遙感圖像預(yù)處理課件

遙感圖像預(yù)處理3.1圖像預(yù)處理流程3.1圖像預(yù)處理流程第一步：制作標準數(shù)據(jù)，作為控制點參考源這里選擇的是地形圖，地形圖是一種非?？煽康臉藴蕯?shù)據(jù)，精度高而且處理起來方便。第二步：對高分辨率的全色影像進行正射糾正全色影像是10米的SPOTPAN數(shù)據(jù)第三步：高分辨率影像和多光譜影像的配準、融合以SPOTPAN正射糾正結(jié)果作為基準影像，對TM影像進行圖像配準；用工程區(qū)矢量數(shù)據(jù)（河北襄樊市部分區(qū)域）分別裁剪SPOT和TM影像，對裁剪結(jié)果進行圖像融合，得到工程區(qū)域10米的多光譜影像。練習(xí)1-1

內(nèi)容：ENVISAT的ASAR數(shù)據(jù)的幾何校正數(shù)據(jù)：1-基于影像自帶地理定位文件幾何校正\ASARGLT幾何校正GLT幾何校正法利用輸入的幾何文件生成一個地理位置查找表文件（geographiclookuptable，GLT），從該文件中可以了解到某個初始像元在最終輸出結(jié)果中實際的地理位置。地理位置查找表文件是一個二維圖像文件，文件中所包含兩個波段：地理校正影像的行和列，文件對應(yīng)的灰度值表示原始影像每個像素對應(yīng)的地理位置坐標信息，用有符號整型儲存，它的符號說明輸出像元是對應(yīng)于真實的輸入像元，還是由鄰近像元生成的填實像元（infillpixel）。符號為正時說明使用了真實的像元位置值；符號為負時說明使用了鄰近像元的位置值，值為0說明周圍7個象元內(nèi)沒有鄰近像元位置值。練習(xí)1-2

內(nèi)容：風(fēng)云三號衛(wèi)星數(shù)據(jù)的幾何校正數(shù)據(jù)：1-基于影像自帶地理定位文件幾何校正\風(fēng)云三號衛(wèi)星影像3.3自定義坐標系——地理坐標系常用到的地圖坐標系有2種，即地理坐標系和投影坐標系。地理坐標系（球面坐標系）是以經(jīng)緯度為單位的地球坐標系統(tǒng)，它有2個重要部分，即地球橢球體（spheroid）和大地基準面（datum）。大地基準面指目前參考橢球與WGS84參考橢球間的相對位置關(guān)系（3個平移，3個旋轉(zhuǎn)，1個縮放），可以用其中3個、4個或者7個參數(shù)來描述它們之間的關(guān)系，每個橢球體都對應(yīng)一個或多個大地基準面。3.3自定義坐標系——投影坐標系投影坐標系是利用一定的數(shù)學(xué)法則把地球表面上的經(jīng)緯線網(wǎng)表示到平面上，屬于平面坐標系。數(shù)學(xué)法則指的是投影類型，目前我國普遍采用的是高斯——克呂格投影（圓柱等角投影），在英美國家稱為橫軸墨卡托投影（TransverseMercator）。高斯—克呂格投影示意3.3自定義坐標系——大地坐標在地面上建立一系列相連接的三角形，量取一段精確的距離作為起算邊，在這個邊的兩端點，采用天文觀測的方法確定其點位（經(jīng)度、緯度和方位角），用精密測角儀器測定各三角形的角值，根據(jù)起算邊的邊長和點位，就可以推算出其他各點的坐標。這樣推算出的坐標，稱為大地坐標。練習(xí)2:內(nèi)容：ENVI中自定義坐標系坐標定義文件：HOME\ITT\IDL\products\envi48\map_proj文件夾下，三個文件記錄了坐標信息：ellipse.txt橢球體參數(shù)文件datum.txt基準面參數(shù)文件map_proj.txt坐標系參數(shù)文件本節(jié)收獲了地理投影的基本原理，大地坐標的概念了解北京54、西安80坐標系的由來及其參數(shù)掌握了在ENVI下如何自定義坐標系，包括添加橢球體、基準面和定義坐標系在ENVI下自定義了北京5419度帶（6度分帶）的坐標系，以便后續(xù)專題的使用3.4掃描地形圖的處理掃描地形圖是我們常用的標準參考源圖上有公里網(wǎng)，從公里網(wǎng)上讀取的坐標信息可直接用于幾何校正外圍有邊框，在做多個地形圖鑲嵌時候，會發(fā)生各個地形圖邊緣壓蓋的現(xiàn)象。因此需要對外邊框無信息部分裁切掉。地形圖都會按照標準分幅形式提供，當我們使用地形圖作為基準的時候，為了方便使用，會將地形圖鑲嵌成一整張圖像練習(xí)4內(nèi)容：掃描地形圖外邊框裁切數(shù)據(jù)：3-DRG外邊框裁切練習(xí)5內(nèi)容：掃描地形圖鑲嵌數(shù)據(jù)：4-DRG圖像鑲嵌本節(jié)收獲掌握了掃描地形圖的預(yù)處理，包括幾何校正、ROI裁剪、鑲嵌掌握了ImagetoMap的幾何校正方法掌握了ENVI下通過鍵盤輸入地面控制點坐標數(shù)據(jù)的幾何校正操作：主菜單->Map->Registration->SelectGCPs:Imagetomap掌握了繪制感興趣區(qū)ROI，以及利用ROI裁剪圖像掌握了基于地理坐標的圖像鑲嵌操作主菜單->Map->Mosaicking->Georeferenced3.5SPOTPAN正射糾正——比例尺變化在所有的攝影影像中都會發(fā)生2cm影像的各處比例尺是不相同的6cm房子的寬度=8m比例尺為1:400比例尺為1:1333.5SPOTPAN正射糾正——比例尺變化在影像的鉛直方向也有同樣的影響房子的寬度是恒定的(8m),而在影像上的體現(xiàn)卻各有不同,這說明各處的比例尺是變化的3.5SPOTPAN正射糾正——傳感器姿態(tài)/方位2311要進行三角測量，就要給定軟件計算或估計出的空間傳感器的位置和方位1233.5SPOT2/4PAN正射糾正——正射糾正使用條件

對于分辨率較高（小于或等于15米），且具有RPC文件或者軌道參數(shù)的圖像，可以用正射糾正的方法完成幾何校正，以達到更高的精度要求。對于中等分辨率（如20米），影像覆蓋區(qū)為山區(qū)，地形起伏較大?？梢杂谜浼m正以達到較高的精度要求。3.5SPOT2/4PAN正射糾正——常見正射糾正參數(shù)文件傳感器模型文件ALOS/PRISMRPCRPC文件(.rpc)ASTERRPCRPC文件(.met)CARTOSAT-1(P5)RPCRPC文件PRODUCT_RPC.TXTFORMOSAT-2PushbroomSensor星歷參數(shù)文件(METADATA.DIM)IKONOSRPCRPC文件（_rpc.txt）OrbView-3RPCRPC文件(_metadata.pvl)QuickBirdRPCRPC文件(.rpb)WorldView-1/2RPCRPC文件(.rpb)GeoEye-1RPCRPC文件(.pvl/.rpc)KOMPSAT-2RPCRPC文件(.rpc)SPOT5Level1Aand1BPushbroomSensor星歷參數(shù)文件(METADATA.DIM)RapidEyeRPC存在metadata文件中本節(jié)收獲學(xué)會了ENVI下利用地面控制點對SPOT全色數(shù)據(jù)進行正射校正學(xué)會了影像綁定DEM數(shù)據(jù)學(xué)會了從地形圖上獲取地面控制點學(xué)會了ENVI下SPOT數(shù)據(jù)的正射校正工具主菜單->Map->Orthorectification->spot->OrthorectifySPOTwithGroundControl3.6Landsat7影像幾何校正Landsat7影像數(shù)據(jù)是從網(wǎng)上免費下載的，是LPGS格式的L1T級別格式，已經(jīng)經(jīng)過一定的幾何校正和DEM校正，使用UTMWGS84的坐標系統(tǒng)。要做TM多光譜數(shù)據(jù)和SPOTPAN數(shù)據(jù)的融合，前提是兩景影像得互相配準，所以需要以正射校正后的SPOTPAN為基準，配準TM影像練習(xí)7內(nèi)容：以正射校正SPOTPAN為基準，配準TM影像，為了做全色SPOT數(shù)據(jù)和多光譜TM數(shù)據(jù)的融合數(shù)據(jù)：6-Landsat圖像配準本節(jié)收獲掌握了ImagetoImage的幾何校正方法（圖像配準）掌握了ENVI下從柵格圖像上選擇控制點來配準另外一幅圖像，進行幾何校正的操作主菜單->Map->Registration->SelectGCPs:ImagetoImage掌握了ENVI下的自動找點功能Options->AutomaticallyGeneratePoints3.7圖像裁剪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)劃邊界進行圖像的分幅裁剪。根據(jù)結(jié)果可分為規(guī)則裁剪不規(guī)則裁剪練習(xí)8內(nèi)容：利用行政區(qū)劃矢量邊界對幾何校正得到的結(jié)果進行裁剪，得到工程區(qū)域數(shù)據(jù)：7-圖像裁剪本節(jié)收獲掌握了ENVI下矢量數(shù)據(jù)的讀取、轉(zhuǎn)換掌握了ENVI下影像的不規(guī)則裁剪主菜單->BasicTools->SubsetdataviaROIs3.8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)，使得處理后的影像既有較高的空間分辨率，又具有多光譜特征。圖像融合除了要求融合圖像精確配準外，融合方法的選擇也非常重要，同樣的融合方法在用在不同影像中，得到的結(jié)果往往會不一樣。3.8圖像融合——ENVI中的融合方法融合方法適用范圍IHS變換紋理改善，空間保持較好。光譜信息損失較大大，受波段限制。Brovey變換光譜信息保持較好，受波段限制。乘積運算（CN）對大的地貌類型效果好，同時可用于多光譜與高光譜的融合。PCA變換無波段限制，光譜保持好。第一主成分信息高度集中，色調(diào)發(fā)生較大變化，Gram-schmidt（GS）改進了PCA中信息過分集中的問題，不受波段限制，較好的保持空間紋理信息，尤其能高保真保持光譜特征。Pansharpening專為最新高空間分辨率影像設(shè)計，能較好保持影像的紋理和光譜信息。練習(xí)9內(nèi)容：以SPOT4的10米全色波段和LandsatTM30米多光譜的融合操作為例，學(xué)習(xí)ENVI的融合操作流程數(shù)據(jù)：8-影像融合本節(jié)收獲學(xué)習(xí)了影像融合的概念、方法了解了不同影像融合方法各自的優(yōu)缺點學(xué)習(xí)了ENVI下SPOT全色和TM多光譜數(shù)據(jù)的GS融合操作主菜單->Transform->ImageSharpening->Gram-SchmidtSpectralSharpening3.9.1大氣校正(傳感器定標）傳感器定標就是將圖像的數(shù)字量化值（DN）轉(zhuǎn)化為輻射亮度值或者反射率或者表面溫度等物理量的處理過程傳感器定標可分為絕對定標和相對定標絕對定標是獲取圖像上目標物的絕對輻射值等物理量相對定標是將圖像目標物輻射量歸一化某個值范圍內(nèi)，比如以其他數(shù)據(jù)作為基準。3.9.1大氣校正（傳感器定標方法）傳感器定標的三個階段內(nèi)容：發(fā)射前的實驗室定標在遙感器發(fā)射之前對其進行的波長位置、輻射精度、光譜特性等進行精確測量基于星載定標器的星上定標有些衛(wèi)星載有輻射定標源、定標光學(xué)系統(tǒng)，在成像時實時、連續(xù)的進行定標發(fā)射后的定標（場地定標）通過選擇典型的均勻穩(wěn)定目標，用精密儀器進行地面同步測量感器過頂時的大氣環(huán)境參量和地物反射率，利用遙感方程，建立圖像與實際地物間的數(shù)學(xué)關(guān)系，得到定標參數(shù)以完成精確的傳感器定標3.9.2大氣校正（一、起源）太陽輻射通過大氣以某種方式入射到物體表面然后再反射回傳感器原始影像包含物體表面，大氣，以及太陽的信息如果想了解某一物體表面的光譜屬性，就必須將它的反射信息從大氣和太陽的信息中分離出來。示意圖大氣散射直接反射鄰接反射3.9.2大氣校正（二、校正方法）遙感圖像的大氣校正方法很多。這些校正方法按照校正后的結(jié)果可以分為2種：絕對大氣校正方法：將遙感圖像的DN(DigitalNumber)值轉(zhuǎn)換為地表反射率、地表輻射率、地表溫度等的方法。相對大氣校正方法：校正后得到的圖像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其結(jié)果不考慮地物的實際反射率。ENVI下FLAASH大氣校正工具基于MODTRAN4+輻射傳輸模型支持高光譜和多光譜數(shù)據(jù)3.9.2大氣校正——（三、FLAASH大氣校正）FLAASH對圖像文件有以下幾個要求：數(shù)據(jù)是經(jīng)過定標后的輻射亮度（輻射率）數(shù)據(jù)，單位是：（μW）/（cm2*nm*sr）。數(shù)據(jù)帶有中心波長（wavelenth）值，如果是高光譜還必須有波段寬度（FWHM）,