ENVI影像增強(qiáng)管理方案計(jì)劃

!-ENVI初步學(xué)習(xí)和影像增強(qiáng)一． 實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕Y(jié)合ENVI軟件中文指導(dǎo)書，學(xué)習(xí)和掌握ENVI軟件的基本操作，學(xué)會(huì)使用ENVI軟件對(duì)遙感影像進(jìn)行分析增強(qiáng)處理，加深對(duì)《遙感圖像處理實(shí)驗(yàn)》這門課的學(xué)習(xí)，為以后的實(shí)踐工作打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)謝謝閱讀二． 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)介紹該次實(shí)驗(yàn)所使用數(shù)據(jù)為甘肅舟曲災(zāi)前遙感影像，圖像名稱為0112024.img。謝謝閱讀三． 實(shí)驗(yàn)過程Ⅰ.軟件的基本操作ENVI主工具條：1．圖像的輸入與輸出.首先啟動(dòng)ENVI,選擇File-OpenImageFile,出現(xiàn)EnterDataFilename對(duì)話框，選擇文件的正確路徑，0112024.img，再點(diǎn)擊“OK”打開文件。精品文檔放心下載2．在打開的AvailableBandList菜單中，可以顯示圖像的各個(gè)波段的基本信息，其中“GrayScale”為灰色顯示，“RGBColor”為彩色合成，并且可以選擇彩色合成的波段，單擊“Load”就可顯示圖像，打開的圖像由三部分組成：Scroll（滾動(dòng)）窗口、主圖像窗口、以及縮放（Zoom）窗口,可以使用多個(gè)顯示窗口組，組中每個(gè)窗口的大小都可以調(diào)整。其中菜單中的“NewDiaplay”可以打開一個(gè)新的圖像。謝謝閱讀3．在“AvailableBandsList”菜單中選擇“AvailableFilesList”還可以顯示出遙感圖像的基本信息，具體如圖所示：謝謝閱讀!-4.若要保存圖像，需要在圖像所在窗口中選擇File-SaveImageAs-ImageFile，彈出OutputDisplaytoImageFile對(duì)話框。對(duì)于單波段圖像，選擇8-bitColor，而多波段彩色合成圖像則選擇24-bitColor。圖像的保存方式有兩種：一是直接保存為文件；二是選“Memory”，記憶在“AvailableBandsList”菜單中。精品文檔放心下載Ⅱ.圖像增強(qiáng)與變換一．空間域增強(qiáng)對(duì)單個(gè)像元的灰度值進(jìn)行變換進(jìn)行增強(qiáng)處理。線性變換線性拉伸：線性拉伸的最小和最大值分別設(shè)置為0和255，兩者之間的所有其它值設(shè)置為中間的線性輸出值，在主圖像窗口，選擇Enhance->Interactivestretch，彈出對(duì)話框：謝謝閱讀（1）線性拉伸：Stretch_Type->Linear謝謝閱讀選擇Options->AutoApply，打開自動(dòng)應(yīng)用功能。精品文檔放心下載!-（2）分段線性拉伸：分段線性對(duì)比度拉伸可以通過使用鼠標(biāo)在輸入直方圖中放置幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行交互地限定。當(dāng)在點(diǎn)之間提供線性拉伸時(shí)，線段在點(diǎn)處連接起來，選擇Stretch_Type>PiecewiseLinear。感謝閱讀!-2.非線性變換高斯拉伸：選擇Stretch_Type->Gaussian。輸入拉伸的最小和最大值，要手動(dòng)地輸入所需要的標(biāo)準(zhǔn)差值，選擇Options->SetGaussianStdv。精品文檔放心下載設(shè)置高斯標(biāo)準(zhǔn)差3.平方根拉伸選擇Stretch_Type->SquareRoot。輸出直方圖用一條紅色曲線顯示平方根函數(shù)，被拉伸數(shù)據(jù)的分布呈白色疊加顯示。謝謝閱讀!-4.直方圖均衡化選擇Stretch_Type->Equalization。輸入直方圖顯示未被修改的數(shù)據(jù)分布。輸感謝閱讀出直方圖用一條紅色曲線顯示均衡化函數(shù)，被拉伸數(shù)據(jù)的分布呈白色疊加顯示。謝謝閱讀5.直方圖規(guī)定化選擇Stretch_Type>Arbitrary.通過點(diǎn)擊或按住鼠標(biāo)左鍵繪制輸出直方圖的線段，在OutputHistogram窗口內(nèi)繪制輸出直方圖。任意的直方圖將用綠色來顯示。輸出直方圖用紅色顯示你的直方圖，匹配的數(shù)據(jù)函數(shù)用白色曲線。感謝閱讀!-二．頻率域增強(qiáng)傅里葉變換傅里葉變換：傅立葉分析是一種將圖像分成空間上各種頻率成分的數(shù)學(xué)方法。實(shí)際上，快速的傅立葉變換被用來將數(shù)據(jù)變換成一個(gè)復(fù)雜的強(qiáng)調(diào)頻率分布的圖像。ENVI中FFT濾波包括圖像正向的FFT、頻率濾波器的交互式建立、濾波器的應(yīng)用，以及FFT向原始數(shù)據(jù)空間的逆變換。當(dāng)前，F(xiàn)FT處理沒有用到ENVItiling程序，因此能被處理的圖像大小受到系統(tǒng)可利用內(nèi)存的限制。FFT圖像是“復(fù)數(shù)”數(shù)據(jù)類型，它占用了類似大小的字節(jié)圖像的8倍內(nèi)存?？焖俑道锶~變換：正向的FFT生成的圖像能顯示水平和垂直空間上的頻率成分。圖像的平均亮度值顯示在變換后圖像的中心。遠(yuǎn)離中心的像元代表圖像中增加的空間頻率成分。這一濾波能被設(shè)計(jì)為消除特殊的頻率成分，并能進(jìn)行逆向變換。感謝閱讀（1）打開一個(gè)TM圖像（2）在主菜單中，選擇Filters->FFTFiltering->ForwardFFT。在filter中選擇FFTfiltering，然后選擇forwardFFT進(jìn)行快速傅里葉變換。精品文檔放心下載!-（3）定義FFT濾波器在主菜單中，選擇Filters->FFTFiltering->FilterDefinition。CircularPass為低精品文檔放心下載通濾波，CircularCut為高通濾波器，在“Radius”框中輸入濾波半徑，50；感謝閱讀!-（4）方向FFT變換在主菜單中，選擇Filters->FFTFiltering->InvertFFT。謝謝閱讀選擇FFT變換后的圖像選擇FilterDefinition圖像!-低通濾波后的結(jié)果2.頻率域銳化先對(duì)影像進(jìn)行FFT變換（使用高通濾波），之后對(duì)得到的進(jìn)行InverseFFT變換進(jìn)而得到銳化處理的影響。高通濾波器可使信息源的高頻通過而對(duì)低頻加以抑制。由于抑制了反映灰度驟變的邊緣特征的低頻信息及包含在低頻中的孤立點(diǎn)精品文檔放心下載!-噪聲，所以高通濾波起了銳化圖像的處理作用。三．彩色增強(qiáng)偽彩色增強(qiáng)將亮度值等間隔分割分別賦予不同的色彩，合成處理的過程。在主圖像窗口，選擇overlay>DensitySlice。將出現(xiàn)#1DensitySlice對(duì)話框，在“DefinedDensitySliceRanges”下列有八個(gè)系統(tǒng)默認(rèn)范圍。在適當(dāng)?shù)奈谋究蛑休斎胨枰淖钚『妥畲笾担瑏砀淖兠芏确指畹姆秶?。如要重新設(shè)置數(shù)據(jù)范圍到初始值，點(diǎn)擊“Reset”。謝謝閱讀!-假彩色增強(qiáng)將不同波段的影像分別賦予不同的色彩，合成處理的過程。如分別賦予TM謝謝閱讀圖像1、2、3波段色彩R、G、B；從AvailableBandsList內(nèi)，選擇“RGBColor”切換按鈕。在序列中點(diǎn)擊所需要顯示的紅、綠和藍(lán)波段名。將波段名稱導(dǎo)入“R.G.B”后載入圖像得到合成的假彩色圖像。感謝閱讀!-321：真彩色合成，即3、2、1波段分別賦予紅、綠、藍(lán)色，則獲得自然彩色合成圖像，圖像的色彩與原地區(qū)或景物的實(shí)際色彩一致，適合于非遙感應(yīng)感謝閱讀!-用專業(yè)人員使用。432：標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成，即4、3、2波段分別賦予紅、綠、藍(lán)色，獲得圖像植被成紅色，由于突出表現(xiàn)了植被的特征，應(yīng)用十分的廣泛，而被稱為標(biāo)準(zhǔn)假彩色。謝謝閱讀舉例：衛(wèi)星遙感圖像示藍(lán)藻暴發(fā)情況我們先看一看藍(lán)藻爆發(fā)時(shí)遙感監(jiān)測(cè)機(jī)理。藍(lán)藻暴發(fā)時(shí)綠色的藻類生物體拌隨著白色的泡沫狀污染物聚集于水體表面，藍(lán)藻覆蓋區(qū)的光譜特征與周圍湖面有明顯差異。由于所含高葉綠素A的作用，藍(lán)藻區(qū)在LandsatTM2波段具有較高的反射率，在TM3波段反射率略降但仍比湖水高，在TM4波段反射率達(dá)到最大。因此，在TM4（紅）、3（綠）、2（藍(lán)）假彩色合成圖像上，藍(lán)藻區(qū)呈緋紅色，與周圍深藍(lán)色、藍(lán)黑色湖水有明顯區(qū)別。此外，藍(lán)藻暴發(fā)聚集受湖流、風(fēng)向的影響，呈條帶延伸，在TM圖像上呈條帶狀結(jié)構(gòu)和絮狀紋理，與周圍的湖水面也有明顯不同。謝謝閱讀451：信息量最豐富的組合，TM圖像的光波信息具有3～4維結(jié)構(gòu)，其物理含義相當(dāng)于亮度、綠度、熱度和濕度。在TM7個(gè)波段光譜圖像中，一般第5個(gè)波段包含的地物信息最豐富。3個(gè)可見光波段（即第1、2、3波段）之間，兩個(gè)中紅外波段（即第4、7波段）之間相關(guān)性很高，表明這些波段的信息中有相當(dāng)大的重復(fù)性或者冗余性。第4、6波段較特殊，尤其是第4波段與其他波段的相關(guān)性得很低，表明這個(gè)波段信息有很大的獨(dú)立性。計(jì)算各種組合的熵值的結(jié)果表明，由一個(gè)可見光波段、一個(gè)中紅外波段及第4波段組合而成的彩色合成圖像一般具有最豐富的地物信息，其中又常以4，5，3或4，5，1波段的組合為最佳。第7波段只是在探測(cè)森林火災(zāi)、巖礦蝕變帶及土壤粘土礦物類型等方面有特殊的作用。最佳波段組合選出后，要想得到最佳彩色合成圖像，還必須考慮賦色問題。人眼最敏感的顏色是綠色，其次是紅色、藍(lán)色。因此，應(yīng)將綠色賦予方差最大的波段。按此原則，采取4、5、3波段分別賦紅、綠、藍(lán)色合成的圖像，色彩反差明顯，層次豐富，而且各類地物的色彩顯示規(guī)律與常規(guī)合成片相似，符合過去常規(guī)片的目視判讀習(xí)慣。例如把4、5兩波段的賦色對(duì)調(diào)一下，即5、4、3分別賦予紅、綠、藍(lán)色，則獲得近似自然彩色合成圖像，適合于非遙感應(yīng)用專業(yè)人員使用。精品文檔放心下載741：波段組合圖像具有兼容中紅外、近紅外及可見光波段信息的優(yōu)勢(shì)，圖面色彩豐富，層次感好，具有極為豐富的地質(zhì)信息和地表環(huán)境信息；而且清晰度高，干擾信息少，地質(zhì)可解譯程度高，各種構(gòu)造形跡（褶皺及斷裂）顯示清楚，不同類型的巖石區(qū)邊界清晰，巖石地層單元的邊界、特殊巖性的展布以及火山機(jī)構(gòu)也顯示清楚。精品文檔放心下載742：1992年，完成了桂東南金銀礦成礦區(qū)遙感地質(zhì)綜合解譯，利用1：10萬TM7、4、2假彩色合成片進(jìn)行解譯，共解譯出線性構(gòu)造1615條，環(huán)形影像481處,并在總結(jié)了構(gòu)造蝕變巖型、石英脈型、火山巖型典型礦床的遙感精品文檔放心下載!-影像特征及成礦模式的基礎(chǔ)上，對(duì)全區(qū)進(jìn)廳成礦預(yù)測(cè)，圈定金銀A類成礦遠(yuǎn)景區(qū)2處，B類4處，C類5處。為該區(qū)優(yōu)選找礦靶區(qū)提供遙感依據(jù)。感謝閱讀743：我國利用美國的陸地衛(wèi)星專題制圖儀圖像成功地監(jiān)測(cè)了大興安嶺林火及災(zāi)后變化。這是因?yàn)門M7波段（2.08-2.35微米）對(duì)溫度變化敏感；TM4、TM3波段則分別屬于紅外光、紅光區(qū)，能反映植被的最佳波段，并有減少煙霧影響的功能；同時(shí)TM7、TM4、TM3（分別賦予紅、綠、藍(lán)色）的彩色合成圖的色調(diào)接近自然彩色，故可通過TM743彩色合成圖的分析來指揮林火蔓延與控制和災(zāi)后林木的恢復(fù)狀況。感謝閱讀754：對(duì)不同時(shí)期湖泊水位的變化，也可采用不同波段，如用陸地衛(wèi)星MSS7，MSS5，MSS4合成的標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像中的藍(lán)色、深藍(lán)色等不同層次的顏色得以區(qū)別。從而可用作分析湖泊水位變化的地理規(guī)律。感謝閱讀彩色變換在圖像處理中通常應(yīng)用的有兩種彩色坐標(biāo)系統(tǒng)。一種是由紅（R）、綠（G）、精品文檔放心下載藍(lán)（B）三原色構(gòu)成的彩色空間或坐標(biāo)系統(tǒng)，這是我們之前所講的彩色變化和增強(qiáng)處理的基礎(chǔ)；另一種是彩色空間是由色調(diào)（H）、飽和度（S）和明度（I）三個(gè)變量構(gòu)成的。精品文檔放心下載彩色系統(tǒng)變換主要是指這兩種坐標(biāo)系統(tǒng)之間的變換。具體操作如下：RGB向HSV的轉(zhuǎn)換：在主菜單中點(diǎn)擊Transforms->ColorTransforms（在做正變換的選項(xiàng)中有RGBtoHSV、RGBtoHLS和RGBtoHSV（USGSMunsell）三種方法，點(diǎn)擊RGBtoHSV。接著選擇已經(jīng)彩色合成好的遙感圖像，接著在彈出的對(duì)話框中選擇display1，出現(xiàn)RGBtoHSV（HLS、USGSMunsell）Parameters對(duì)話框，選擇保存路徑后，軟件就自動(dòng)完成了HSV變換。謝謝閱讀H(色度)!-S(飽和度)V(亮度)!-四．多圖像代數(shù)運(yùn)算BandMath功能提供了一個(gè)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(gè)用戶都有獨(dú)特的需求，因此該功能允許用戶自己定義處理算法，并將之應(yīng)用到打開的波段或整個(gè)圖像中，可以根據(jù)需要自定義簡(jiǎn)單或復(fù)雜的處理程序。精品文檔放心下載選擇BasicTools>BandMath.在“Enteranexpression”的文本框內(nèi)，輸入變量名和所需要的數(shù)學(xué)運(yùn)算符。變量名必須以字符“b”或“B”開頭，后面跟著5個(gè)以內(nèi)的數(shù)字字符。感謝閱讀差值法：選擇BasicTools>BandMath.在“Enteranexpression”的文本框內(nèi)輸入B1-B2，點(diǎn)擊addtolist,確定后定義B1，B2為波段b1,b2,感謝閱讀選擇memory后確定。!-2.比值法：選擇BasicTools>BandMath.在“Enteranexpression”的文本框內(nèi)輸入float(B2)/float(B3)，點(diǎn)擊addtolist,確定后定義B2，B3為波謝謝閱讀b2,b3,選擇memory后確定。!-3.混合運(yùn)算法：選擇BasicTools>BandMath.在“Enteranexpression”的文本框內(nèi)輸入float(B2)/float(B3)+B4，點(diǎn)擊addtolist,確定后定義B2，B3，B4為波段b2,b3,b4選擇memory后確定。精品文檔放心下載!-五．多光譜圖像變換主成分變換主成分分析（PCA）用多波段數(shù)據(jù)的一個(gè)線性變換，變換數(shù)據(jù)到一個(gè)新的坐精品文檔放心下載標(biāo)系統(tǒng)，以使數(shù)據(jù)的差異達(dá)到最大。這一技術(shù)對(duì)于增強(qiáng)信息含量、隔離噪聲、減少數(shù)據(jù)維數(shù)非常有用。由于多波段數(shù)據(jù)經(jīng)常是高度相關(guān)的，主成分變換尋找一個(gè)原點(diǎn)在數(shù)據(jù)均值的新的坐標(biāo)系統(tǒng)，通過坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)來使數(shù)據(jù)的方差達(dá)到最大，從而生成互不相關(guān)的輸出波段。感謝閱讀主成分（PC）波段是原始波譜波段的線性合成，它們之間是互不相關(guān)的?？梢杂?jì)算輸出主成分波段。第一主成分包含最大的數(shù)據(jù)方差百分比，第二主成分包含第二大的方差，以此類推，最后的主成分波段由于包含很小的方差（大多數(shù)由原始波譜的噪聲引起），因此顯示為噪聲。由于數(shù)據(jù)的不相關(guān)，主成分波段可以生成更多種顏色的彩色合成圖像。謝謝閱讀在ENVI主菜單中選擇Transforms->PrincipalComponents->ForwardPCRotation->ComputeNewStatisticsandRotate，選擇0112024.img作為輸入數(shù)據(jù)。出現(xiàn)如下ForwardPC感謝閱讀RotationParameters對(duì)話框：!-該對(duì)話框參數(shù)設(shè)置如下：“StatsX/YResizeFactor”文本框鍵入小于1的調(diào)整系數(shù)，對(duì)計(jì)算統(tǒng)計(jì)值的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次抽樣。鍵入一個(gè)小于1的調(diào)整系數(shù)，以提高統(tǒng)計(jì)計(jì)算的速度。例如，在統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)，用一個(gè)0.1的調(diào)整系數(shù)將只用到十分之一的像元。若需要，鍵入一個(gè)輸出統(tǒng)計(jì)文件名。點(diǎn)擊按鈕，選擇基本“CovarianceMatrix”感謝閱讀或“CorrelationMatrix”。計(jì)算主成分時(shí)，有代表性地要用到協(xié)方差矩陣。當(dāng)波段之間數(shù)據(jù)范圍差異較大時(shí)，要用到相關(guān)系數(shù)矩陣，并且需要標(biāo)準(zhǔn)化。謝謝閱讀選用“File”或“Memory”輸出。若選擇輸出到“File”，在標(biāo)有“EnterOutputFilename”的文本框里鍵入要輸出的文件名；或用“Choose”按鈕選擇一個(gè)輸出文件名。感謝閱讀從“OutputDataType”菜單里，選擇需要的輸出類型（字節(jié)型，整型，無符號(hào)整型，長整型，無符號(hào)長整型，浮點(diǎn)型，雙精度型）。精品文檔放心下載用下列選項(xiàng)，選擇輸出PC波段數(shù)。限定輸出PC波段數(shù)，鍵入需要的數(shù)字，或用“NumberofOutputPCBands”標(biāo)簽附近的按鈕確定輸出的PC波段數(shù)。默認(rèn)的輸出波段數(shù)等于輸入的波段數(shù)。謝謝閱讀通過檢查特征值，選擇輸出的PC波段數(shù)。A點(diǎn)擊“SelectSubsetfromEigenvalues”標(biāo)簽附近的按鈕，選擇“YES”。精品文檔放心下載特征值將被計(jì)算，出現(xiàn)SelectOutputPCBands對(duì)話框，列表顯示著每一個(gè)波段和其相應(yīng)的特征值。同時(shí)也為所有波段顯示出每個(gè)波段中包含的數(shù)據(jù)變化的累積百分比。謝謝閱讀!-B在“NumberofOutputPCBands”文本框里，鍵入一個(gè)數(shù)字或點(diǎn)擊按鈕，確定輸出的波段數(shù)。特征值大的PC波段包含最大量的數(shù)據(jù)差異。較小的特征值包含較少的數(shù)據(jù)信息和較多的噪聲。有時(shí)，為存儲(chǔ)磁盤空間，最好僅僅輸出特征值大的那些波段。感謝閱讀C在SelectOutputPCBands對(duì)話框里，點(diǎn)擊“OK”。精品文檔放心下載選擇Memory輸出，其他的默認(rèn)，輸出7個(gè)主成分波段，自動(dòng)加載到波段中同時(shí)出現(xiàn)一個(gè)主成分特征值的plot圖：精品文檔放心下載在該對(duì)話框中選擇Edit>DataValues，查看各成分的特征值的大?。壕肺臋n放心下載!-特征值反映了各主成分所占信息量的大小，從上到下逐漸減少，表明各波段信息量逐漸減少，可以據(jù)此計(jì)算各成分信息量占總信息量的百分比，例如，從上面數(shù)據(jù)可以得知，PC1圖像所占的信息量為740.9951/（740.9951+178.3992+29.4076+21.9403+7.6024+2.1608+0.7218）×100%=75.52%。精品文