ENVIband math 波段運(yùn)算

1、ENVI下實(shí)用的波段運(yùn)算（bandmath）工具ENVI Band Math是一個靈活的圖像處理工具，其中許多功能是無法在任何其它的圖像處理系統(tǒng)中獲得的。由于每個用戶都有獨(dú)特的需求，利用此工具用戶自己定義處理算法，應(yīng)用到在ENVI打開的波段或整個圖像中，用戶可以根據(jù)需要自定義簡單或復(fù)雜的處理程序。例如：可以對圖像進(jìn)行簡單加、減、乘、除運(yùn)算，或使用IDL編寫更復(fù)雜的處理運(yùn)算功能。波段運(yùn)算實(shí)質(zhì)是對每個像素點(diǎn)對應(yīng)的像素值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。如圖15.1為一個簡單波段運(yùn)算的示意圖，運(yùn)算表達(dá)式是三個變量相加，每一個變量對應(yīng)于一個圖像數(shù)據(jù)，對這三個圖像數(shù)據(jù)求和并輸出結(jié)果圖像。表達(dá)式中的每個變量不僅可以對應(yīng)于單一

2、波段，也可以是一個多波段的柵格文件。例如：在表達(dá)式b1+b2+b3中，如果b1是一個多波段圖像文件，b2、b3為單一波段，則結(jié)果為b1所對應(yīng)的文件的所有波段分別和b2、b3進(jìn)行求和。 圖15.1 波段運(yùn)算示意圖Band Math工具下面以求三個圖像數(shù)據(jù)的和為例介紹Band Math工具的使用。在使用Band Math之前需要將圖像數(shù)據(jù)打開。（1） 在ENVI主菜單中，選擇Basic Tools Band Math，打開Band Math對話框（圖15.2）。（2） 運(yùn)算表達(dá)式輸入框（Enter an expression）：b1+b2+b3（3） 單擊OK按鈕，打開Variables to B

3、ands Pairings對話框（圖15.3），為運(yùn)算表達(dá)式中各個變量賦圖像文件或者圖像波段。（4） 在Variables to Bands Pairings對話框中，Variables used in expression列表框中選擇變量b1，單擊Map variable to Input file按鈕，為變量b1指定一個多波段圖像文件（注：一旦第一個波段或文件被選中，只有那些具有相同行列數(shù)的波段被顯示在波段列表中。）。（5） Variables used in expression列表框中選擇一個變量b2，在Available Bands List選擇Band4波段，同樣方法為b3選擇Ba

4、nd5波段。（6） 單擊Choose按鈕，選擇文件名及路徑保存結(jié)果，單擊OK按鈕執(zhí)行運(yùn)算。 圖15.2 Band Math對話框 圖15.3 Variables to Bands Pairings對話框在Band Math對話框中，以下是其他按鈕的功能說明： 單擊Add to List按鈕，可以將表達(dá)式添加到Previous Band Math Expression列表中，這個列表還顯示未重啟ENVI之前使用過表達(dá)式。單擊Save按鈕可以將列表中的運(yùn)算表達(dá)式保存為外部文件（.exp）。 單擊Restore按鈕可以將外部運(yùn)算表達(dá)式文件導(dǎo)入。Clear按鈕可以清除列表中的所有運(yùn)算表達(dá)式。 Dele

5、te按鈕可以刪除選擇的運(yùn)算表達(dá)式。使用波段運(yùn)算需要滿足4個基本條件：1) 必須符合IDL語言書寫波段運(yùn)算表達(dá)式所定義的處理算法或波段運(yùn)算表達(dá)式必須滿足IDL語法。不過，書寫簡單的波段運(yùn)算表達(dá)式無須具備IDL的基本知識，但是如果所感興趣的處理需要書寫復(fù)雜的表達(dá)式，建議學(xué)習(xí)用于波段運(yùn)算的IDL知識。2) 所有輸入波段必須具有相同的空間大小由于波段運(yùn)算表達(dá)式是根據(jù)pixel-for-pixel原理作用于波段的，因此輸入波段在行列數(shù)和像元大小必須相同。對于有地理坐標(biāo)的數(shù)據(jù)，如果覆蓋區(qū)域一樣，但是由于像元大小不一樣使得行列數(shù)不一致，在進(jìn)行波段運(yùn)算前，可以使用Basic Tools Layer Stack

6、ing功能對圖像進(jìn)行調(diào)整。3) 表達(dá)式中的所有變量都必須用Bn（或bn）命名表達(dá)式中代表輸入波段的變量必須以字母“b”或“B”開頭，后跟5位以內(nèi)的數(shù)字。例如：對3個波段進(jìn)行求和運(yùn)算的有效表達(dá)式可以用以下3種方式書寫： b1 + b2 + b3 B1 + B11 + B111 B1 + b2 + B34) 結(jié)果波段必須與輸入波段的空間大小相同波段運(yùn)算表達(dá)式所生成的結(jié)果必須在行列數(shù)方面與輸入波段相同。 摘自ENVI遙感圖像處理方法科學(xué)出版社第三次印刷波段運(yùn)算（bandmath）工具中常用的函數(shù)BandMath工具能夠方便的執(zhí)行圖像中各個波段的加、減、乘、除、三角函數(shù)、指數(shù)、對數(shù)等數(shù)學(xué)函數(shù)計算，也可

7、以使用IDL編寫的函數(shù)。BandMath工具使用函數(shù)都是基于IDL的數(shù)據(jù)組運(yùn)算符。 IDL的數(shù)組運(yùn)算符使用方便且功能強(qiáng)大。它們可以對圖像中的每一個像元進(jìn)行單獨(dú)檢驗(yàn)和處理，而且避免了FOR循環(huán)的使用（不允許在波段運(yùn)算中使用）。數(shù)組運(yùn)算符包含關(guān)系運(yùn)算符（LT、LE、EQ、NE、GE、GT）、Boolean運(yùn)算符（AND、OR、NOT、XOR）和最小值、最大值運(yùn)算符（<、>）。這些特殊的運(yùn)算符對圖像中的每個像元同時進(jìn)行處理，并將結(jié)果返還到與輸入圖像具有相同維數(shù)的圖像中。例如：要找出所有負(fù)值像元并用值-999代替它們，可以使用如下的波段運(yùn)算表達(dá)式：（b1 lt 0）*（-999）+（b1

8、ge 0）* b1關(guān)系運(yùn)算符對真值（關(guān)系成立）返回值為1，對假值（關(guān)系不成立）返回值為0。系統(tǒng)讀取表達(dá)式（b1 lt 0）部分后將返還一個與b1維數(shù)相同的數(shù)組，其中b1值為負(fù)的區(qū)域返回值為1；其他部分返回值為0，因此在乘以替換值-999時，相當(dāng)于只對那些滿足條件的像元有影響。第二個關(guān)系運(yùn)算符（b1 ge 0）是對第一個的補(bǔ)充找出那些值為正或0的像元，乘以它們的初始值，然后再加入替換值后的數(shù)組中。這個用法可以擴(kuò)展到兩個圖像中，比如圖像1中值大于220（有云部分）用圖像2中對應(yīng)的像素值代替，其余保留圖像1中的值，表達(dá)式就可以寫成： （b1 lt 220）*b2+（b1 le 220）* b1類似的使用數(shù)組運(yùn)算符的表達(dá)式為波段運(yùn)算提供了很強(qiáng)的靈活性。下表中描述了BandMath工具中常用的IDL數(shù)組操作函數(shù)，詳細(xì)介紹，請參閱IDL Reference Guide。 種類操作函數(shù)基本運(yùn)算加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）三角函數(shù)正弦sin（x）、余弦cos（x）、正切tan（x）反正弦asin（x）、反余弦acos（x）、反正切atan（x）雙曲正弦sinh（x）、雙曲余弦cosh（x）、雙曲正切tanh（x）關(guān)系和邏輯運(yùn)算符小于（LT）、小于等于（LE）、等于（EQ）、不等于（NE）、大于等于（GE）、大于（GT）AN