ENVI遥感图像处理实验指导书

1、遥感图像处理实验指导书孙 华 林 辉 莫登奎 编著林业遥感信息工程研究中心2006年11月目 录实验一 图像处理软件ENVI4.2功能介绍3实验二 影像的地理坐标定位和校正15实验三 使用ENVI进行正射校正23实验四 图像镶嵌29实验五 图像融合36实验六 波段组合计算及图像增强45实验七 图像分类58实验八 使用ENVI进行三维曲面浏览与飞行66实验九 地图制图78实验一 图像处理软件ENVI4.2功能介绍1 ENVI4.2支持文件格式ENVI使用的是通用的栅格数据格式，包含一个简单的二进制文件和一个相关的ASCII的头文件。读该文件格式允许ENVI使用几乎有的影像文件，包括那些自身嵌入头

2、文件信息的影像文件。通用的栅格数据都会存储为二进制的字节流，通常它将以BSQ（按波段顺序）、BIP（波段按像元交叉）或者BIL（波段按行交叉）的方式进行存储。ENVI软件支持的数据类型，包括字节型，整型，无符号整型，长整型，无符号长整型，浮点型，双精度浮点型，复数型，双精度复数型，64位整型，以及无符号64位整型。2 ENVI的窗口和显示使用ENVI软件时，打开图像通常有三个窗口，即主影像窗口（Main Image Window）、滚动窗口（Scroll Window）和缩放窗口（Zoom Window），见图1.1。图1.1 ENVI显示窗口组：主影像窗口、滚动窗口和缩放窗口2.1 ENVI

3、主菜单ENVI主菜单位于显示窗口的顶部，在默认情况下，它显示于主影像窗口的顶部，并提供交互式的影像显示和分析功能，见图1.2。如果所选的显示组中不包括主影像窗口，那么菜单将会出现在滚动窗口或者缩放窗口的顶部，同ENVI其他的菜单一样，从该菜单中可以选择任意的菜单选项。此外，在任何一个显示窗口点击右键会弹出一个快捷菜单。通过这个菜单可以访问显示函数，也可以改变显示的设置。图1.2主影像窗口中的overlay菜单和快捷菜单2.2 可用波段列表ENVI可以打开影像文件或者这些文件中的单个波段。可用波段列表（Available Bands List）是一个特殊的ENVI对话框，它包括了所以被打开文件中

4、可用的影像波段，以及与此相关的地图信息列表，见图1.3。使用波段列表可以把彩色和灰阶影像加载到一个显示窗口中，可以直接打开一个新的显示窗口，也可以点击对话框底部的Display按钮，并从中选择显示窗口号，打开相应的显示窗口，然后点击Gray Scale 或者RGB单选按钮，再从列表中点击波段名，选择所需要的波段，加载显示影像。提示：如果加载的是单波段影像，可以直接在波段上双击来完成。图1.3可用波段列表对话框3 ENVI基本功能打开影像文件首先启动ENVI软件，双击软件图标即可。要打开一个影像文件可以分以下几个步骤：1 选择FileOpen Image file。在屏幕上弹出文件选择对话框“E

5、nter Input Data File”。2 选择进入实验课程所提供的数据目录envidata中，双击打开文件夹，选择can_tm文件夹，从文件夹中选择can_tmr.img文件，然后点击ok。3 在可用波段列表中就会显示刚才选择的文件can_tmr.img，使用鼠标左键点击选择影像的显示方式（Gray Scale或RGB）。选择某个影像波段或三个波段进行显示，所选波段在标有“Selected Band”显示出来。4 点击Load Band或Load RGB，将影像加载到一个新的显示窗口。图像加载后，可以熟悉一下窗口的各个界面，以及对图像主窗口、滚动窗口和缩放窗口进行相关操作。显示光标位置要

6、显示鼠标光标的位置和值，可以从主影像窗口菜单栏或者从ENVI主菜单栏中选择WindowCursor Location/Value，或者在主影像窗口中点击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择Cursor Location/Value。接着在屏幕上出现的Cursor Location/Value对话框将显示出光标在主影像窗口。滚动窗口或者缩放窗口中的位置，见图1.4。该对话框还显示了十字丝光标所对应的哪个象素的屏幕颜色值和实际数据值。要关闭这个对话框，可以在Cursor Location/Value对话框顶部的菜单中，选择filecancel。一旦Cursor Location/Value对话框打开以

7、后，要隐藏或显示该对话框，可以在主影像窗口中双击鼠标左键即可。图1.4 Cursor Location/Value对话框显示影像剖面廓线可以交互式的选择和显示X轴（水平）、Y轴（竖直）和Z轴（波谱）的剖面廓线图。这些剖面廓线图显示了穿过影像的横线X，纵线Y或者波谱波段Z的数据值。1 从主影像窗口菜单栏中，选择ToolsProfilesX profle，将会打开一个绘制窗口，该窗口将根据影像中所选择的行，绘制出一幅数值与列号（sample number）之间的关系曲线图，见图1.5。2 重复上述过程，选择Y profile，绘制出一幅数据值与行号（line number）之间的关系曲线图。选择Z

8、 profile，绘制出相应的波谱面廓线图。提示：也可以通过任意影像窗口中的快捷菜单，来打开Z轴波谱剖面廓线图。3 选择WindowMouse Button Descriptions，可以查看鼠标键在剖面廓线显示窗口中按键功能的描述。4 放置好这三个剖面廓线窗口，以便能同时看到它们。5 在影像上移动移动十字丝，查看这三幅影像剖面廓线图在新的位置上是怎样显示新的数据值。6 从绘制图每个窗口中，选择FileCancel，来关闭绘制窗口。图1.5水平轴（X）、Y轴（竖直）和Z轴（波谱）剖面廓线绘制曲线图进行快速对比拉伸使用主影像窗口、缩放窗口或者滚动窗口中的默认参数和数据来进行快速对比度拉伸。选择主

9、影像窗口菜单栏中的Enhance菜单，可以进行各种各样的对比度拉伸（线性拉伸，0255间的线性拉伸，2的线性拉伸、高斯拉伸、均衡化拉伸以及平方根拉伸）。1 使用主影像窗口、缩放窗口或者滚动窗口中的影像作为拉伸数据源，尝试进行各种类型的拉伸变换。2 比较在窗口显示组中线性、高斯、均衡及平方根拉伸后的结果。显示交互式的散点图ENVI可以绘制出两个所选影像的数值关系图，即分别选定这两个波段为X、Y轴，在平面坐标上绘制两者的散点图。1 在主影像窗口菜单栏中，选择Tools 2D Scatter Plots。接着Scatter Plot Band Choice对话框就会出现在屏幕上，在该对话框中选择要进

10、行比较的两个影像波段。2 选择其中一个波段作为X轴，另一个波段作为Y轴，然后点击OK，即可生成散点图。3 一旦打开了散点图绘制窗口（图1.6）就可以将鼠标光标放在主影像窗口中的任意位置，并可以按住鼠标左键来拖动光标，此时，十字丝光标周围10×10范围内的像素在散点图中所对应的点将会用红色突出显示出来。提示：选择WindowMouse Button Descriptions 来显示不同的鼠标键在Scatter Plot显示窗口中的功能。4 在主影像窗口上移动鼠标光标，观察所产生的跳跃像素（dancing pixels ）效果。5 可以使用散点图来突出显示主影像窗口中含有对应波谱值的像素

11、，将鼠标光标放在散点图窗口上，点击并拖动鼠标中间键。6 在散点图菜单栏中，选择filecancel 来关闭Scatter Plot 窗口。图1.6 一个交互式的散点图，对波段2和波段3进行比较加载一幅彩色图像1如果屏幕上没有显示可用波段列表对话框，那么在ENVI主菜单栏中，选择Window Available Bands list，打开该对话框，如图1.3。注意：如果没有打开影像，那么在ENVI主菜单中，选择FileOpen Image File，然后选择一个要打开的影像。接着该影像的波段就加载到可用波段列表中。2 点击RGB单选按钮，然后在另一个显示窗口中，加载一幅彩色影像。3 通过点击列表

12、中的波段名，从列表中为每种颜色（红、绿、蓝）选择一个波段。当点击列表中的波段名时，指定的RGB单选按钮会自动的向前选择。4 当三种颜色都有波段与其对应时，点击Display1下拉式菜单按钮，并从中选择New Display。5 点击Load RGB按钮，就可以将一幅彩色影像加载到一个新的显示窗口中。链接两个显示窗口将两个显示窗口链接在一起进行比较。当把两个显示窗口链接在一起后，在一个显示窗口中（滚动、缩放等）所进行的任何操作，都会在与其相链接的显示窗口中产生相同的响应。要在两个显示窗口中链接在一起，操作步骤如下：1 从主影像窗口菜单中，选择ToolslinkLink Displays，或者在影

13、像中点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中，选择Link Displays。Link Displays对话框就会打开。2 在Link Displays对话框中，点击ok，建立链接。3 现在尝试在其中的一个窗口进行滚动或者缩放操作，观察另一个窗口的反应。选择感兴趣区域（Region of Interest）ENVI允许在影像中定义感兴趣区（region of interest，ROIs）。感兴趣区主要被用于提取分类的信息统计、生成掩膜以及其他一些操作。1 从主影像窗口中选择OverlayRegion of interest，或者在影像中点击鼠标右键，在弹出的菜单对话框中，选择ROI Tool。接着与该

14、影像显示窗口相对应的ROI Tool对话框就会出现在屏幕上（图1.7）。2 绘制感兴趣区的多边形，在ROI_Type中选择ROI_Type类型，包括多边形、矩形、圆形等。具体绘制步骤如下：在主影像窗口中点击鼠标左键，建立感兴趣多边形的第一个顶点。再依次点击鼠标左键，按顺序选择更多的边线点，点击鼠标右键来闭合该多边形。鼠标中键可以删除最新定义的点，或者删除整个多边形。再一次点击鼠标右键，固定多边形的位置。通过选择ROI Tool对话框顶部相应的单选按钮，感兴趣区也可以在缩放窗口中被定义。当完成一个感兴趣区的定义后，该区域会在Available Regions of Interest列表中显示出来

15、，同时显示的还有感兴趣区的名称、颜色和所包含的像素数。3 要定义另一新的感兴趣区，在ROI Tool对话框中点击New Region即可定义。效果见图1.7。图1.7 定义感兴趣区的对话框图1.8 定义了三个感兴趣区的图像对影像进行注记在ENVI软件中，可以向地图和影像中添加一些文本、符号、色标条及一些其他的符号注记。1 要对一幅图像进行注记，可以从主影像的菜单选项中选择Overlay Annotation。接着与主影像窗口相对应的Annotation：Text对话框就会出现在屏幕上（见图1.9）图1.9文本（Text）模式的Annotation对话框2 要对绘制图、3D表面以及相似的对象进行

16、注记，可以从绘制窗口的菜单栏中选择Options Annotation。注记类型：Annotation：Text对话框中允许添加不同类型的注记。这些不同的类型都可以从object下拉菜单中进行选择，注记的类型主要有:文本、符号、矩形、椭圆、多边形、折线、箭头、地图比例尺、三北方向图标（Declination Diagrams）、地图图例、颜色标注及影像注记。默认情况下，注记的类型为文本（Text）。对话框中的其他选项用来控制文本注记的字体（Font）、大小（Size）、颜色（color）、位置和角度。放置注记：比如向主影像窗口中添加文本注记：1 在Annotation：Text对话框中，添加要

17、输入的文本（for example， Center South University of Forestry & Technology ）在对话框相对应的菜单和参数设置中选择文本的字体、颜色和大小，然后在主影像窗口合适的位置上，点击鼠标左键。接着，输入的文本会显示在所选点的位置上，如图1.10。图1.10 带注记的影像注意：选择Window Mouse Button Description ，描述在注记对话框中鼠标按键的各项功能。2 使用鼠标左键，拖动文本注记的小圆柄，在窗口中放置文本注记。可以在对话框中改变相应区域的设置值，或者按下鼠标左键拖动文本或符号注记，以此来改变注记的属性和位

18、置。3 完成文本注记的设置，可以点击鼠标的右键来锁定注记的位置。保存和恢复注记：1 从Annotation：Text对话框的菜单栏中，选择FileSave Annotation，来保存影像注记。2 打开一个Output Annotation Filename 对话框。要保存影像注记，在该对话框中指定要保存的路径以及保存的文件名，该文件的扩展名为.ann。注意：如果没有将影像的注记保存到文件中，那么关闭Annotation：Text对话框时，注记也将丢失。3 在Annotation：Text对话框中，选择FileRestore annotation，就可以恢复保存过的注记文件。修改先前放置的注记

19、要对先前已经放置好的注记进行修改，可按如下步骤进行修改：1 在Annotation：Text对话框中，选择ObjectSelection/Edit。2 用鼠标点击并托拽出一个矩形框来包含要修改的注记对象。3 当小圆柄出现后，点击拖动注记及小圆柄，修改其对应的属性，这就像设置新的注记对象时一样。添加网格1要在影像中添加公里网格信息，可以从主影像窗口中选择Overlay Grid line Parameters对话框。注意：当给影像添加公里网格时，影像的边框会自动添加进来。2 在Grid line Parameters对话框，设置公里网线宽、颜色和公里网间隔，来修改公里网的属性。图1.11 添加注

20、记和网格的影像3 在Edit Pixel Attributes对话框中，可以改变公里网标注、网格线、矩形边框和交叉角的颜色、宽度以及公里网间隔。完成了这些属性设定之后，点击Edit Pixel Attributes对话框中的ok按钮，将所做的更改应用到这些影像当中。4 当对所加的公里网满意之后，点击Grid line Parameters对话框中的Apply按钮。保存和输出影像对添加标注和进行图像处理的图像进行保存，可以将影像保存为ENVI的影像文件格式，或者保存为几种通用的图像格式，然后打印或者导入到其他软件当中，也可以直接通过打印机进行打印输出。将影像保存为ENVI的影像格式1 从主影像窗

21、口菜单栏种，选择File Save Image File, Output DisplayTo image file 对话框就会出现在屏幕上。2 选择24比特彩色或者8比特的灰阶进行输出，然后再选择其他图形选项（包括注记和公里网）以及边框设置。如果将注记和公里网都添加到彩色影像显示中了，那么注记和公里网就会自动的列到graphics选项中，也可以选择其他注记文件应用于输出图像上。3 使用所需的单选按钮，将影像结果输出到Memory或者file中。如果选择了file，就要输入一个输出文件名。4 点击ok保存影像。实验二 影像的地理坐标定位和校正本专题旨在介绍如何在ENVI中对影像进行地理校正，添加

22、地理坐标，以及如何使用ENVI进行影像到影像的几何校正。1图像文件头文件的修改打开并显示SPOT数据首先打开软件，打开软件自带数据库中的SPOT数据，步骤如下：1 从ENVI主菜单中，选择file open image file。2 当enter data filename文件选择对话框出现后，选择进入envidata目录下的bldr_sp.img文件。3 点击ok。4 当可用波段列表对话框出现后，点击Grey scale单选按钮，使用鼠标左键，点击相应的波段名，从对话框顶部所列波段中选中SPOT波段。所选择的波段名显示在select Band：字段区域中。5 点击Load Band按钮，加载

23、这幅影像到一个新的显示窗口中。修改ENVI头文件中的地图信息1 在可用波段列表中，右键点击bldr_sp.img文件名下的Map info图标，从弹出的快捷菜单中选择Edit Map Information。Edit Map Information对话框出现在屏幕上。图2.1这个对话框列出了在ENVI中添加地理坐标所用的地理信息。可以调整ENVI使用的Magic Pixel（作为地图坐标系统的起始点）相对应的影像坐标。因为ENVI可以从相应头文件信息和地图投影文件中，识别出地图投影，像元大小以及地图投影参数，所以用它能计算出影像中任意像元的地理坐标，既可以输入地图坐标，也可以输入地理坐标（经纬

24、度）。2 点击Projection/Datum文本旁边的箭头切换按钮，显示UTM Zone13 North地图投影的纬度/经度坐标。ENVI在处理过程中才进行转换。3 点击当前的DMS或者DDEG按钮，分别在度分秒（DegreeMinutesSecond）和十进制的度（Decimal Degrees）之间进行切换。4 点击Cancel，推出Edit Map Information对话框。图2.1Edit Map Information对话框5 修改图像的pixel size信息，添加公里网格和地图标注。6 保存图像。在主影像窗口中，选择file save image as image file

25、。选择输出路径和填写输出文件名称。2 影像对影像的几何配准利用SPOT图像校正Landsat TM。打开并显示Landsat TM图像1 从ENVI主菜单中，选择file open image file。2 当enter data filenames对话框出现后，选择进入envidata目录下的bldr_reg子目录，从列表中选择bldr_tm.img文件。3 在文件选择对话框中，点击open ，把TM影像波段加载到可用波段列表中。4 在列表中选择band3，点击display#1按钮，并从下拉式菜单中选择new display。5 点击Load Band按钮，把TM的band3波段的影像加载

26、到一个新的显示窗口中。显示光标位置/值要打开一个显示主影像窗口，滚动窗口，或者缩放窗口中光标位置信息对话框，可以按以下步骤进行操作。1 从主影像窗口菜单栏中，选择tools Cursor Location/value。2 在主影像窗口、滚动窗口和缩放窗口的TM影像上，移动鼠标光标。注意坐标是以像素为单位给出的，这是因为这个影像是基于像素坐标的，它不同于上面带有地理坐标的SPOT影像。3 选择file Cancel，关闭Cursor Location/value对话框。开始进行影像配准1 从ENVI主菜单栏中，选择Map Registration Select GCPs：Image to Ima

27、ge。2 在image to Image Registration对话框中，点击并选择display1（spot影像），作为Base Image。点击display2（TM影像）作为Warp image。图2.2image to Image Registration对话框3 点击ok，启动自动配准程序。通过讲光标放置在两幅影像的相同地物点上，来添加单独的地面控制点。注意：同名地物点，需要在两张图上都有的，一般选择河流和道路的交叉点或者拐角点。交叉点或拐角点的选择要依据图像空间分辨率大小来确定，如Quickbird的空间分辨率为0.61米，则对Quickbird进行图像校正时，道路的交叉点宽度应

28、在1米以内为好。4 启动Ground control Points Selection对话框后，首先在两张图上找到同名地物点，如现在SPOT图像上找到一点，将鼠标移动至该点，同样的方法在TM影像上找到该点。5 在两个缩放窗口（Zoom）中，查看光标所在位置，把十字丝移到对应位置，记录每点的X,Y值。图2.3缩放窗口（Zoom）对话框6 Ground Control Points Selection对话框的base X和Y文本框中，分别输入286和255，将SPOT影像中的光标位置移动到相应的位置点上。使用同样的方法在Warp X和Y文本框中，分别输入133和264，将TM影像中的光标移动到相应

29、的位置。7 Ground Control Points Selection对话框中，点击Add point，把该地面控制点添加到列表中。点击Show list查看地面控制点列表，见图2.4。然后依同样的方式寻找其余的同名地物点。图2.4用来进行影像配准的Ground Control Points Selection对话框和Show list列表注意：在缩放窗口中支持亚像元（sub-pixel）级的定位，缩放的比例越大，地面控制点的精度就越好。地面控制点的选择除了通过移动光标之外还可以直接在同名地物点上通过鼠标进行点击完成。在show list对话框中，一旦已经选择了4个以上的地面控制点后，RM

30、S误差就会显示出来。8 如果选择的控制点中，某点的误差很大，删除该点，重新寻找新的点来代替。在show list对话框中用鼠标点击该点，选择delete即可删除该点。如果对所有选择的控制都不满意的话，可以通过Ground Control Points Selection对话框，选择Options Clear All Points，可以清除掉所有的已选择的地面控制点。9 若选择的地面控制点比较满意，则在对图像进行校正之前要对控制点信息进行保存。具体方法为在Ground Control Points Selection对话框中，选择file Save GCPs to ASCII，选择保存路径和文件

31、名，对控制点信息进行保存，以备下次使用。图2.5影像配准中所用到的Image to Image GCP List对话框校正影像在这里我们校正的影像为TM影像的一个波段，我们也可以同时校正多波段影像中的所有波段。1 从Ground Control Points Selection对话框中，选择Options Warp Displayed Band。2 在Registration Parameters对话框中的Warp Method按钮菜单中，选择RST。在Resampling的按钮菜单中选择Nearest Neighbor重采样法。图2.6 Registration Parameters对话框3

32、 输入文件名bldr_tm1.wrp,点击ok。4 重复步骤1和步骤2，还是使用RST校正法，但是要相应的选择Bilinear和Cubic Convolution重采样法。5 将结果分别输出为bldr_tm2.wrp和bldr_tm3.wrp文件中。6 再一次重复步骤1和步骤2，这一次选择一次多项式Polynomial校正法，并使用Cubic convolution重采样法。然后再选择Delaunay 三角网的Triangulation校正法，相应的使用Cubic convolution重采样法。7 将上述结果分别输出到bldr_tm4.wrp和bldr_tm5.wrp文件中。按照同样的方法可

33、以对TM影像的其余波段进行校正，与上述步骤有区别的地方是，对其余的波段进行校正，不需要重新找点，只需要将保存的控制点信息直接调用即可。在Ground Control Points Selection对话框中，选择file Restore GCPs from ASCII，调用保存的控制点信息即可对图像进行校正，校正后的图像进行合成。8 合成的步骤为，在ENVI主菜单栏中选择basic tools lay stacking，通过lay stacking选择校正后的各个波段进行图层的叠加，对叠加后的图像进行保存，保存文件名为bldrtm_m.img。比较校正结果使用动态链接来比较校正结果：1 在可用

34、波段列表中，点击原始的SPOT波段影像名bldr_sp.img，然后从菜单中，选择Grey scale显示方式来显示图像。2在可用波段列表中，选择bldr_tm1.wrp文件，在Display下拉式按钮中选择New Display，点击Load Band将该文件加载到一个新的显示框中。3 在主影像窗口中，点击鼠标右键，选择tools Link link displays。4 在link displays对话框中，点击ok，把SPOT影像和已添加了地理坐标的bldr_tm1.wrp影像链接起来。5 使用动态链接功能，与带地理坐标的SPOT影像进行比较。6 取消动态链接功能，选择tools Lin

35、k unlink displays。查看地图坐标1 从主影像窗口菜单栏中，选择Tools cursor Location/Value。2 浏览带地理坐标的数据集，注意不同采样方法和校正方法对数据值所产生的效果。3 选择File Cancel，关闭该对话框。3对不同分辨率的带地理坐标的数据集进行HSV融合对两幅不同分辨率的带地理坐标的数据进行融合处理，在这里使用配准过的TM彩色合成影像作为低分辨率的多光谱影像，而带地理坐标的SPOT影像作为高分辨率的影像。融合后的结果增强了空间分辨率的彩色合成影像。显示30米分辨率的TM假彩色合成影像1 如果已经关闭了校正后的TM影像，那么请重新打开文件bldr

36、tm_m.img。2 点击可用波段例表中的RGB单选按钮，将波段4、波段3、波段2（分别对应RGB）加载到一个新的显示窗口。显示10米分辨率的SPOT影像1如果已经关闭了SPOT影像，那么请重新打开文件bldr_sp.img。2 点击可用波段例表中的Grey Scale按钮，然后点击Display按钮，从下拉菜单中选择New Display。点击Load Band按钮，将SPOT影像加载到一个新的显示窗口中。将SPOT影像和TM影像进行比较，注意影像中相似的几何信息，以及不同分空间范围和影像比例。进行HSV变换融合1 从主菜单中，选择Transform Image Sharpening HSV

37、。2 如果已经加载了彩色影像，那么就从Select Input RGB对话框中选择合适的显示窗口。否则，在Select Input RGB Input Band对话框中，选择TM影像的波段4、波段3和波段2，然后点击ok。3这样就打开了High resolution Input file对话框。在Select Input Band例表中选择SPOT影像，点击ok。4 在HSV Sharpening Parameters对话框中，输入输出文件名bldrtmsp.img，点击ok。一个显示处理进度的状态条出现在屏幕上，当处理完成后，新生成的影像会自动出现在可用波段例表中。显示10米分辨率的彩色影像

38、1 在可用波段例表中，选择RGB color单选按钮，然后从列出的新生成的文件中，选择R、G和B波段，点击Load RGB，将融合后的图像加载到一个新的显示窗口中。将HSV融合后的彩色影像和原始的TM彩色合成影像以及SPOT影像进行比较。2 用标准化彩色变换（color Normalized（Brovey） Transform），试着进行同样的处理。选择Transform Image Sharpening Normalized（Brovey），并输入所需的文件信息，然后点击ok。3 对融合后的图像进行叠加公里网格，注记等操作。4 输出影像处理结果。实验三 使用ENVI进行正射校正1正射校正正射

39、校正是对一个影像空间和几何畸变进行校正生成平面正射影像的处理过程。将相机或卫星模型与有限的地面控制点结合起来，可以建立正确的校正公式，产生正确的，经几何校正的具有地图精度级的正射影像。2 使用ENVI进行正射校正的步骤使用ENVI进行正射校正需要几个步骤来完成，不考虑采集数字影像数据的传感器和像片类型。这些步骤包括：1 进行内定向（Interior Orientation，只针对航空像片而言）：内定向将建立相机参数和航空像片之间的关系。它将使用航空像片间的条状控制点、相机框标（fiducial mark）和相机的焦距，来进行内定向。2 进行外定向（Exterior Orientation）外定

40、向将把航片或卫片上的地物点同实际已知的地面位置（地理位置）和高程联系起来。通过选取地面控制点，输入相应的地理坐标，来进行外定向。这个过程同影像到影像的配准（image to map registration）比较相似。3 使用数字高程模型（DEM）进行正射校正，这一步将对航片和卫片进行真正的正射校正。校正的过程将使用定向文件、卫星位置参数，以及共线方程（collinearity equation）。共线方程是由以上两步，并协同数字高程模型共同建立生成的。在进行正射校正之前，需要考虑影像空间分辨率的大小。正射校正的处理同ENVI影像配准有所不同，它有三个关键的参数：l DEM的像元大小l 输入影

41、像的像元大小l 正射校正后输出影像的像元大小ENVI允许对任何像元大小的影像进行处理，但是这些参数将对输出结果有很大的影响。理想情况下，DEM的像元大小应该同要创建的输出正射影像大小相同（或者更小）。如果DEM分辨率明显大于所需的输出分辨率，那么得到的正射校正影像结果将有了一些明显的误差。在结果影像中，这些误差成阶梯状或块状分布，这种情况通常发生在像素集群的边缘处，这些位置通常会被赋予相同的DEM高程。因此在ENVI中进行正射校正之前，要使用Basic Tools Resize Images（spatial/spectral），将重采样成所需的输出正射影像的分辨率。在这里建议使用双线性插值法（

42、bilinear interpolation）进行重采样。这次实验的数据为IKONOS数据，由美国space Imaging和Digital Globe公司提供。ENVI中的IKONOS影像的正射校正功能将使用RPC相机模型，RPC工具既不需要DEM文件，也不需要地面控制点。3 查看正射校正所涉及的影像1要打开一个文件，从ENVI主菜单中，选择file open image file。2 在出现的Enter data filename文件选择对话框中，点击open file按钮，选择envidata目录下的ortho子目录，从文件夹中选择po_101515_pan_0000000.tif文件，

43、然后点击open。3 在可用波段列表中，选择grey scale单选按钮，选择刚打开IKONOS影像文件的第一个波段，然后点击load band按钮显示该波段。4 从ENVI主菜单栏中，选择file open external fileDigital ElevationUSGS DEM，选择进入envidata目录下的ortho子目录的conus_USGS.dem文件，然后点击open。5 在USGS DEM Input Parameters对话框中，输入ortho_dem.dat作为输出文件名，然后点击ok。6在可用波段列表中，选择grey scale单选按钮，点击ortho_dem.dat

44、文件下所列的DEM影像。7 在可用波段例表底部，点击display1按钮，并选择New display。8 点击load band按钮，把高程影像加载到一个新的显示窗口。查看这些影像，这个影像区域的高程范围从海平面一直到245米。这个显著的地形起伏必然将给IKONOS影像带来几何上的误差。同时，也可以注意到DEM和IKONOS影像没有相同的地图投影，而且没有相同的像元大小，但是ENVI正射校正的工具可以解决这个问题，没有必要在正射校正前对两幅影像重新进行定义进行处理或者重采样。运行正射校正程序1选择map orthorectification IKONOS orthorectify IKONO

45、S，打开正射校正工具。2 在文件选择对话框中，选择po_101515_pan_0000000.tif文件，然后点击ok。3在随后出现的Enter orthorectification Parameters对话框中，输入下列参数。31 orthorectification Parameters对话框l Image Resampling是可以确定IKONOS影像中像元值的大小，它可以把当前影像转换到另外一个空间尺度。默认的重采样方法是Bilinear（双线性插值），它能够对影像进行适当的平滑。Cubic convolution（三次卷积重采样）选项能够产生更加平滑的效果，而Nearest neig

46、hbor（最近邻法重采样）选项将不会改变初始值的像素值。Nearest neighbor选项将导致一个相对的不连续效果，但是如果想要在正射校正后的影像上进行分析，这将是唯一有效的选择，在本次实验中，选择默认的Bilinear选项。l Background value就是在最终影像中指定的边缘像素的像素值，一般设定为0。l Input Height指定了数字高程模型或者一个固定的高程值是否使用在整个影像中。因为我们已经有了DEM数据，这是一个更精确的选项，因此选择DEM选项，点击select DEM。并在随后出现的文件选择对话框中，选择先前生成的高程文件ortho_dem.dat。l DEM R

47、esampling是一个确定像元值的方法，它将在内部进行计算，并生成同IKONOS影像有相同方位和像素大小的高程影像。在这里，我们采用默认的Bilinear重采样法。l Geoid Offset为大地水准面超过影像拍摄地平均海平面的高度。大多数的高程影像都提供了每个像素相应地超过海平面的高程信息。正射校正仍然需要每个像素相应的超过椭球体的高程信息。要将DEM中平均海平面高程值转换成超过椭球体的高程值，必须把大地水准面高程加到DEM中。本次默认值为35。l 对话框右边，都是与输出影像的范围和像元大小相关的参数，默认的参数值将从原始IKONOS影像的地理坐标信息中计算出来，如果想要改变输出的正射影

48、像的投影，可以点击Change Proj。l Orthorectified Image Filename就是输出文件的名字，在这里输入文件名ikonos_ortho.dat。l 已经选定了所有的参数，点击ok，开始进行正射校正处理。正射校正处理将花费几分钟的时间，当处理完成后，经正射校正的文件就会列出在可用波段列表中。检查正射校正后的结果1 在display2中显示正射校正后的影像，当前display2显示窗口显示的就是高程影像。2 从显示窗口的菜单栏中，选择toollink displayslink，对原始IKONOS影像和正射校正后的影像进行比较。3 在其中的一个显示窗口中，点击鼠标左键，

49、来查看另一幅影像，注意其几何信息的差异，特别是在两幅影像的右上角处，这就是正射校正后的结果。4利用地面控制点来对IKONOS进行正射校正利用控制点对IKONOS进行正射校正，首先要在IKONOS影像上找到明显的交叉点，作为地面控制点，通过GPS外业采集精确的位置和高程值，再输入到相应的地理坐标，这与影像的配准有点类似。1 显示IKONOS影像和对应的DEM影像。2 选择map orthorectification IKONOS orthorectify IKONOS with ground control3.2 ground control points selection对话框3 将地面控制

50、点的坐标值和高程输入到ground control points selection对话框中，点击add point，再点击show list就可以看到刚才输入的地面控制点值。3.3show list对话框4按照上述办法输入剩余的地面控制点值，待控制点的误差达到要求即可进行控制点信息的保存工作。建议尽量选择足够的控制点，并使这些点均匀分布在影像中。5 在ground control points selection对话框中，选择filesave gcps w/map coords。对控制点信息进行保存。6在ground control points selection对话框中，选择option

51、s orthorectify file，在select file to orthorectify对话框中，选择待校正的IKONOS影像po_101515_pan_0000000.tif。7在随后出现的Enter orthorectification Parameters对话框中，输入参数与图3.1相同，输入参数完毕对图像进行正射校正和保存。实验四 图像镶嵌镶嵌就是将多幅影像连接合并，生成一幅单一的合成影像。ENVI提供了交互式的方式来将没有地理坐标的影像拼接在一起，或者自动拼接有地理坐标的影像，并输出成有地理坐标的镶嵌影像。镶嵌程序提供了透明处理，直方图匹配，以及颜色自动平衡的功能，ENVI的

52、虚拟镶嵌功能还允许用户快速浏览镶嵌结果，而不需要花时间生成一个很大的结果文件。1 基于像素的影像镶嵌1在ENVI主菜单中，选择Map Mosaicking Pixel Based。开始进行ENVI基于像素的镶嵌操作。Pixel Based Mosaic对话框就出现在屏幕上。图4.1Pixel Based Mosaic对话框2 从Pixel Based Mosaic对话框中，选择Import Import files。3 在Mosaic Input files对话框中，点击open file，选择进入envidata avmosaic目录，选择文件dv06_2.img。图4.2 Mosaic I

53、nput files对话框中4在Mosaic Input files对话框中，再次点击open file，选择进入envidata avmosaic目录，选择文件dv06_3.img。5在Mosaic Input files对话框中，查看两个文件的像素大小，从图4.2可以看到每景图的像素大小为614×512。6在Mosaic Input files对话框中，按下键盘上的shift键，并同时点击文件dv06_2.img和文件dv06_3.img。选中这连个文件，点击ok。7 在select Mosaic size对话框X size中输入614，Y size中输入1024，指定镶嵌影像的

54、大小。8 在Pixel Based Mosaic对话框中，点击dv06_3.img文件名。影像当前的位置就会以像素为单位，列在对话框底部的文本框中。9 在YO文本框中，输入值513，按下键盘上的enter键。这样dv06_3.img文件就会放置在dv06_2.img文件的下面。图4.3 Pixel Based Mosaic对话框(614×1024)注意：请大家考虑为什么在YO文本框中输入513。另外，还可以用别的方式来放置影像，在对话框右边的镶嵌图中的所需影像上，点击并按住鼠标左键，托拽所选影像到所需的位置，然后松开鼠标左键就可以放置该影像了。10在Pixel Based Mosai

55、c对话框中，选择fileapply。当Mosaic parameters对话框出现后，输入输出文件名dv06.img，即可生成镶嵌影像。图4.4两幅图镶嵌前后的对比2 基于地理坐标的影像镶嵌在进行带地理坐标的影像镶嵌时，通常要对镶嵌的图像进行羽化（Feathering）处理，并创建基于地理坐标的镶嵌影像。1 打开要进行影像镶嵌的两张图像，在ENVI主菜单栏中，选择fileopen image file，找到envidata目录下的avmosaic文件夹，选择lch_01w.img文件。点击打开。用同样的方法打开lch_02w.img文件。2 在可用波段列表中，选择lch_01w.img文件。点

56、击波段名，然后点击Load band按钮，以灰阶的形式显示该文件。3在可用波段列表中，选择lch_02w.img文件。点击波段名，然后点击Load band按钮，以灰阶的形式显示该文件。4 比较这两幅影像，寻找两张图的重叠部分。5 在ENVI主菜单栏中，选择map mosaicking Georeferenced。出现map based mosaic 对话框。图4.5map based mosaic 对话框6 在map based mosaic 对话框中，选择import import files。7在Mosaic Input files对话框中，按下键盘上的shift键，并同时点击文件lch_01w.img和文件lch_02w.img。选中这连个文件，点击ok。8 在mosaic窗口中，可以看到两张图有一定的重叠度，可以通过边缘羽化和忽略像元背景值的方式来达到镶嵌的效果。9 在图4.6中，在对话框的下部，有两幅影像的名称，鼠标右键点击2band1：lch_01w.img文件，选择Edit entry。10 在entry对话框中，在data value ignore文本框中填入0，表示忽略像元背景值，即图像以外黑色的区域。Feathering distance文本框中填入20，表示在距离边