ENVI遙感圖像處理實(shí)驗(yàn)二圖像常規(guī)處理蒼松書屋

1、遙感圖像預(yù)處理實(shí)習(xí)姓 名徐丹學(xué) 號(hào)120154088成 績(jī)?nèi)?期2014.4.28實(shí)習(xí)內(nèi)容：遙感圖像的裁剪、鑲嵌與幾何校正1、在實(shí)際的工作中，為何經(jīng)常需要對(duì)影像進(jìn)行裁剪與鑲嵌操作？在envi軟件平臺(tái)如何實(shí)現(xiàn)影像的裁剪與鑲嵌，以一示例詳細(xì)敘述裁剪與鑲嵌的具體操作步驟。由于遙感衛(wèi)星是在一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)的軌道上運(yùn)行，星載傳感器沿著軌道在地面上的軌跡按一定寬度垂直于運(yùn)行方向進(jìn)行掃描，在實(shí)際工作中有時(shí)需要分析的地區(qū)并不完全處在同一幅圖像內(nèi)，這時(shí)候需要把多景相鄰遙感圖像拼接成一個(gè)大范圍無縫的圖像，即圖像鑲嵌，而圖像剪裁的目的則是將研究之外的區(qū)域去除。一、圖像裁剪： （1）規(guī)則分幅裁剪 a) 在主菜單中，選擇f

2、ile open image file，打開裁剪圖像bhtmref.img。b) 在主菜單中，選擇filesave file asenvi standard，彈出new file builder對(duì)話框。 c) 在new file builder對(duì)話框中，單擊import file按鈕，彈出create new file input file對(duì)話框。 d) 在create new file input file對(duì)話框中，選中select input file列表中的裁剪圖像，單擊spatial subset按鈕。e) 在select spatial subset對(duì)話框中，單擊image按鈕，彈出

3、subset by image對(duì)話框。 f) 在subset by image對(duì)話框中，可以通過輸入行列數(shù)確定剪裁尺寸并按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)圖像中的紅色矩形框確定剪裁區(qū)域，或直接用鼠標(biāo)左鍵按紅色邊框拖動(dòng)來確定剪裁尺寸以及位置，單擊ok按鈕。g) 在select spatial subset對(duì)話框中可以看到剪裁區(qū)域信息，單擊ok按鈕。 h) 在create new file input file對(duì)話框中，可以通過spectral subset按鈕選擇輸出波段子集，單擊ok按鈕。 i) 選擇輸出路徑及文件名或者選擇memory直接在窗口上顯示，單擊ok按鈕，完成規(guī)則分幅裁剪過程。（2）不規(guī)則分幅裁剪手

4、動(dòng)繪制感興趣區(qū) a） 打開圖像bhtmref.img并顯示在display中。b） 在image窗口中選擇overlayregion of interest，在roi tool對(duì)話框中，單擊 roi_typepolygon。c） 繪制窗口window，選擇image，繪制一個(gè)多邊形，右鍵兩次結(jié)束。d） 選擇主菜單basic toolssubset data via rois，或者選擇roi toolfilesubset data via rois，選擇裁剪圖像。e） 在spatial subset via roi parameters中，設(shè)置參數(shù)如下圖。選擇輸出路徑及文件名，或者直接保存在窗口

5、中memory，單擊ok按鈕剪裁圖像。f） 在new display中顯示出裁剪圖像。二、圖像鑲嵌（這里舉例有地理參考的圖像鑲嵌）：（1） 啟動(dòng)圖像鑲嵌工具 在envi主菜單中，選擇mapmosaickinggeoreferenced，打開map basic mosaic對(duì)話框。（2） 加載鑲嵌圖像 a） 在mosaic對(duì)話框中，選擇importimport files，選擇mosaic1.img和 mosaic2.img鑲嵌文件導(dǎo)入。 b） 導(dǎo)入的鑲嵌文件顯示在圖像窗口以及文件列表。c） 在文件列表中選擇需要調(diào)整順序的文件，單擊右鍵選擇快捷菜單raise(lower) image to to

6、p(bottom)或raise(lower) image one position。 （3） 圖像重疊設(shè)置 a） 選擇文件列表中一個(gè)文件，單擊右鍵選擇edit entry。 b） 在edit entry對(duì)話框中，按照下圖設(shè)置參數(shù)。（4） 切割線設(shè)置 a） 在mosaic對(duì)話框中，選擇filesave template或者apply直接應(yīng)用到窗口中。 b） 將模板文件顯示在display中。 c） 在display中，選擇overlayannotation，在重疊區(qū)繪制一條折線當(dāng)作切割線，在annotationobjectpolyline，右擊結(jié)束。d） 繪制一個(gè)symboy放在切割線一旁，表示

7、這部分將被剪裁，選擇filesave annotation保存分割線。 e） 回到mosaic對(duì)話框中，在文件列表最下面文件單擊右鍵選擇edit entry。f） 在entry參數(shù)對(duì)話框中，單擊select cutline annotation file按鈕，選擇前面生成的注記文件。 （5） 顏色平衡設(shè)置 a） 首先確定一個(gè)圖像當(dāng)作基準(zhǔn)，在文件列表中選擇這個(gè)圖像，單擊右鍵，選擇edit entry，打開entry對(duì)話框。 b） 將mosaic display設(shè)置為rgb，并選擇波段合稱rgb圖像顯示。 c） 選擇color balancing參數(shù)：fixed，作為基準(zhǔn)圖像。 d） 同樣的方法設(shè)

8、置其他圖像文件，color balancing參數(shù)為adjust。（6） 輸出結(jié)果 在mosaic對(duì)話框中，選擇fileapply，在mosaic parameters對(duì)話框中，設(shè)置輸出像元大小、重采樣方式、文件路徑及文件名、背景值。2、何為影像掩膜(mask)？有何作用？在envi中如何建立并使用掩膜？請(qǐng)寫出具體步驟。掩膜是由0和1組成的一個(gè)二進(jìn)制圖像。當(dāng)在某一功能中應(yīng)用掩膜時(shí)，1值區(qū)域被處理，被屏蔽的0值區(qū)域不被包括在計(jì)算中。通過制定的數(shù)值，包括忽略的數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)值范圍、有限或無線、感興趣區(qū)、envi矢量文件盒注釋文件來定義圖像掩膜，也可以應(yīng)用上述選項(xiàng)的任意組合作為輸入來建立掩膜。 建立掩

9、膜： a） 菜單fileopen vector file，打開剪裁圖像所在區(qū)域shp文件，導(dǎo)入memory。 b） 菜單fileopen image file，打開裁剪圖像，在display中顯示。c） 主菜單basic toolmaskingbuild mask。 d） 在mask definition對(duì)話框中，單擊optionsimport evfs，選擇步驟a)導(dǎo)入的shp文件選擇輸出路徑,完成掩膜的生成。3、在envi中如何生成感興趣區(qū)（roi）？roi的有何用途？并簡(jiǎn)要敘述利用矢量數(shù)據(jù)對(duì)影像做多邊形裁剪的具體過程。(1)生成感興趣區(qū): a） 打開一個(gè)圖像，在image窗口中選擇ove

10、rlayregion of interest,選擇roi_typepolygon。 b） 繪制窗口選擇image，繪制一個(gè)或多個(gè)多邊形，雙擊右鍵結(jié)束。 c） 主菜單basic toolssubset data via rois，或者roi toolfilesubset data via rois，選擇剪裁圖像。 (2)roi用途: 感興趣區(qū)是圖像的一部分，它通過在圖像上選擇或使用諸如設(shè)定閾值或者從其他文件轉(zhuǎn)換獲得等方法生成。感興趣區(qū)可以使點(diǎn)、線、面不規(guī)則的形狀，通常用來作為圖像分類的樣本、掩膜、裁剪區(qū)域及其它操作。 (3)利用矢量數(shù)據(jù)對(duì)影像做多邊形裁剪: a） 主菜單fileopen vect

11、or file，打開裁剪圖像所在區(qū)域的shp矢量文件，投影參數(shù)不變，導(dǎo)入memory。 b） 在available vector list對(duì)話框中，選擇fileexport layer to roi，在彈出的對(duì)話框中 選擇裁剪圖像，點(diǎn)ok。 c） 在export evf layer to roi選擇對(duì)話框中，選擇將所有的矢量元素轉(zhuǎn)成一個(gè)roi，單擊 ok。 d） 主菜單basic toolssubset data via rois，選擇剪裁圖像。 e） 在subset via roi parameters 中，設(shè)置以下參數(shù)： i. 在roi列表中，選擇繪制的roi ；ii. 在“mask pi

12、xels outside of rois”項(xiàng)中選擇yes ；iii. 裁剪背景值：0。f） 選擇輸出路徑及文件名，點(diǎn)擊ok按鈕，裁剪。4、對(duì)兩幅影像進(jìn)行鑲嵌時(shí)，在什么情況下需要利用注記工具繪制切割線(cutline)和符號(hào)（symbol）？可否省去此操作？并簡(jiǎn)要說下切割線和符號(hào)的作用。幅圖像重疊部分較多而且色彩差異較大時(shí)，需要繪制切割線并根據(jù)切割線進(jìn)行羽化，實(shí)現(xiàn)無縫拼接。該過程可根據(jù)具體情況而定，若兩幅影像重疊部分相差不大也可省略此操作。切割線作用：在鑲嵌過程中，在相鄰的兩圖重疊區(qū)，按一定規(guī)則選擇一條線作為兩個(gè)圖的接邊線，這樣能改變接邊處差異太大問題。符號(hào)作用：用來標(biāo)示切割線部分，symbol

13、放在切割線一旁標(biāo)示這部分將被裁剪。五、寫出envi改變遙感影像分辨率（重采樣）的方法與步驟。1主菜單basic tools resize data（spatial/spectral），彈出resize data input file對(duì)話框。（2）選中需要重采樣的圖像,單擊ok按鈕，彈出resize data parameters對(duì)話框（3）在resize data parameters對(duì)話框中，自上而下依次設(shè)置影像的分辨率，重采樣模型，設(shè)置保存的路徑和名稱，單擊ok按鈕。5、簡(jiǎn)述地圖投影、地圖坐標(biāo)系、大地水準(zhǔn)面和大地基準(zhǔn)面，并理解其含義。地圖投影：地圖投影是利用一定數(shù)學(xué)方法則把地球表面的經(jīng)、緯

14、線轉(zhuǎn)換到平面上的理論和方法，是將地球球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)的過程。投影所需要的必要條件是：任何一種投影都必須基于一個(gè)橢球（地球橢球體）、將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的過程（投影算法）。地圖坐標(biāo)系：分為地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系。地理坐標(biāo)系是地球上任意一點(diǎn)通常用經(jīng)度和緯度來決定，經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交（相交為90度）的曲線，這兩組正交的曲線構(gòu)成的坐標(biāo)，是為了確定地物在地球上位置的坐標(biāo)系；投影坐標(biāo)系是投影坐標(biāo)系使用基于x,y值的坐標(biāo)系統(tǒng)來描述地球上某個(gè)點(diǎn)所處的位置，這個(gè)坐標(biāo)系是從地球的近似橢球體投影得到的，它對(duì)應(yīng)于某個(gè)地理坐標(biāo)系。大地水準(zhǔn)面：指平均海平面通過大陸延伸勾畫出的一個(gè)連續(xù)的封閉曲面。大地

15、水準(zhǔn)面包圍的球體稱為大地球體。從大地水準(zhǔn)面起算的陸地高度，稱為絕對(duì)高度或海拔。大地基準(zhǔn)面：設(shè)計(jì)用為最密合部份或全部大地水準(zhǔn)面的數(shù)學(xué)模式。它由橢球體本身及橢球體和地表上一點(diǎn)視為原點(diǎn)間之關(guān)系來定義，用于盡可能與大地水準(zhǔn)面密合的一個(gè)橢球曲面，是人為確定的。橢球面和地球肯定不是完全貼合的，因而，即使用同一個(gè)橢球面，不同的地區(qū)由于關(guān)心的位置不同，需要最大限度的貼合自己的那一部分，因而大地基準(zhǔn)面就會(huì)不同。6、簡(jiǎn)述墨卡托(mercator)投影，高斯-克呂格(gauss-kruger)投影坐標(biāo)系，橫軸墨卡托投影（transverse mercator，tm），通用橫軸墨卡托投影（universal tran

16、sverse mercator，utm），這些投影在envi軟件平臺(tái)中如何定義？（1） 墨卡托(mercator)投影：墨卡托(mercator)投影，是一種等角正切圓柱投影”，假設(shè)地球被圍在一中空的圓柱里，其標(biāo)準(zhǔn)緯線與圓柱相切接觸，然后再假想地球中心有一盞燈，把球面上的圖形投影到圓柱體上，再把圓柱體展開，這就是一幅選定標(biāo)準(zhǔn)緯線上的“墨卡托投影”繪制出的地圖。墨卡托投影沒有角度變形，由每一點(diǎn)向各方向的長(zhǎng)度比相等，它的經(jīng)緯線都是平行直線，且相交成直角，經(jīng)線間隔相等，緯線間隔從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極逐漸增大。墨卡托投影的地圖上長(zhǎng)度和面積變形明顯，但標(biāo)準(zhǔn)緯線無變形，從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極變形逐漸增大，但因?yàn)樗哂?/p>

17、各個(gè)方向均等擴(kuò)大的特性，保持了方向和相互位置關(guān)系的正確。具體操作：類似如下（3）“橫軸墨卡托投影（transverse mercator，tm）”示例詳細(xì)步驟。（2） 高斯-克呂格(gauss-kruger)投影：簡(jiǎn)稱“高斯投影”，又名等角橫切橢圓柱投影”，是地球橢球面和平面間正形投影的一種。該投影按照投影帶中央子午線投影為直線且長(zhǎng)度不變和赤道投影為直線的條件，確定函數(shù)的形式，從而得到高斯一克呂格投影公式。投影后，除中央子午線和赤道為直線外，其他子午線均為對(duì)稱于中央子午線的曲線。設(shè)想用一個(gè)橢圓柱橫切于橢球面上投影帶的中央子午線，按上述投影條件，將中央子午線兩側(cè)一定經(jīng)差范圍內(nèi)的橢球面正形投影于橢

18、圓柱面。將橢圓柱面沿過南北極的母線剪開展平，即為高斯投影平面。取中央子午線與赤道交點(diǎn)的投影為原點(diǎn)，中央子午線的投影為縱坐標(biāo)x軸，赤道的投影為橫坐標(biāo)y軸，構(gòu)成高斯克呂格平面直角坐標(biāo)系。高斯-克呂格投影在長(zhǎng)度和面積上變形很小，中央經(jīng)線無變形，自中央經(jīng)線向投影帶邊緣，變形逐漸增加，變形最大之處在投影帶內(nèi)赤道的兩端。由于其投影精度高，變形小，而且計(jì)算簡(jiǎn)便（各投影帶坐標(biāo)一致，只要算出一個(gè)帶的數(shù)據(jù)，其他各帶都能應(yīng)用），因此在大比例尺地形圖中應(yīng)用，可以滿足軍事上各種需要，能在圖上進(jìn)行精確的量測(cè)計(jì)算。具體操作：類似如下（3）“橫軸墨卡托投影（transverse mercator，tm）”示例詳細(xì)步驟。（3）

19、 橫軸墨卡托投影（transverse mercator，tm）：envi中坐標(biāo)定義文件存放在homeittidl70productsenvi45map_proj 文件夾下，三個(gè)文件記錄了坐標(biāo)信息：ellipse.txt 橢球體參數(shù)文件datum.txt 基準(zhǔn)面參數(shù)文件map_proj.txt 坐標(biāo)系參數(shù)文件在envi中自定義坐標(biāo)系分三步：定義橢球體、基準(zhǔn)面和定義坐標(biāo)參數(shù)：第一步、添加橢球體： 語法為 ,。這里將“krasovsky，6378245.0，6356863.0”和“iag-75，6378140.0，6356755.3”加入ellipse.txt末端。（ellipse.txt文件中已

20、經(jīng)有了克拉索夫斯基橢球，由于翻譯原因，這里的英文名稱是krassovsky，為了讓其他軟件平臺(tái)識(shí)別，這里新建一個(gè)krasovsky橢球體。） 第二步、添加基準(zhǔn)面： 語法為,。這里將“d_beijing_1954, krasovsky, -12, -113, -41”和“d_xian_1980,iag-75,0,0,0”加入datum.txt 末端。第三步、定義坐標(biāo)： 在envi任何用到投影坐標(biāo)的功能模塊中都可以新建坐標(biāo)系，這里我們選擇map-customize map projection，添加一個(gè)20度帶（6度）的坐標(biāo)，添加的參數(shù)如圖所示。第四步、保存坐標(biāo)：選擇projectionadd n

21、ew projection, 將投影添加到 envi 所用的投影列表中。再選擇 filesave projections，存儲(chǔ)新的或更改過的投影信息。這樣一個(gè)新的投影坐標(biāo)就新建完成。（4） 通用橫軸墨卡托投影（universal transverse mercator，utm）：utm投影是等角橫軸割圓柱投影，圓柱割地球于南緯80度、北緯84度兩條等高圈，該投影將地球劃分為60個(gè)投影帶，每帶經(jīng)差為6度，已被許多國家作為地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。utm投影與高斯投影的主要區(qū)別在南北格網(wǎng)線的比例系數(shù)上，高斯-克呂格投影的中央經(jīng)線投影后保持長(zhǎng)度不變，即比例系數(shù)為1，而utm投影的比例系數(shù)為0.9996。ut

22、m投影沿每一條南北格網(wǎng)線比例系數(shù)為常數(shù)，在東西方向則為變數(shù)，中心格網(wǎng)線的比例系數(shù)為0.9996，在南北縱行最寬部分的邊緣上距離中心點(diǎn)大約 363公里，比例系數(shù)為 1.00158。具體操作：類似如上（3）“橫軸墨卡托投影（transverse mercator，tm）”示例詳細(xì)步驟。7、根據(jù)收集的2011年和2002年上海地區(qū)遙感影像、以及上海市2006年行政邊界數(shù)據(jù)，采用與我國國家基本比例尺地形圖系列一致的地圖投影系統(tǒng)，制作2011年和2002年上海市遙感影像圖，寫出具體過程和步驟。 （如下以2011上海市遙感影像圖為例）第一步、添加橢球體：記事本中打開ellipse.txt，將“krasovsky , 6378245.0, 6356863.0”和“iag-75,6378140.0， 6356755.3”加入ellipse.txt末端。第二步、添加基準(zhǔn)面：記事本中打開datum.txt,將“d_beijing_1954,krasovsky,-12,-113,-41”,和“d_xian_1980,iag-75,0,0,0”加入datum.txt末端。第三步、定義