《ENVI几何配准实习》word版

1、.ENVI实习一 几何配准Author:陈敏捷Email: chenminjie.1986163 Data: 2007/12/20ENVI实习一 几何配准1一、ENVI软件界面系统介绍21. 主菜单22. 可用波段列表Available Bands List33. 图像显示窗口4二、影像到影像的几何配准51. 启动ENVI52. 分别翻开并显示标准影像和校正影像53. 定义北京54坐标系84. 修改ENVI头文件中的地图信息95. 选择控制点106. 校正影像137. 比较结果158. 查看地图坐标179. 关闭ENVI17ENVIThe Environment for Visualizing

2、 ImagesVersion 4.3 ,由美国系统研究公司Research System INC.开发。它是一套功能齐全的遥感图像处理系统，是处理、分析并显示多光谱数据、高光谱数据和雷达数据的高级工具。一、ENVI软件界面系统介绍1. 主菜单 所有的ENVI操作通过使用ENVI主菜单来激活，它由横跨屏幕顶部的一系列按钮程度排列而成如以以下图所示。File: ENVI的文件管理功能，如：翻开文件，设置默认参数，退出ENVI，以及实现其他文件和工程的管理功能等。Basic Tools：提供对多种ENVI功能的访问，如：Regions of Interest 功能可以用于多重显示，Band Math

3、 功能用于对图像进展一般的处理。Stretch Data功能提供了进展文件对文件比照度拉伸的一个典范。Classification：分类，如：监视分类和非监视分类supervised/unsupervised、决策树分类decision tree、波谱端元搜集Endmember collection、分类后处理post classification等。Transform: 图像转换功能，如：图像锐化Image sharpening，波段比计算band ratio，主成分分析 principle components analysis等Filter: 滤波分析，包括：卷积滤波Convolutio

4、ns、形态学滤波Morphology、纹理滤波text、自适应滤波Adaptive和频率域滤波傅立叶变换FFTSpectral: 多光谱和高光谱图像以及其它波谱数据类型的分析,包括：波谱库的构建、重采样和阅读；抽取波谱分割；波谱运算；波谱端元的判断；波谱数据的N维可视化；波谱分类；线性波谱别离；匹配滤波；匹配滤波；包络线去除以及波谱特征拟合。Map: 图像的配准registration、正射校正orthoretification 、镶嵌mosaicking；转化地图坐标和投影；构建用户自定义投影；转换ASCII坐标；GPS-链接。Vector: 翻开矢量文件、生成矢量文件、管理矢量文件、将栅格

5、图像包括分类图像转换为ENVI矢量图层、不规那么点栅格化，以及将ENVI矢量文件EVF、注记文件ANN以及感兴趣区ROI转换为DXF格式的文件。Topographic: 可以对地形数字高程数据进展翻开、分析和输出等操作,比方提取阴影hill shade 、提取地形特征topographic feature,三维外表分析3D surface等Radar: 对雷达数据的处理，如翻开文件、拉伸、颜色处理、分类、配准、滤波、几何纠正等,另外还提供可分析极化雷达数据的特定工具。2. 可用波段列表Available Bands List1. 在主菜单上翻开任何文件，ABL Available Bands

6、List自动地出现. 比方翻开图像文件，File->Open an image file 2. ABL顶部的菜单栏，带有两个下拉菜单：File 和 Option: File: 翻开、关闭文件，显示文件信息和退出可用波段列表的功能。Options: 提供三项功能：查找接近特定波长的波段，显示当前所翻开的波段，以及将一幅已翻开的影像的所有波段名折叠显示。3. 可用波段列表框 ，翻开的文件会显示在上面4. Gray Scale 显示一幅灰阶图像。(1) 单击需要显示的波段，它将显示在一个标签为 “Selected Band: 的小文本框中(2) 在窗口底部点击 “Load Band ，导入波段

7、到显示，把图像显示了出来5. RGB Color 显示一幅彩色图像(1) 在序列中点击所需要显示的红、绿和蓝波段名(2) 在窗口底部点击 “Load Band ，导入波段到显示，把图像显示了出来6. “Dims 显示文件格式，比方“BSQ 代表波段顺序存储格式。每行数据后面紧接着同一波谱的下一行数据，这种格式最适宜于对单个波谱段中任何部分的空间X,Y存储。3. 图像显示窗口主图像窗口 100显示全分辨率显示scroll的方框，功能菜单条包括5个下拉菜单，控制所有的ENVI交互显示功能，这包括：图像链接和动态覆盖；空间和波谱剖面图；比照度拉伸；彩色制图； ROI的限定、光标位置和值、散点图和外表

8、图；注记、网格、图像等值线和矢量层等的覆盖叠置；动画；存储和图像打印等文件管理工具；阅读显示信息和翻开显示的显示控制滚动窗口 Scroll 重采样降低分辨率显示一幅图像。只有要显示的图像比主图像窗口能显示的图像大时，才会出现滚动窗口。缩放窗口Zoom 放大显示了影像的某一部分,200*200显示image的方框。缩放系数用户自定义出如今窗口标题栏的括号中。二、影像到影像的几何配准1. 启动ENVI2. 分别翻开并显示标准影像和校正影像 标准影像：北京地区2004年5月19日TM影像 BJ-2004-5-19Tm5ROA-warp校正影像：北京地区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，空间分辨率15*15 m1. 从ENVI主菜单中，选择File Open Image File。2. 当Enter Data Filenames对话框出现后，选择选择“BJ-2004-5-19Tm5ROA-warp文件，把标准TM影像波段加载到可用波段列表Available Bands List中。显示该影像的地图信息3. 选择“RGB Color 显示一幅彩色图像，分别把4，3，2波段参加到R、G、B通道，显示标准假彩色影像。4. 点击No Display按钮，并从下拉式菜单中选择

10、New Display。5. 点击Load Band 按钮，来把TM标准假彩色影像加载到一个新的显示窗口Display #1中。6. 用同样的方法把需要校正的影像加载到另一个新的显示窗口Display #2中7. 注意：只有空间分辨率一样的几幅影像才可以同时加载到R、G、B通道中，比方ETM+的影像的第8波段就不能与其他波段一起加载。3. 定义北京54坐标系1. 从ENVI主菜单栏中，选择Map Customize Map Projections, 定义坐标系按以以下图定义北京54坐标系：中央经度点击此上下键选择参考椭球体选择“克拉索夫斯基椭球体投影类型：选择横轴墨卡托名字定义好之后，按照以以

11、下图添加坐标系：4. 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BJ-2004-5-19Tm5ROA-warp标准影像文件名下的Map Info图标，从弹出的快捷菜单中选择Edit Map Information。 Edit Map Information对话框出如今屏幕上，点击“Change projection，修改坐标信息右图，选择刚刚建立好的北京54坐标系，点击OK. 同理修改校正影像的坐标系。5. 选择控制点1. 从ENVI主菜单栏中，选择Map Registration Select GCPs: Image to Image。2. 在Image to Image

12、 Registration对话框中，点击并选择Display #1，作为Base Image。点击Display #2，作为Warp Image。3. 点击OK，启动配准程序。多项式纠正法校正的次数查看地面控制点列表增加一个控制点校正图像的控制点的坐标基准图像的控制点的坐标RMS Error Root mean square error均方根误差，可以显示总的RMS误差。为了最好的配准，应该试图使 RMS 误差最小化。Predict 预测点坐标功能4. 通过将光标放置在两幅影像的一样地物点上，来添加单独的地面控制点，在Ground Control Points Selection对话框中，点击

13、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。注意：(1) 同名控制点的要求：分布均匀，不少于30个。(2) 一旦已经选择了至少5个地面控制点以后，RMS误差就会显示出来。RMS误差是基于一个适于点的一次多项式a first order polynomial计算的，它的大小说明了点是否正确输入假设误差较大，你可能需要编排基准位置。(3) 一旦已经选择了至少3个地面控制点以后，在标准影像选好控制点之后，就可以用Predict预测出校正影像同名控制点的大致位置。(4) 点击Show List,显示控制点列表：“Order Points by Error,

14、按RMS误差大小的顺序排列控制点；“Clear all points，去除所有的控制点“On/Off, 开启或关闭点，即是否让所选的高亮度的控制点如上图中的#5参与校正“Delete，删除所选高亮度的控制点5. 保存地面控制点坐标：从Ground Control Points Selection对话框中，选择File Save GCPs to ASCII，输入文件名，保存。6. 校正影像我们可以校正显示的影像波段，也可以同时校正多波段影像中的所有波段。这里我们对整个影像进展校正。1. 从Ground Control Points Selection对话框中，选择Options Warp Fil

15、e。保存校正后影像输出图像范围校正参数设置(1) ENVI 提供三种校正方法：RST法Rotation旋转、Scaling缩放、translation平移、多项式法polynomial和三角校正法Delaunay triangulation。A. RST 纠正是最简单的方法，需要三个或更多的 GCPs 运行图像的旋转、缩放和平移。The RST warping algorithm uses an affine transformation仿射变换:x = a1 + a2 X + a3 Yy = b1 + b2 X + b3 Y6个参数，至少要3个控制点。这种算法没有考虑图像校正时的“shear

16、ing切变。为了允许切变，应该使用一阶的多项式校正法。虽然RST方法是非常快的，但是，在大多数情况下，使用一阶的多项式法校正能得到更加准确的结果。B. 多项式校正polynomial，可以实现 1 次到 n 次多项式纠正。在 “Degree 里输入需要的次数，可以得到的次数依赖于选择的控制点数#GCPs，要求次数+12 < = #GCPs，比方说希望degree=2，#GCPs必须>=9。考虑到切变，一阶的多项式法校正算法如下：x = a1 + a2 X + a3 Y + a4 XY y = b1 + b2 X + b3 Y + b4 XYC. 三角法校正Triangulation

17、实际上是运用了德洛内Delaunay三角测量法。Delaunay三角测量法就是利用不规那么空间 GCPs建立Delaunay三角形由与相邻Voronoi多边形 <即泰森多边形> 共享一条边的相关点连接而成的三角形并把值内插到所输出的格网中。Zero Edge选择是否要在三角测量纠正数据的边缘，用单个像元的背景颜色作边界。选择这一项，将防止一个也许出如今纠正图像的边缘“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) 重采样Resampling 的三种方法：最邻近法Nearest Neighbor、双线性内插法Bilinear interpolation、三次卷积法Cubic Convolution(3) 在“Background Value 里，输入 DN Digital number值，设定背景值在纠正图像里，DN 值用于填充没有图像数据显示的区域(4) 输出图像大小范围Output image Extent由纠正输入图像的包络矩形大小自动设定。所以，输出的纠正图像大

19、小通常与基图像Base image的大小不一样。输出大小的坐标由基图像坐标决定。所以，左上角的值upper-left corner values一般也不是0，0，而是显示的从基图像左上角原点计算的X和Y值。这些偏移值被储存在文件头里，并允许基图像和纠正图像的动态覆盖叠置，尽管它们的大小不同。(5) 选择输出到 “File 或 “Memory，File保存为文件，Memory保存在内存中。(6) Click OK. ENVI 会把结果直接输出可用波段列表Available Bands List.2. 在Registration Parameters对话框中的Warp Method按钮菜单中，选择

20、RST。在Resampling的按钮菜单中选择Nearest Neighbor重采样法。3. 输入文件名2002RST_NN，点击OK。4. 重复步骤1和步骤2，还是使用RST校正法，但是要相应地选择Bilinear和Cubic Convolution重采样法。5. 将结果分别输出到2002RST_Bilin和2002RST_ Cubic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，相应地使用Cubic Convolution重采样法。7. 将结果分别输出到2002Poly_ Cubic和2002Tri_ Cubic文件中。7. 比较结果使用动态链接来比较校正结果：1. 在可用波段列表Available Bands List中，选择2002RST_NN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窗口中。