實驗三envi幾何校正

遙感實驗實驗三幾何糾正一、實驗?zāi)康?/p>

了解ENVI軟件的基本內(nèi)容和基本操作方法掌握幾何校正的原理與操作步驟練習(xí)遙感圖像的裁剪和鑲嵌基本操作二、實驗原理

ENVI（TheEnvironmentforVisualizingImages），由美國系統(tǒng)研究公司（ResearchSystemINC.）開發(fā)。1、幾何較正遙感圖像的幾何位置上發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻；像元大小與地面大小對應(yīng)不準確，地物形狀不規(guī)則變化等，稱為遙感圖像的幾何畸變。產(chǎn)生幾何畸變的原因主要有:（1）遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化的影響：航高、航速、俯仰、翻滾、偏航。（2）地形起伏的影響：產(chǎn)生像點位移。（3）地球表面曲率的影響：一是像點位置的移動；二是像元對應(yīng)于地面寬度不等，距星下點愈遠畸變愈大，對應(yīng)地面長度越長。（4）大氣折射的影響：產(chǎn)生像點位移。（5）地球自轉(zhuǎn)的影響：產(chǎn)生影像偏離。（6）傳感器自身的性能、結(jié)構(gòu)等因素。因此，需要對遙感圖像進行幾何校正。遙感圖像的幾何校正目前有三種方案，即系統(tǒng)校正、利用控制點校正以及混合校正。遙感數(shù)據(jù)接收后，首先由接受部門進行校正，這種校正叫系統(tǒng)校正，即把遙感傳感器的校準數(shù)據(jù)、傳感器的位置、衛(wèi)星姿態(tài)等測量值代入理論校正公式進行幾何畸變校正；利用控制點糾正，而用戶拿到這種產(chǎn)品后，由于使用目的的不同或投影及比例尺不同，仍舊需要做進一步的幾何校正，這就需要對其進行幾何精校正即利用地面控制點GCP混合校正則是由一般地地面站提供的遙感CCT已經(jīng)完成了第一階段的幾何粗校正，用戶所要完成的僅僅是對圖像做進一步的幾何精校正。幾何精校正就是利用地面控制點GCP對各種因素引起的遙感圖像幾何畸變進行校正。幾何精糾正從數(shù)學(xué)上說，其原理是通過一組GCP建立原始的畸變圖像空間與校正空間的坐標變換關(guān)系，利用這種對應(yīng)關(guān)系把畸變空間中全部要素變換到校正中間中去，從而實現(xiàn)幾何精校正。幾何精校正需要完成兩個環(huán)節(jié)的內(nèi)容：一是像素坐標的變換，即將圖像坐標轉(zhuǎn)變?yōu)榈貓D或地面坐標；二是對坐標變換后的像素亮度值進行重采樣。ENVI軟件中進行幾何校正的計算模型方法主要有多項式模型（Polynomial）、仿射變換模型（RST）、局部三角網(wǎng)模型（Triangulation）。多項式模型在衛(wèi)星圖像校正過程中應(yīng)用較多。在應(yīng)用此模型時，需要確定多項式的次方數(shù)，通常選擇2次或3次。選擇的次方數(shù)與所需要的最少控制點是相關(guān)的，最少控制點計算公式為（N+1）*（N+2）/2，其中N為次方數(shù)，即選擇多少次多項式N就是多少，而所需要的最少控制點數(shù)目即為（N+1）*（N+2）/2，ENVI中重采樣方式主要有最鄰近點法（nearestneighbor）、雙線性內(nèi)插法（bilinear）以及三次卷積內(nèi)插法（cubicconvolution）?？筛鶕?jù)需要選擇不同的內(nèi)插方法進行重采樣，選擇不同的采樣方法效果不同。三、實驗步驟

界面系統(tǒng)介紹（二）文件的存取輸出與顯示1．圖像存取與顯示。第一步，點擊ENVI軟件主菜單File>>openImagefile，選擇打開的Image文件，點擊打開。打文件打開后，將自動添加到可利用波段列表中。第二步，圖像以灰度方式顯示。在vailableBandsList（ABL）中選擇GrayScale方式，并選擇需要顯示的單波段圖像，點擊LoadBand，軟件自動建立顯示窗口Display#1并進行顯示，窗口組成：主圖像窗口、滾動窗口、縮放窗口。第三步，練習(xí)窗口操作。（1）主圖像Image窗口：（400*400）100％顯示（全分辨率顯示）scroll的方框，可交互式分析、查詢信息。主圖像窗口內(nèi)的功能菜單：在主圖像窗口內(nèi)點擊鼠標右鍵，切換隱藏子菜單的開啟和關(guān)閉。該"Functions"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；對比度拉伸；彩色制圖；諸如ROI的限定、光標位置和值、散點圖和表面圖等交互特征；諸如注記、網(wǎng)格、圖像等值線和矢量層等的覆蓋（疊置）；動畫以及顯示特征。（2）滾動Scroll窗口：全局，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。滾動窗口位置和大小最初在envi.cfg文件中被設(shè)置并且可以被修改。（3）縮放Zoom窗口：（200*200）顯示image的方框。縮放系數(shù)（用戶自定義）出現(xiàn)在窗口標題欄的括號中。第四步，圖像以彩色方式顯示。在vailableBandsList（ABL）中選擇RGBColor模式，這時，在vailableBandsList（ABL）中出現(xiàn)R、G、B三個通道，按照彩色合成方案分別將不同單波段圖像放入三個通道內(nèi)，按照RGB加色法生成彩色圖像。點擊Display#1下拉箭頭，新建一顯示窗口，點擊LoadRGB，將合成圖像在新建窗口中顯示出來。2.數(shù)據(jù)輸出

(1)選擇File>>Savefileas，ENVI輸出數(shù)據(jù)格式如下圖所示。(2)選擇主影像窗口中菜單File>>SaveImageAs>>imagefile,將出現(xiàn)下圖，注意：如輸出彩色圖像，在Resolution處必須選擇24位選項，輸出文件類型可以根據(jù)需要進行選擇。三、幾何校正第一步：打開并顯示圖像文件1.選取已有的bldrtm_m和bldr_tm待校正圖像遙感影像作為實驗數(shù)據(jù)，bldrtm_m已做過幾何校正，帶有地圖信息，因此將其作為基準影像，bldr_tm待校正圖像不具有地圖信息，是要校正的圖像。2.打開基準圖像（bldrtm_m）和待校正圖像（bldr_tm待校正圖像），并在窗口中顯示，#1為基準圖像顯示窗口，#2為待校正圖像顯示窗口。如下圖所示（左邊是參考圖像，右邊是待校正圖像）：第二步：啟動幾何校正模塊1.在envi軟件菜單欄點擊Map—Registtation—SlectGCPs：ImagetoImage即影像對影像來校正。2.選擇基準圖像為Display

#1，校正圖像為Display

#2。點擊OK進入采集地面控制點。第三步：采集地面控制點1.選擇控制點,在兩幅圖像中選擇位置相同的點并將光標精確定位為同名點，選擇的控制點精度要高，如河流、道路交叉點。選取地面控制點時要遵循以下幾基本原則：選取的點要均勻分布，高程基本一致，選取特征明顯的點，要有足夠的數(shù)量。2.第一個點選好后，單擊Add

Point，然后，按照同樣步驟選擇其它控制點，精確選取4個點后就可以預(yù)測。3.用軟件自帶的功能選取更多的點：把十字架放在參考影像某個地物，點選predict，則待校正影像就會自動跳轉(zhuǎn)到與參考影像相對應(yīng)的位置，而后再進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整并選點，總共選取25個控制點。4.控制點選擇結(jié)束后，首先把控制點保存：選擇ground

controlpoints窗口上的file>>savegcpasASCII

出現(xiàn)下圖：點擊OK，保存已選取的控制點信息,控制點文件后綴為.pts格式。如需恢復(fù)以前存儲的GCPs:①選擇File>>RestoreGCPsfromASCII.②輸入需要的GCP.pts文件名。

5.

選擇ground

controlpoints窗口上的ShowList,顯示控制點詳細信息：6．對于RMS過高的點（小于0.5，最大不超過1），直接刪除重新選取，或者進行微調(diào)，選擇Update更新。第四步：選擇校正參數(shù)輸出結(jié)果1.在groundcontrol

points.對話框中選擇options>>warpfile(asimage

tomap)，出現(xiàn)如下圖所示窗口，選擇要校正的圖像。2.選擇OK進入registrationparameters對話框：圖中重采樣選擇Bilinear，背景值（Background）為0，選擇輸出途徑和文件名。注意：要求按三種不同幾何校正方法進行校正，得到三種不同校正后圖像，并進行對比分析。3、幾何校正的計算模型ENVI提供三種計算模型：仿射變換（RST）。多項式模型（Polynomial）。局部三角網(wǎng)（Triangulation）。4、沖采樣的方法1）最鄰近法。2）雙線性內(nèi)插法。3）三次卷積內(nèi)插法。第五步：檢驗校正結(jié)果1.同時在兩個窗口打開圖像，#1顯示基準圖像，#3顯示校正后的圖像。2.右鍵選擇Geographic

Link命令，選擇需要鏈接的兩個窗口，進行檢驗。四、圖像裁剪（選做）

方法：1.規(guī)則裁剪

2.不規(guī)則裁剪：又包括人工繪制區(qū)域裁剪（感興趣區(qū)裁剪）、利用已有區(qū)域文件進行裁剪和掩膜。

掩膜：Masking工具允許創(chuàng)建和使用圖像掩膜，掩膜是有0和1值組成的一個二進制圖像。當(dāng)在某一功能中應(yīng)用掩膜時，1值區(qū)域被處理，被屏蔽的0值區(qū)域不被包括在計算中。它可以用于ENVI的多項功能，包括統(tǒng)計、分類、分離、匹配濾波、包絡(luò)線去除和波段特征擬合。1.規(guī)則裁剪ENVI：BasicTools>>ResizeData>>ResizeDataInputFile對話框（如下圖）。①選擇需要切割的原始圖像；②選擇SpatialSubset或SpectralSubset方式；③若設(shè)置空間切割方式（SpatialSubset>>selectSpatialSubset）點擊“Image”；④出現(xiàn)SubsetbyImage對話框，Subset的尺寸用2種形式，移動圖像上的方框或直接填寫samples/lines（列/行）值；⑤若設(shè)置波段范圍（SpectralSubset>>FileSpectr