ENVI遙感圖像處理試驗(yàn)二

本文格式為Word版，下載可任意編輯——ENVI遙感圖像處理試驗(yàn)二遙感圖像預(yù)處理實(shí)習(xí)

姓名成績(jī)徐丹學(xué)號(hào)日期1202340882023.4.28實(shí)習(xí)內(nèi)容：遙感圖像的裁剪、鑲嵌與幾何校正

1、在實(shí)際的工作中，為何經(jīng)常需要對(duì)影像進(jìn)行裁剪與鑲嵌操作？在ENVI軟件平臺(tái)如何實(shí)現(xiàn)影像的裁剪與鑲嵌，以一例如詳細(xì)表達(dá)裁剪與鑲嵌的具體操作步驟。

由于遙感衛(wèi)星是在一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)的軌道上運(yùn)行，星載傳感器沿著軌道在地面上的軌跡按一定寬度垂直于運(yùn)行方向進(jìn)行掃描，在實(shí)際工作中有時(shí)需要分析的地區(qū)并不完全處在同一幅圖像內(nèi)，這時(shí)候需要把多景相鄰遙感圖像拼接成一個(gè)大范圍無(wú)縫的圖像，即圖像鑲嵌，而圖像剪裁的目的則是將研究之外的區(qū)域去除。

一、圖像裁剪：（1）規(guī)則分幅裁剪

a)在主菜單中，選擇File——OpenImageFile，開(kāi)啟裁剪圖像

bhtmref.img。

b)在主菜單中，選擇File——SaveFileas——ENVIStandard，彈出New

FileBuilder對(duì)話框。c)在NewFileBuilder對(duì)話框中，單擊ImportFile按鈕，彈出CreateNew

FileInputFile對(duì)話框。

d)在CreateNewFileInputFile對(duì)話框中，選中SelectInputFile

列表中的裁剪圖像，單擊SpatialSubset按鈕。e)在SelectSpatialSubset對(duì)話框中，單擊Image按鈕，彈出SubsetBy

Image對(duì)話框。

f)在SubsetByImage對(duì)話框中，可以通過(guò)輸入行列數(shù)確定剪裁尺寸并按

住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)圖像中的紅色矩形框確定剪裁區(qū)域，或直接用鼠標(biāo)左鍵按紅色邊框拖動(dòng)來(lái)確定剪裁尺寸以及位置，單擊OK按鈕。

g)在SelectSpatialSubset對(duì)話框中可以看到剪裁區(qū)域信息，單擊OK

按鈕。

h)在CreateNewFileInputFile對(duì)話框中，可以通過(guò)SpectralSubset

按鈕選擇輸出波段子集，單擊OK按鈕。

i)選擇輸出路徑及文件名或者選擇Memory直接在窗口上顯示，單擊OK按

鈕，完成規(guī)則分幅裁剪過(guò)程。

（2）不規(guī)則分幅裁剪——手動(dòng)繪制感興趣區(qū)a）開(kāi)啟圖像bhtmref.img并顯示在Display中。b）在Image窗口中選擇Overlay——RegionofInterest，在ROITool對(duì)話框中，單擊ROI_Type——Polygon。

c）繪制窗口——Window，選擇Image，繪制一個(gè)多邊形，右鍵兩次終止。

d）選擇主菜單——BasicTools——SubsetdataviaROIs，或者選擇ROITool——File——SubsetdataviaROIs，選擇裁剪圖像。

e）在SpatialSubsetviaROIparameters中，設(shè)置參數(shù)如下圖。選擇輸出路徑及文件名，或者直接保存在窗口中——Memory，單擊OK按鈕剪裁圖像。

f）

在NewDisplay中顯示出裁剪圖像。

二、圖像鑲嵌（這里舉例有地理參考的圖像鑲嵌）：（1）啟動(dòng)圖像鑲嵌工具

在ENVI主菜單中，選擇Map——Mosaicking——Georeferenced，開(kāi)啟MapBasicMosaic對(duì)話框。

（2）加載鑲嵌圖像

a）在Mosaic對(duì)話框中，選擇Import——ImportFiles，選擇

mosaic1.img和mosaic2.img鑲嵌文件導(dǎo)入。

b）導(dǎo)入的鑲嵌文件顯示在圖像窗口以及文件列表。

c）在文件列表中選擇需要調(diào)整順序的文件，單擊右鍵選擇快捷菜單

Raise(Lower)ImagetoTop(Bottom)或Raise(Lower)ImageonePosition。

（3）圖像重疊設(shè)置

a）選擇文件列表中一個(gè)文件，單擊右鍵選擇EditEntry。b）在EditEntry對(duì)話框中，依照下圖設(shè)置參數(shù)。

（4）切割線設(shè)置

a）在Mosaic對(duì)話框中，選擇File——SaveTemplate或者Apply直接

應(yīng)用到窗口中。

b）將模板文件顯示在Display中。

c）在Display中，選擇Overlay——Annotation，在重疊區(qū)繪制一條折

線當(dāng)作切割線，在Annotation——Object——Polyline，右擊終止。

d）繪制一個(gè)Symboy放在切割線一旁，表示這部分將被剪裁，選擇File

——SaveAnnotation保存分割線。

e）回到Mosaic對(duì)話框中，在文件列表最下面文件單擊右鍵選擇Edit

Entry。

f）在Entry參數(shù)對(duì)話框中，單擊SelectCutlineAnnotationFile按

鈕，選擇前面生成的注記文件。

（5）顏色平衡設(shè)置

a）首先確定一個(gè)圖像當(dāng)作基準(zhǔn)，在文件列表中選擇這個(gè)圖像，單擊右

鍵，選擇EditEntry，開(kāi)啟Entry對(duì)話框。

b）將MosaicDisplay設(shè)置為RGB，并選擇波段合稱RGB圖像顯示。c）選擇ColorBalancing參數(shù)：Fixed，作為基準(zhǔn)圖像。

d）同樣的方法設(shè)置其他圖像文件，ColorBalancing參數(shù)為Adjust。

（6）輸出結(jié)果

在Mosaic對(duì)話框中，選擇File——Apply，在MosaicParameters對(duì)話框中，設(shè)置輸出像元大小、重采樣方式、文件路徑及文件名、背景值。

2、何為影像掩膜(mask)？有何作用？在ENVI中如何建立并使用掩膜？請(qǐng)寫(xiě)出具體步驟。

掩膜是由0和1組成的一個(gè)二進(jìn)制圖像。當(dāng)在某一功能中應(yīng)用掩膜時(shí)，1值區(qū)域被處理，被屏蔽的0值區(qū)域不被包括在計(jì)算中。通過(guò)制定的數(shù)值，包括忽略的數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)值范圍、有限或無(wú)線、感興趣區(qū)、ENVI矢量文件盒解釋文件來(lái)定義圖像掩膜，也可以應(yīng)用上述選項(xiàng)的任意組合作為輸入來(lái)建立掩膜。

建立掩膜：

a）菜單——File——OpenVectorFile，開(kāi)啟剪裁圖像所在區(qū)域shp文件，導(dǎo)入Memory。

b）顯示。

菜單——File——OpenImageFile，開(kāi)啟裁剪圖像，在Display中

c）主菜單——BasicTool——Masking——BuildMask。

d）在MaskDefinition對(duì)話框中，單擊Options——ImportEVFs，選擇步驟a)導(dǎo)入的shp文件選擇輸出路徑,完成掩膜的生成。

3、在ENVI中如何生成感興趣區(qū)（ROI）？ROI的有何用途？并簡(jiǎn)要表達(dá)利用矢量數(shù)據(jù)對(duì)影像做多邊形裁剪的具體過(guò)程。

(1)生成感興趣區(qū):a）開(kāi)啟一個(gè)圖像，在Image窗口中選擇Overlay——RegionofInterest,

選擇ROI_Type——Polygon。

b）繪制窗口選擇Image，繪制一個(gè)或多個(gè)多邊形，雙擊右鍵終止。

c）主菜單——BasicTools——SubsetdataviaROIs，或者ROITool—

—File——SubsetdataviaROIs，選擇剪裁圖像。

(2)ROI用途:

感興趣區(qū)是圖像的一部分，它通過(guò)在圖像上選擇或使用諸如設(shè)定閾值或者從其他文件轉(zhuǎn)換獲得等方法生成。感興趣區(qū)可以使點(diǎn)、線、面不規(guī)則的形狀，尋常用來(lái)作為圖像分類的樣本、掩膜、裁剪區(qū)域及其它操作。

(3)利用矢量數(shù)據(jù)對(duì)影像做多邊形裁剪:

a）主菜單——File——OpenVectorFile，開(kāi)啟裁剪圖像所在區(qū)域的shp

矢量文件，投影參數(shù)不變，導(dǎo)入Memory。

b）在AvailableVectorList對(duì)話框中，選擇File——ExportLayerto

ROI，在彈出的對(duì)話框中選擇裁剪圖像，點(diǎn)OK。

c）在ExportEVFLayertoROI選擇對(duì)話框中，選擇將所有的矢量元素轉(zhuǎn)

成一個(gè)ROI，單擊OK。

d）主菜單——BasicTools——SubsetdataviaROIs，選擇剪裁圖像。

e）在SubsetviaROIParameters中，設(shè)置以下參數(shù)：

i.在ROI列表中，選擇繪制的ROI；

ii.在“MaskpixelsoutsideofROIs〞項(xiàng)中選擇Yes；iii.裁剪背景值：0。

f）選擇輸出路徑及文件名，點(diǎn)擊OK按鈕，裁剪。

4、對(duì)兩幅影像進(jìn)行鑲嵌時(shí)，在什么狀況下需要利用注記工具繪制切割線(Cutline)和符號(hào)（Symbol）？可否省去此操作？并簡(jiǎn)要說(shuō)下切割線和符號(hào)的作用。

幅圖像重疊部分較多而且色調(diào)差異較大時(shí)，需要繪制切割線并根據(jù)切割線進(jìn)行羽化，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接。該過(guò)程可根據(jù)具體狀況而定，若兩幅影像重疊部分相差不大也可省略此操作。切割線作用：在鑲嵌過(guò)程中，在相鄰的兩圖重疊區(qū)，按一定規(guī)則選擇一條線作為兩個(gè)圖的接邊線，這樣能改變接邊處差異太大問(wèn)題。

符號(hào)作用：用來(lái)標(biāo)示切割線部分，Symbol放在切割線一旁標(biāo)示這部分將被裁剪。

五、寫(xiě)出ENVI改變遙感影像分辯率（重采樣）的方法與步驟。

1主菜單BasicTools?ResizeData（Spatial/Spectral），彈出ResizeDataInputFile對(duì)話框。（2）選中需要重采樣的圖像,單擊OK按鈕，彈出ResizeDataParameters對(duì)話框

（3）在ResizeDataParameters對(duì)話框中，自上而下依次設(shè)置影像的分辯率，重采樣模型，設(shè)置保存的路徑和名稱，單擊OK按鈕。

5、簡(jiǎn)述地圖投影、地圖坐標(biāo)系、大地水準(zhǔn)面和大地基準(zhǔn)面，并理解其含義。

地圖投影：地圖投影是利用一定數(shù)學(xué)方法則把地球表面的經(jīng)、緯線轉(zhuǎn)換到平面上的理論和方法，是將地球球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)的過(guò)程。投影所需要的必要條件是：任何一種投影都必需基于一個(gè)橢球（地球橢球體）、將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的過(guò)程（投影算法）。

地圖坐標(biāo)系：分為地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系。地理坐標(biāo)系是地球上任意一點(diǎn)尋常用經(jīng)度和緯度來(lái)決定，經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交（相交為90度）的曲線，這兩組正交的曲線構(gòu)成的坐標(biāo)，是為了確定地物在地球上位置的坐標(biāo)系；投影坐標(biāo)系是投影坐標(biāo)系使用基于X,Y值的坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)描述地球上某個(gè)點(diǎn)所處的位置，這個(gè)坐標(biāo)系是從地球的近似橢球體投影得到的，它對(duì)應(yīng)于某個(gè)地理坐標(biāo)系。

大地水準(zhǔn)面：指平均海平面通過(guò)大陸延伸勾畫(huà)出的一個(gè)連續(xù)的封閉曲面。大地水準(zhǔn)面包圍的球體稱為大地球體。從大地水準(zhǔn)面起算的陸地高度，稱為絕對(duì)高度或海拔。

大地基準(zhǔn)面：設(shè)計(jì)用為最密合部份或全部大地水準(zhǔn)面的數(shù)學(xué)模式。它由橢球體本身及橢球體和地表上一點(diǎn)視為原點(diǎn)間之關(guān)系來(lái)定義，用于盡可能與大地水準(zhǔn)面密合的一個(gè)橢球曲面，是人為確定的。橢球面和地球確定不是完全貼合的，因而，即使用同一個(gè)橢球面，不同的地區(qū)由于關(guān)心的位置不同，需要最大限度的貼合自己的那一部分，因而大地基準(zhǔn)面就會(huì)不同。

6、簡(jiǎn)述墨卡托(Mercator)投影，高斯-克呂格(Gauss-Kruger)投影坐標(biāo)系，橫軸墨卡托投影（TransverseMercator，TM），通用橫軸墨卡托投影（UniversalTransverseMercator，UTM），這些投影在ENVI軟件平臺(tái)中如何定義？

（1）墨卡托(Mercator)投影：墨卡托(Mercator)投影，是一種\等角正切圓柱投影〞，假設(shè)地球被圍在一中空的圓柱里，其標(biāo)準(zhǔn)緯線與圓柱相切接觸，然后再假想地球中心有一盞燈，把球面上的圖形投影到圓柱體上，再把圓柱體展開(kāi)，這就是一幅選定標(biāo)準(zhǔn)緯線上的“墨卡托投影〞繪制出的地圖。

墨卡托投影沒(méi)有角度變形，由每一點(diǎn)向各方向的長(zhǎng)度比相等，它的經(jīng)緯線都是平行直線，且相交成直角，經(jīng)線間隔相等，緯線間隔從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極逐漸增

大。墨卡托投影的地圖上長(zhǎng)度和面積變形明顯，但標(biāo)準(zhǔn)緯線無(wú)變形，從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極變形逐漸增大，但由于它具有各個(gè)方向均等擴(kuò)大的特性，保持了方向和相互位置關(guān)系的正確。

具體操作：類似如下（3）“橫軸墨卡托投影（TransverseMercator，TM）〞例如詳細(xì)步驟。

（2）高斯-克呂格(Gauss-Kruger)投影：簡(jiǎn)稱“高斯投影〞，又名\等角橫切橢圓柱投影〞，是地球橢球面和平面間正形投影的一種。該投影依照投影帶中央子午線投影為直線且長(zhǎng)度不變和赤道投影為直線的條件，確定函數(shù)的形式，從而得到高斯一克呂格投影公式。投影后，除中央子午線和赤道為直線外，其他子午線均為對(duì)稱于中央子午線的曲線。設(shè)想用一個(gè)橢圓柱橫切于橢球面上投影帶的中央子午線，按上述投影條件，將中央子午線兩側(cè)一定經(jīng)差范圍內(nèi)的橢球面正形投影于橢圓柱面。將橢圓柱面沿過(guò)南北極的母線剪開(kāi)展平，即為高斯投影平面。取中央子午線與赤道交點(diǎn)的投影為原點(diǎn)，中央子午線的投影為縱坐標(biāo)x軸，赤道的投影為橫坐標(biāo)y軸，構(gòu)成高斯克呂格平面直角坐標(biāo)系。

高斯-克呂格投影在長(zhǎng)度和面積上變形很小，中央經(jīng)線無(wú)變形，自中央經(jīng)線向投影帶邊緣，變形逐漸增加，變形最大之處在投影帶內(nèi)赤道的兩端。由于其投影精度高，變形小，而且計(jì)算簡(jiǎn)便（各投影帶坐標(biāo)一致，只要算出一個(gè)帶的數(shù)據(jù)，其他各帶都能應(yīng)用），因此在大比例尺地形圖中應(yīng)用，可以滿足軍事上各種需要，能在圖上進(jìn)行確切的量測(cè)計(jì)算。

具體操作：類似如下（3）“橫軸墨卡托投影（TransverseMercator，TM）〞例如詳細(xì)步驟。

（3）橫軸墨卡托投影（TransverseMercator，TM）：

ENVI中坐標(biāo)定義文件存放在HOME\\ITT\\IDL70\\products\\envi45\\map_proj文件夾下，三個(gè)文件記錄了坐標(biāo)信息：

ellipse.txt橢球體參數(shù)文件datum.txt基準(zhǔn)面參數(shù)文件map_proj.txt坐標(biāo)系參數(shù)文件

在ENVI中自定義坐標(biāo)系分三步：定義橢球體、基準(zhǔn)面和定義坐標(biāo)參數(shù)：

第一步、添加橢球體：

語(yǔ)法為,,。

這里將“Krasovsky，6378245.0，6356863.0〞和“IAG-75，6378140.0，6356755.3〞參與ellipse.txt末端。（ellipse.txt文件中已經(jīng)有了克拉索夫斯基橢球，由于翻譯原因，這里的英文名稱是Krassovsky，為了讓其他軟件平臺(tái)識(shí)別，這里新建一個(gè)Krasovsky橢球體。）

其次步、添加基準(zhǔn)面：

語(yǔ)法為,,。

這里將“D_Beijing_1954,Krasovsky,-12,-113,-41〞和“D_X