《ENVI幾何配準(zhǔn)實習(xí)》word版

1、.ENVI實習(xí)一 幾何配準(zhǔn)Author:陳敏捷Email: chenminjie.1986163 Data: 2007/12/20ENVI實習(xí)一 幾何配準(zhǔn)1一、ENVI軟件界面系統(tǒng)介紹21. 主菜單22. 可用波段列表Available Bands List33. 圖像顯示窗口4二、影像到影像的幾何配準(zhǔn)51. 啟動ENVI52. 分別翻開并顯示標(biāo)準(zhǔn)影像和校正影像53. 定義北京54坐標(biāo)系84. 修改ENVI頭文件中的地圖信息95. 選擇控制點106. 校正影像137. 比較結(jié)果158. 查看地圖坐標(biāo)179. 關(guān)閉ENVI17ENVIThe Environment for Visualizing

2、 ImagesVersion 4.3 ,由美國系統(tǒng)研究公司Research System INC.開發(fā)。它是一套功能齊全的遙感圖像處理系統(tǒng)，是處理、分析并顯示多光譜數(shù)據(jù)、高光譜數(shù)據(jù)和雷達(dá)數(shù)據(jù)的高級工具。一、ENVI軟件界面系統(tǒng)介紹1. 主菜單 所有的ENVI操作通過使用ENVI主菜單來激活，它由橫跨屏幕頂部的一系列按鈕程度排列而成如以以下圖所示。File: ENVI的文件管理功能，如：翻開文件，設(shè)置默認(rèn)參數(shù)，退出ENVI，以及實現(xiàn)其他文件和工程的管理功能等。Basic Tools：提供對多種ENVI功能的訪問，如：Regions of Interest 功能可以用于多重顯示，Band Math

3、 功能用于對圖像進展一般的處理。Stretch Data功能提供了進展文件對文件比照度拉伸的一個典范。Classification：分類，如：監(jiān)視分類和非監(jiān)視分類supervised/unsupervised、決策樹分類decision tree、波譜端元搜集Endmember collection、分類后處理post classification等。Transform: 圖像轉(zhuǎn)換功能，如：圖像銳化Image sharpening，波段比計算band ratio，主成分分析 principle components analysis等Filter: 濾波分析，包括：卷積濾波Convolutio

4、ns、形態(tài)學(xué)濾波Morphology、紋理濾波text、自適應(yīng)濾波Adaptive和頻率域濾波傅立葉變換FFTSpectral: 多光譜和高光譜圖像以及其它波譜數(shù)據(jù)類型的分析,包括：波譜庫的構(gòu)建、重采樣和閱讀；抽取波譜分割；波譜運算；波譜端元的判斷；波譜數(shù)據(jù)的N維可視化；波譜分類；線性波譜別離；匹配濾波；匹配濾波；包絡(luò)線去除以及波譜特征擬合。Map: 圖像的配準(zhǔn)registration、正射校正orthoretification 、鑲嵌mosaicking；轉(zhuǎn)化地圖坐標(biāo)和投影；構(gòu)建用戶自定義投影；轉(zhuǎn)換ASCII坐標(biāo)；GPS-鏈接。Vector: 翻開矢量文件、生成矢量文件、管理矢量文件、將柵格

5、圖像包括分類圖像轉(zhuǎn)換為ENVI矢量圖層、不規(guī)那么點柵格化，以及將ENVI矢量文件EVF、注記文件ANN以及感興趣區(qū)ROI轉(zhuǎn)換為DXF格式的文件。Topographic: 可以對地形數(shù)字高程數(shù)據(jù)進展翻開、分析和輸出等操作,比方提取陰影hill shade 、提取地形特征topographic feature,三維外表分析3D surface等Radar: 對雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理，如翻開文件、拉伸、顏色處理、分類、配準(zhǔn)、濾波、幾何糾正等,另外還提供可分析極化雷達(dá)數(shù)據(jù)的特定工具。2. 可用波段列表Available Bands List1. 在主菜單上翻開任何文件，ABL Available Bands

6、List自動地出現(xiàn). 比方翻開圖像文件，F(xiàn)ile->Open an image file 2. ABL頂部的菜單欄，帶有兩個下拉菜單：File 和 Option: File: 翻開、關(guān)閉文件，顯示文件信息和退出可用波段列表的功能。Options: 提供三項功能：查找接近特定波長的波段，顯示當(dāng)前所翻開的波段，以及將一幅已翻開的影像的所有波段名折疊顯示。3. 可用波段列表框 ，翻開的文件會顯示在上面4. Gray Scale 顯示一幅灰階圖像。(1) 單擊需要顯示的波段，它將顯示在一個標(biāo)簽為 “Selected Band: 的小文本框中(2) 在窗口底部點擊 “Load Band ，導(dǎo)入波段

7、到顯示，把圖像顯示了出來5. RGB Color 顯示一幅彩色圖像(1) 在序列中點擊所需要顯示的紅、綠和藍(lán)波段名(2) 在窗口底部點擊 “Load Band ，導(dǎo)入波段到顯示，把圖像顯示了出來6. “Dims 顯示文件格式，比方“BSQ 代表波段順序存儲格式。每行數(shù)據(jù)后面緊接著同一波譜的下一行數(shù)據(jù)，這種格式最適宜于對單個波譜段中任何部分的空間X,Y存儲。3. 圖像顯示窗口主圖像窗口 100顯示全分辨率顯示scroll的方框，功能菜單條包括5個下拉菜單，控制所有的ENVI交互顯示功能，這包括：圖像鏈接和動態(tài)覆蓋；空間和波譜剖面圖；比照度拉伸；彩色制圖； ROI的限定、光標(biāo)位置和值、散點圖和外表

8、圖；注記、網(wǎng)格、圖像等值線和矢量層等的覆蓋疊置；動畫；存儲和圖像打印等文件管理工具；閱讀顯示信息和翻開顯示的顯示控制滾動窗口 Scroll 重采樣降低分辨率顯示一幅圖像。只有要顯示的圖像比主圖像窗口能顯示的圖像大時，才會出現(xiàn)滾動窗口?？s放窗口Zoom 放大顯示了影像的某一部分,200*200顯示image的方框?？s放系數(shù)用戶自定義出如今窗口標(biāo)題欄的括號中。二、影像到影像的幾何配準(zhǔn)1. 啟動ENVI2. 分別翻開并顯示標(biāo)準(zhǔn)影像和校正影像 標(biāo)準(zhǔn)影像：北京地區(qū)2004年5月19日TM影像 BJ-2004-5-19Tm5ROA-warp校正影像：北京地區(qū)2002年5月22日ETM影像L71123032

9、_03220020522_.FSTTM影像波段信息：ETM+影像: 增加了TM8波段，0.52-0.90 um，空間分辨率15*15 m1. 從ENVI主菜單中，選擇File Open Image File。2. 當(dāng)Enter Data Filenames對話框出現(xiàn)后，選擇選擇“BJ-2004-5-19Tm5ROA-warp文件，把標(biāo)準(zhǔn)TM影像波段加載到可用波段列表Available Bands List中。顯示該影像的地圖信息3. 選擇“RGB Color 顯示一幅彩色圖像，分別把4，3，2波段參加到R、G、B通道，顯示標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像。4. 點擊No Display按鈕，并從下拉式菜單中選擇

10、New Display。5. 點擊Load Band 按鈕，來把TM標(biāo)準(zhǔn)假彩色影像加載到一個新的顯示窗口Display #1中。6. 用同樣的方法把需要校正的影像加載到另一個新的顯示窗口Display #2中7. 注意：只有空間分辨率一樣的幾幅影像才可以同時加載到R、G、B通道中，比方ETM+的影像的第8波段就不能與其他波段一起加載。3. 定義北京54坐標(biāo)系1. 從ENVI主菜單欄中，選擇Map Customize Map Projections, 定義坐標(biāo)系按以以下圖定義北京54坐標(biāo)系：中央經(jīng)度點擊此上下鍵選擇參考橢球體選擇“克拉索夫斯基橢球體投影類型：選擇橫軸墨卡托名字定義好之后，按照以以

11、下圖添加坐標(biāo)系：4. 修改ENVI頭文件中的地圖信息1. 在可用波段列表中，右鍵點擊BJ-2004-5-19Tm5ROA-warp標(biāo)準(zhǔn)影像文件名下的Map Info圖標(biāo)，從彈出的快捷菜單中選擇Edit Map Information。 Edit Map Information對話框出如今屏幕上，點擊“Change projection，修改坐標(biāo)信息右圖，選擇剛剛建立好的北京54坐標(biāo)系，點擊OK. 同理修改校正影像的坐標(biāo)系。5. 選擇控制點1. 從ENVI主菜單欄中，選擇Map Registration Select GCPs: Image to Image。2. 在Image to Image

12、 Registration對話框中，點擊并選擇Display #1，作為Base Image。點擊Display #2，作為Warp Image。3. 點擊OK，啟動配準(zhǔn)程序。多項式糾正法校正的次數(shù)查看地面控制點列表增加一個控制點校正圖像的控制點的坐標(biāo)基準(zhǔn)圖像的控制點的坐標(biāo)RMS Error Root mean square error均方根誤差，可以顯示總的RMS誤差。為了最好的配準(zhǔn)，應(yīng)該試圖使 RMS 誤差最小化。Predict 預(yù)測點坐標(biāo)功能4. 通過將光標(biāo)放置在兩幅影像的一樣地物點上，來添加單獨的地面控制點，在Ground Control Points Selection對話框中，點擊

13、Add Point，把該地面控制點添加到列表中。點擊Show List查看地面控制點列表。注意：(1) 同名控制點的要求：分布均勻，不少于30個。(2) 一旦已經(jīng)選擇了至少5個地面控制點以后，RMS誤差就會顯示出來。RMS誤差是基于一個適于點的一次多項式a first order polynomial計算的，它的大小說明了點是否正確輸入假設(shè)誤差較大，你可能需要編排基準(zhǔn)位置。(3) 一旦已經(jīng)選擇了至少3個地面控制點以后，在標(biāo)準(zhǔn)影像選好控制點之后，就可以用Predict預(yù)測出校正影像同名控制點的大致位置。(4) 點擊Show List,顯示控制點列表：“Order Points by Error,

14、按RMS誤差大小的順序排列控制點；“Clear all points，去除所有的控制點“On/Off, 開啟或關(guān)閉點，即是否讓所選的高亮度的控制點如上圖中的#5參與校正“Delete，刪除所選高亮度的控制點5. 保存地面控制點坐標(biāo)：從Ground Control Points Selection對話框中，選擇File Save GCPs to ASCII，輸入文件名，保存。6. 校正影像我們可以校正顯示的影像波段，也可以同時校正多波段影像中的所有波段。這里我們對整個影像進展校正。1. 從Ground Control Points Selection對話框中，選擇Options Warp Fil

15、e。保存校正后影像輸出圖像范圍校正參數(shù)設(shè)置(1) ENVI 提供三種校正方法：RST法Rotation旋轉(zhuǎn)、Scaling縮放、translation平移、多項式法polynomial和三角校正法Delaunay triangulation。A. RST 糾正是最簡單的方法，需要三個或更多的 GCPs 運行圖像的旋轉(zhuǎn)、縮放和平移。The RST warping algorithm uses an affine transformation仿射變換:x = a1 + a2 X + a3 Yy = b1 + b2 X + b3 Y6個參數(shù)，至少要3個控制點。這種算法沒有考慮圖像校正時的“shear

16、ing切變。為了允許切變，應(yīng)該使用一階的多項式校正法。雖然RST方法是非?？斓?，但是，在大多數(shù)情況下，使用一階的多項式法校正能得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果。B. 多項式校正polynomial，可以實現(xiàn) 1 次到 n 次多項式糾正。在 “Degree 里輸入需要的次數(shù)，可以得到的次數(shù)依賴于選擇的控制點數(shù)#GCPs，要求次數(shù)+12 < = #GCPs，比方說希望degree=2，#GCPs必須>=9。考慮到切變，一階的多項式法校正算法如下：x = a1 + a2 X + a3 Y + a4 XY y = b1 + b2 X + b3 Y + b4 XYC. 三角法校正Triangulation

17、實際上是運用了德洛內(nèi)Delaunay三角測量法。Delaunay三角測量法就是利用不規(guī)那么空間 GCPs建立Delaunay三角形由與相鄰Voronoi多邊形 <即泰森多邊形> 共享一條邊的相關(guān)點連接而成的三角形并把值內(nèi)插到所輸出的格網(wǎng)中。Zero Edge選擇是否要在三角測量糾正數(shù)據(jù)的邊緣，用單個像元的背景顏色作邊界。選擇這一項，將防止一個也許出如今糾正圖像的邊緣“托影smearing效果。For triangulation warping, use the Zero Edge toggle button to select whether or not you want a o

18、ne-pixel border of background color at the edge of the warp data.(2) 重采樣Resampling 的三種方法：最鄰近法Nearest Neighbor、雙線性內(nèi)插法Bilinear interpolation、三次卷積法Cubic Convolution(3) 在“Background Value 里，輸入 DN Digital number值，設(shè)定背景值在糾正圖像里，DN 值用于填充沒有圖像數(shù)據(jù)顯示的區(qū)域(4) 輸出圖像大小范圍Output image Extent由糾正輸入圖像的包絡(luò)矩形大小自動設(shè)定。所以，輸出的糾正圖像大

19、小通常與基圖像Base image的大小不一樣。輸出大小的坐標(biāo)由基圖像坐標(biāo)決定。所以，左上角的值upper-left corner values一般也不是0，0，而是顯示的從基圖像左上角原點計算的X和Y值。這些偏移值被儲存在文件頭里，并允許基圖像和糾正圖像的動態(tài)覆蓋疊置，盡管它們的大小不同。(5) 選擇輸出到 “File 或 “Memory，F(xiàn)ile保存為文件，Memory保存在內(nèi)存中。(6) Click OK. ENVI 會把結(jié)果直接輸出可用波段列表Available Bands List.2. 在Registration Parameters對話框中的Warp Method按鈕菜單中，選擇

20、RST。在Resampling的按鈕菜單中選擇Nearest Neighbor重采樣法。3. 輸入文件名2002RST_NN，點擊OK。4. 重復(fù)步驟1和步驟2，還是使用RST校正法，但是要相應(yīng)地選擇Bilinear和Cubic Convolution重采樣法。5. 將結(jié)果分別輸出到2002RST_Bilin和2002RST_ Cubic文件中。6. 再一次重復(fù)步驟1和步驟2，這一次選擇一次多項式Polynomial校正法，并使用Cubic Convolution重采樣法。然后再選擇Delaunay三角網(wǎng)的Triangulation校正法，相應(yīng)地使用Cubic Convolution重采樣法。7. 將結(jié)果分別輸出到2002Poly_ Cubic和2002Tri_ Cubic文件中。7. 比較結(jié)果使用動態(tài)鏈接來比較校正結(jié)果：1. 在可用波段列表Available Bands List中，選擇2002RST_NN文件。在Display #下拉式按鈕中選擇New Display，點擊Load Band將該文件加載到一個新的顯示窗口中。