《ENVI基本影像处理概论》ppt课件

1、ENVI根本影像处置流程操作ESRI中国北京 遥感事业部 邓书斌主要内容1.快速认识ENVI2.影像普通预处置3.影像信息根本提取方法4.制图与三维可视化数据的输入输出图像显示与分析图像预处置几何纠正、交融、镶嵌等影像信息提取人工解译、自动分类、特征提取、动态检测等专题制图/三维可视化分析集成GIS现有数据)成果报告GIS分析/共享遥感图像处置的普通流程1.快速认识ENVI1.1 ENVI简介1.2 安装目录构造1.3 栅格文件系统和储存1.4 数据显示1.5 常见系统设置Feature Extraction空间特征提取模块DEM Extraction立体像对高程提取模块Atmospheric

2、 Correction大气校正模块1.1ENVI简介ENVI/IDL体系构造ENVIIDL扩展模块主模块开发言语IDL Advanced数学与统计扩展工具包IDL DataMiner数据库衔接工具包Orthorectification正射校正模块NITFNITF数据支持模块1.1ENVI简介ENVI从图像中获得您所需的信息 Data - InformationPanchromatic 全色Multispectral 多光谱Hyperspectral 高光谱Radar 雷达Lidar 激光雷达Thermal 热量数据 Terrain 地形数据GPS 位置数据Vector 矢量数据三维可视分析制图

3、输出GIS分析Geodatabase1.1ENVI简介大气校正扩展模块(Atmospheric Correction)可以有效地去除水蒸气, 气溶胶散射，漫反射的邻域效应。获得地物反射率和辐射率、地表温度等真实物理模型参数。使影像变得“明晰1.1ENVI简介立体像对高程提取扩展模块(DEM Extraction) 快速从ALOS PRISM, ASTER, CARTOSAT-1, FORMOSAT-2, GeoEye-1, IKONOS, KOMPSAT-2, OrbView-3, QuickBird, WorldView-1, SPOT 1-5等以及航空影像立体像对中提取DEM。全面支持RP

4、C模型参数，尽能够少的控制点以到达有效的精度运用DEM编辑工具对提取的DEM做部分编辑交互量测特征地物的高度和搜集3D信息并导出为3D Shapefile文件格式 提供面向对象方法、易于运用的导游操作流程从高分辨率全色和多光谱数据中提取地物信息。包括：交通工具飞机, 坦克, 汽车, 船只建筑物建筑物轮廓, 屋顶根底设备道路, 桥梁, 机场, 海港码头自然要素河流, 湖泊,森林, 田地云和雾1.1ENVI简介空间特征提取扩展模块Feature Extraction1.1ENVI简介正射校正扩展模块Orthorectification由瑞典的Spacemetric公司开发支持大多数传感器模型快速、

5、容易和准确校正影像同时对多幅影像正射校正集成镶嵌和裁剪规范分幅功能可以自行开发新传感器模型提供程序接口便于扩展流程化操作方式Workflow1.1ENVI简介 NITF数据支持扩展模块 NITF读写、显示规范NITF格式文件JPEG2000编码紧缩NITF格式文件支持NITF2.0、NITF2.1和NSIF1.0之间的转换读写从商业卫星、NCDRD和 第二图像格式NSIF中获得政府规范数据广泛支持NSDE的分类或未分类的TREs，也包括自定义的TREs1.1ENVI简介ENVI/IDL的特点先进、可靠的影像信息提取工具全套影像信息智能化提取工具,全面提升影像的价值。专业的光谱分析高光谱分析不断

6、处于世界领先位置。随心所欲扩展新功能底层的IDL言语可以协助用户轻松地添加、扩展ENVI的功能，甚至开发定制本人的专业遥感平台。流程化图像处置工具ENVI将众多主流的图像处置过程集成到流程化Workflow图像处置工具中，进一步提高了图像处置的效率。与ArcGIS的整合从2007年开场，与ESRI公司的全面协作,为遥感和GIS的一体化集成提供了一个典型的处理方案。1.2 安装目录构造Bin：相应的ENVI运转目录。Data：数据目录，保管一矢量文件夹一些矢量数据、两个TM5栅格数据、两个DEM数据和一个高光谱数据。Filt_func：ENVI常规传感器的光谱库文件。例如：aster、modis

7、、spot、tm等。Help：ENVI的协助文档。Lib：IDL生成的可编译的程序，用于二次开发。Map_proj：影像的投影信息，文本格式，客户可以进展定制。Menu：ENVI菜单文件，可以进展中、英文菜单互换。Save：运用IDL可视化言语编译好的、可执行的ENVI程序。Save_add：客户自主开发的、可执行程序，比如各种补丁程序。Spec_lib：波谱库，不同地域可以有不同的波谱库，用户可以自定义。1.3 栅格文件系统和储存ENVI栅格文件格式：ENVI运用的是通用栅格数据格式，包含一个简单的二进制文件 a simple flat binary 和一个相关的ASCII文本的头文件。EN

8、VI头文件包含用于读取图像数据文件的信息，它通常创建于一个数据文件第一次被 ENVI读取时。单独的ENVI头文本文件提供关于图像尺寸、嵌入的头文件假设存在、数据格式及其它相关信息。所需信息经过交互式输入，或自动地用“文件汲取创建，并且以后可以编辑修正。您可以在ENVI之外运用一个文本编辑器生成一个ENVI头文件通用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展存储。储存窗口菜单界面FileSave File As，将影像按照需求的格式进展存储，保管的为原始数据，没有拉伸。主影像窗口FileSave Images As，将影像按

9、照需求的格式进展存储，存储的影像是显示的影像款式。FileSave Zoom As，将Zoom窗口显示的影像按照需求的格式进展存储。其他窗口下的文件存储例如：MapMosaicking的镶嵌窗口下：Apply；Save Template等；Classification等功能下：Output Result to等。1.4 数据显示波段列表每次翻开的文件都显示在Available Bands List中如图1.4所示，列表中可以完成当前在ENVI中翻开的或存储在内存中的文件的信息，还可以进展包括：翻开新文件、封锁文件、将内存数据项保管到磁盘，以及编辑ENVI头文件等操作。三视窗显示当他翻开一个图像

10、文件时，会在一个ENVI的三视窗图像显示中，其中包括主图像窗口，缩放窗口和滚动窗口运用于大的图像，如图1.5所示，目前大部分的ENVI图像处置操作都在这个窗口中完成。ENVI ZOOM显示将图层管理、图像显示、鼠标信息等集中在一个窗体中，目前只需部分ENVI图像处置操作在这个窗口中完成，如面向对象的特征提取、Pan sharping、异常检测等，在新的软件版本中会有更多的功能集成在此窗体中完成。1.4 数据显示1.5常见系统设置用户自定义文件这里可以选择自定义的图形颜色文件、颜色表文件、ENVI的菜单文件ENVI Menu File、Display Menu、Shortcut File、地图投

11、影文件等，需求重启ENVI。1.5常见系统设置默许文件目录设置一些ENVI默许翻开的文件夹，如数据目录、暂时文件目录、输出文件目录、ENVI补丁文件、光谱库文件、备用头文件目录等，需求重启ENVI。1.5常见系统设置显示设置可以设置三窗口中各个分窗口的显示大小，窗口显示式样等。其中可以设置数据显示拉伸方式Display Default Stretch，默以为2%线性拉伸。1.5常见系统设置综合设置这个选项设置的是一些杂项，值得设置的为制图单位Page Unit，默以为英寸Inches，可设置为厘米Centimeters；还有缓冲大小cache size，可以设置为物理内存的50-75%左右，文

12、件碎片大小设置为cache size的1/10。2.影像预处置2.1 普通预处置流程引见2.2 预处置中根底知识2.3 ENVI中的几何校正2.4 ENVI中的图像交融、镶嵌、裁剪校正模型选择影像参考源控制点选取误差检查影像重采样不符合图像交融图像镶嵌图像裁剪配准影像其它影像同名点选取人工/自动影像配准校正影像2.1数据预处置普通流程2.2预处置中根底知识常见商业高分辨率卫星传感器发射时间国家多光谱波段空间分辨率(米)重返周期IKONOS1999美国红、绿、蓝、近红外全色：1多光谱： 41.5-2.9SPOT52001法国红、绿、近红外、中远红外全色：5 或2.5（超模式）多光谱:1026Qu

13、ick Bird （快鸟）2001美国红、绿、蓝、近红外全色：0.61多光谱：2.441-3.5FORMOSAT II 2004中国台湾红、绿、蓝、近红外全色：2多光谱：41EROS-B2006以色列/全色：0.7（立体）55CartoSAT -1（P5）2005印度/全色：2.5（立体）ALOS2005日本红、绿、蓝、近红外全色：2.5（立体）多光谱：102北京一号小卫星2005中国红、绿、近红外全色：4多光谱：323-5KOMPSAT-22006韩国红、绿、蓝、近红外全色：1多光谱：43WorldView-1/22008美国红、绿、蓝、近红外红边、海岸、黄、近红外2全色：0.5多光谱：2.

14、41.1-3.7资源应用卫星-2B星2008中国/全色：2.37多光谱：19.526GeoEye-12008美国红、绿、蓝、近红外全色：0.41（0.5）多光谱：1.652-3RapidEye2008德国蓝、绿、红、红边、近红外5每天其他卫星传感器发射时间国家多光谱波段空间分辨率(米)Landsat177299美国蓝、绿、红、近红外、短波红外、热红外15、30、60、80、120SPOT41999法国绿、红、近红外、中远红外全色：10 多光谱:20中巴资源卫星-01/02 1999中国蓝、绿、红、近红外多光谱：19.5Resourcesat（P6） 2003印度绿、红、近红外、短波红外多光谱

15、24 米全色 5.8米ALOS2005日本微波 、立体像对、多光谱2.5米立体像对、10米多光谱、3米RadarTerraSAR-X2007德国微波1 m Radar、3m、5mCOSMO-SkyMed2007意大利微波3米、15米RADARSAT II2008加拿大微波3m 超细化模式1m景观光线模式NOAA气象卫星/ 美国红、近红外、中红外和两个热红外1.1km风云系列卫星/中国可见光4个，近红外2个，中远红外2个，热红外2个。1.1kmMODIS/美国36个波段250m、500m和1000m减灾卫星A、B星2008中国多光谱近中红外(4波段) 、高光谱(111波段)多光谱：30米 高光谱

16、：100米Hyperion/EO-12000美国0.42.5m共有220波段30米2.2 预处置中根底知识数据源的选择图像选择经济本钱专标题的专题地域环境专题图比例尺空间分辨率时间分辨率波谱分辨率2.2 预处置中根底知识影像格式传感器文件格式不同的卫星传感器研发或运转机构普通会给所分发的卫星数据设计一种分发格式，如Landsat系列的Fast格式、EOS系列卫星的HDF格式等。商业软件文件格式商业化的图像处置软件都会开发出软件本身的图像格式，如ENVI的Hdr&img格式，Erdas的IMG格式，PCI的pix格式等。通用图像文件格式很多图像格式成为国际通用，被大多数软件所支持。如TIFF、J

17、PEG2000、BMP等。2.2预处置中根底知识引起图像畸变要素系统误差有规律的、可预测的。比如扫描畸变非系统误差无规律的如传感器平台的高度、经纬度、速度和姿态的不稳，地球曲率及空气折射，地形影响等2.3预处置中根底知识几何校正中的几个概念几何校正：纠正系统和非系统要素引起的几何畸变。图像配准Registration：同一区域里一幅图像基准图像对另一幅图像校准，以使两幅图像中的同名像素配准。图像纠正Rectification：借助一组控制点，对一幅图像进展地理坐标的校正。又叫地理参照Geo-referencing图像地理编码Geo-coding：特殊的图像纠正方式，把图像矫正到一种一致规范的坐

18、标系。图像正射校正Ortho-rectification：借助于地形高程模型DEM，对图像中每个像元进展地形的校正，使图像符合正射投影的要求。2.4预处置中根底知识实践中的概念几何粗校正校正系统误差，地面站完成几何精校正包括图像纠正、地理编码和部分图像配准图像配准正射校正2.2预处置中根底知识卫星影像的校正根据卫星轨道参数，包括位置、姿态、轨道及扫描特征，校正影像(有时参与DEM)。地面控制点校正+校正模型轨道参数+地面控制点+DEM2.2预处置中根底知识多项式模型多项式模型x=a0+a1x+a2Y+a3x2+a4xy+a5y2+y=b0+b1x+b2Y+b3x2+b4xy+b5y2+最少控制

19、点个数N=n+1*n+2/2误差计算RMSEerror=sqrtx-x2+y-y22.2预处置中根底知识控制点获得途径根底数据根底测绘数据数字线画图DLG数字栅格图DRG影像数据正射影像DOM实地丈量2.2预处置中根底知识控制点质量控制图像选点原那么选取图像上易分辨且较精细的特征点：道路交叉点，河流弯曲或分叉处，海岸线弯曲处，飞机场，城廓边缘等特征变化大的地域需求多项选择图像边缘部分一定要选取控制点尽能够满幅均匀选取数量原那么在图像边缘处，在地面特征变化大的地域，需求添加控制点保证一定数量的控制点，不是控制点越多越好。如一景TM的控制点数量在30-50左右。2.2预处置中根底知识重采样方法插值

20、算法最近邻法取与所计算点x,y周围相邻的4个点，比较它们与被计算点的间隔，哪个点间隔最近，就取哪个亮度值作为x,y点的亮度值简单易用，计算量小，图像的亮度具有不延续性，精度差2.2预处置中根底知识重采样方法插值算法双线性内插法取x,y点周围的4邻点，在y方向内插二次，再在x方向内插一次，得到x,y)点的亮度值fx,y)双线性内插法比最近邻发虽然计算量有所添加，但精度明显提高，特别是对亮度不延续景象或线状特征的块状化景象有明显的改善。内插法会对图像起到平滑作用，从而使对比度明显的分界限变得模糊。 y x双线内插算法原理表示图原始图像2.2预处置中根底知识重采样方法插值算法三次卷积内插法进一步提高

21、内插精度的一种方法，经过添加邻点来获得最正确插值函数取与计算点周围相邻的16个点，先在某一方向内插，再根据计算结果在另一个方向上内插，得到一个延续内插函数计算量大，精度高，细节表现更为清楚，对控制点要求较高 x y123452.2预处置中根底知识图像交融图像交融将低分辨率的多光谱影像与高分辨率的单波段影像重采样生成成一副高分辨率多光谱影像遥感的图像处置技术。关键技术两个影像配准在亚像元范围内交融方法选择运算速度和交换缓冲空间2.2预处置中根底知识图像交融方法彩色合成数学运算彩色技术空间配准高分辨率/多光谱图像变换HIS变换加与乘差值比值主成分分析滤波分析小波分析HSV变换2.2预处置中根底知识

22、图像镶嵌图像镶嵌指在一定地数学根底控制下，把多景相邻遥感影像拼接成一个大范围的影像图的过程。关键技术颜色的平衡接边处置运算速度和交换缓冲空间2.2预处置中根底知识图像裁剪图像裁减图像裁剪的目的是将研讨之外的区域去除，常用的是按照行政区划边境或自然区划边境进展图像的裁剪。 关键技术裁剪区确实定无数据区处置2.3 ENVI中的几何校正传感器参数校正传感器(带有地理定位文件)SPOT1-4SeaWiFSASTERAVHRRENVISATMODISRADARSAT自定义地理定位文件GLTIGM2.3 ENVI中的几何校正传感器参数校正练习数据源Aster传感器的L1A级别数据“数据/1-Aster文件

23、夹内)EOS-HDF格式储存处置过程利用自带地理定位文件进展几何校正输出几何校正结果2.3 ENVI中的几何校正几何精校正流程显示图像文件采集地面控制点计算误差选择几何模型检验校正结果开场终了重采样输出误差太大2.3 ENVI中的几何校正几何精校正练习数据源曾经做过几何校正的SPOT4全色10米分辨率影像 “数据/2-几何精校正文件夹待校正的Landsat5 TM 30米分辨率影像“ 数据/2-几何精校正文件夹处置过程用SPOT4影像作为基准影像，选择控制点来校正TM影像。输出校正结果2.4 ENVI中的影像交融、镶嵌、裁剪交融ENVI中的交融方法HSV变换、主成分分析、Brovey变换 ，

24、CN Spectral Sharpening ，高保真的Gram-Schmidt，Pansharping，小波交融补丁 自定义有地理坐标和无地理坐标都可以交融操作方式主模块流程化操作ENVI ZOOM中2.4 ENVI中的影像交融、镶嵌、裁剪交融练习数据源曾经做过几何校正的SPOT4全色10米分辨率影像 “数据/2-几何精校正文件夹待校正的Landsat5 TM 30米分辨率影像“ 数据/2-几何精校正文件夹处置过程用主成分分析、HSV颜色变换等方法交融两个影像输出交融结果2.4 ENVI中的影像交融、镶嵌、裁剪镶嵌基于像素镶嵌和基于地理坐标镶嵌自动颜色平衡，边缘直方图匹配接边线、接边羽化虚拟

25、镶嵌运算速度快占用非常少的虚拟内存空间2.4 ENVI中的影像交融、镶嵌、裁剪镶嵌练习数据源两幅曾经校正好的SPOT4 10米全色影像“数据/4-影像镶嵌文件夹中处置过程用注记工具勾画两影像接边线，用羽化和颜色校正等使两幅影像镶嵌在一同。输出镶嵌结果2.4 ENVI中的影像交融、镶嵌、裁剪裁剪空间裁减基于感兴趣区ROI的裁减基于矢量/栅格数据文件的裁剪自定义裁剪波谱裁剪2.4 ENVI中的影像交融、镶嵌、裁剪裁剪练习数据源一幅TM影像、影像区域的Shapefile矢量文件“数据/5-影像裁剪文件夹中处置过程用ROI工具在TM影像上绘制不规那么的多边形感兴趣区域，后利用这个感兴趣区域裁剪TM影像

26、利用Shapefile矢量文件裁剪TM影像输出裁剪结果3.影像信息根本提取方法3.1 影像信息提取技术概述3.2 影像加强处置3.3 监视分类3.4 非监视分类3.1 影像信息提取技术概述遥感影像经过亮度值或像元值的高低差别反映地物的光谱信息及空间变化反映地物的空间信息来表示不同地物的差别，这是区分不同影像地物的物理根底。遥感影像分类就是利用计算机经过对遥感影像中各类地物的光谱信息和空间信息进展分析，选择特征，将图像中每个像元按照某种规那么或算法划分为不同的类别，然后获得遥感影像中与实践地物的对应信息，从而实现遥感影像的分类。 3.1 影像信息提取技术概述遥感分类技术的开展可分为四个阶段人工解译基于光谱计算机自动分类基于专家知识的决策树分类面向对象特征自动提取四种方法并存3.2图像加强处置图像变换主成分PCA独立主成分最小噪声分别(MNF)颜色