計(jì)算點(diǎn)周圍相鄰的16個(gè)點(diǎn)，先在某一方向內(nèi)插，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果在另一個(gè)方向上內(nèi)插，得到一個(gè)連續(xù)內(nèi)插函數(shù) 計(jì)算量大，

7、精度高，細(xì)節(jié)表現(xiàn)更為清楚，對(duì)控制點(diǎn)要求較高,x,y,1,2,3,4,5,圖像融合,圖像融合 將低分辨率的多光譜影像與高分辨率的單波段影像重采樣生成成一副高分辨率多光譜影像遙感的圖像處理技術(shù)。 關(guān)鍵技術(shù) 兩個(gè)影像配準(zhǔn)在亞像元范圍內(nèi) 融合方法選擇 運(yùn)算速度和交換緩沖空間,圖像融合方法,彩色,合成,數(shù)學(xué)運(yùn)算,彩色技術(shù),空間配準(zhǔn),高分辨率,多光譜,圖像變換,his,變換,加,與,乘,差值,比值,主成,分分,析,濾波,分析,小波,分析,hsv 變換,圖像鑲嵌,圖像鑲嵌 指在一定地?cái)?shù)學(xué)基礎(chǔ)控制下，把多景相鄰遙感影像拼接成一個(gè)大范圍的影像圖的過程。 關(guān)鍵技術(shù) 顏色的平衡 接邊處理 運(yùn)算速度和交換緩沖空間,圖

8、像裁剪,圖像裁減 圖像裁剪的目的是將研究之外的區(qū)域去除，常用的是按照行政區(qū)劃邊界或自然區(qū)劃邊界進(jìn)行圖像的裁剪。 關(guān)鍵技術(shù) 裁剪區(qū)的確定 無數(shù)據(jù)區(qū)處理,影像信息提取技術(shù)概述,遙感影像通過亮度值或像元值的高低差異（反映地物的光譜信息）及空間變化（反映地物的空間信息）來表示不同地物的差異，這是區(qū)分不同影像地物的物理基礎(chǔ)。 遙感影像分類就是利用計(jì)算機(jī)通過對(duì)遙感影像中各類地物的光譜信息和空間信息進(jìn)行分析，選擇特征，將圖像中每個(gè)像元按照某種規(guī)則或算法劃分為不同的類別，然后獲得遙感影像中與實(shí)際地物的對(duì)應(yīng)信息，從而實(shí)現(xiàn)遙感影像的分類,2、envi基礎(chǔ),2.1 envi體系結(jié)構(gòu) 2.2 快速認(rèn)識(shí)envi,2.1

9、 envi/idl的發(fā)展,1975年，美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)負(fù)責(zé)nasa的火星計(jì)劃中的影像處理 1977年 ,成立research systems, inc. (rsi)公司 1994年，用idl開發(fā)envi 2000年, kodak 收購(gòu)rsi 2004年, rsi, 連同 kodak的 remote sensing systems (rss) 部門和itt的 goes/poes and gps 部門重新組合space systems group 2006年 , 重組為 itt visual information solutions公司（簡(jiǎn)稱 itt vis,washington switz

10、erland france united kingdom italia asia pacific,擁有200,000用戶分布在80多個(gè)國(guó)家和地區(qū),2.1 envi/idl體系結(jié)構(gòu),擴(kuò)展模塊,主模塊,開發(fā)語(yǔ)言,2.2 柵格文件系統(tǒng)和儲(chǔ)存,envi柵格文件格式：envi使用的是通用柵格數(shù)據(jù)格式，包含一個(gè)簡(jiǎn)單的二進(jìn)制文件（ a simple flat binary ）和一個(gè)相關(guān)的ascii（文本）的頭文件。 envi頭文件包含用于讀取圖像數(shù)據(jù)文件的信息，它通常創(chuàng)建于一個(gè)數(shù)據(jù)文件第一次被 envi讀取時(shí)。單獨(dú)的envi頭文本文件提供關(guān)于圖像尺寸、嵌入的頭文件（若存在）、數(shù)據(jù)格式及其它相關(guān)信息。所需信息

11、通過交互式輸入，或自動(dòng)地用“文件吸取”創(chuàng)建，并且以后可以編輯修改。您可以在envi之外使用一個(gè)文本編輯器生成一個(gè)envi頭文件 通用柵格數(shù)據(jù)都會(huì)存儲(chǔ)為二進(jìn)制的字節(jié)流，通常它將以bsq（按波段順序）、bip（波段按像元交叉）或者bil（波段按行交叉）的方式進(jìn)行存儲(chǔ)。 儲(chǔ)存 窗口菜單界面 filesave file as，將影像按照需要的格式進(jìn)行存儲(chǔ)，保存的為原始數(shù)據(jù)，沒有拉伸。 主影像窗口 filesave images as，將影像按照需要的格式進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)的影像是顯示的影像樣式。 filesave zoom as，將zoom窗口顯示的影像按照需要的格式進(jìn)行存儲(chǔ)。 其他窗口下的文件存儲(chǔ) 例如

12、：mapmosaicking的鑲嵌窗口下：apply；save template等；classification等功能下：output result to等,2.2 數(shù)據(jù)顯示,波段列表 每次打開的文件都顯示在available bands list中，列表中可以完成當(dāng)前在envi中打開的或存儲(chǔ)在內(nèi)存中的文件的信息，還可以進(jìn)行包括：打開新文件、關(guān)閉文件、將內(nèi)存數(shù)據(jù)項(xiàng)保存到磁盤，以及編輯envi頭文件等操作。 三視窗顯示 當(dāng)你打開一個(gè)圖像文件時(shí)，會(huì)在一個(gè)envi的三視窗圖像顯示中，其中包括主圖像窗口，縮放窗口和滾動(dòng)窗口（應(yīng)用于大的圖像），如圖1.5所示，目前大部分的envi圖像處理操作都在這個(gè)窗口

13、中完成。 envi zoom（envi ex）顯示 將圖層管理、圖像顯示、鼠標(biāo)信息等集中在一個(gè)窗體中，目前只有部分envi圖像處理操作在這個(gè)窗口中完成，如面向?qū)ο蟮奶卣魈崛?、pan sharping、異常檢測(cè)等，在新的軟件版本中會(huì)有更多的功能集成在此窗體中完成,2.2 數(shù)據(jù)顯示,2.2 數(shù)據(jù)輸入一般數(shù)據(jù)的打開,使用open image file打開 envi 圖像文件或其它已知格式的二進(jìn)制圖像文件。 envi 自動(dòng)地識(shí)別和讀取下列類型的文件,2.2 數(shù)據(jù)輸入特定數(shù)據(jù)的打開,對(duì)于特定的已知文件類型，利用內(nèi)部或外部的頭文件信息通常會(huì)更加方便。 使用 open external file 選項(xiàng)，en

14、vi 能夠讀取一些標(biāo)準(zhǔn)文件類型的若干格式，包括精選的遙感格式、軍事格式、數(shù)字高程模型格式、圖像處理軟件格式及通用圖像格式。envi 從內(nèi)部頭文件讀取必要的參數(shù)，因此不必在header information對(duì)話框中輸入任何信息,2.2 常見系統(tǒng)設(shè)置用戶自定義文件,這里可以選擇自定義的圖形顏色文件、顏色表文件、envi的菜單文件（envi menu file、display menu、shortcut file）、地圖投影文件等，需要重啟envi,2.2 常見系統(tǒng)設(shè)置默認(rèn)文件目錄,設(shè)置一些envi默認(rèn)打開的文件夾，如數(shù)據(jù)目錄、臨時(shí)文件目錄、輸出文件目錄、envi補(bǔ)丁文件、光譜庫(kù)文件、備用頭文件目錄等，需要重啟envi,2.2 常見系統(tǒng)設(shè)置顯示設(shè)置,可