影像數(shù)據(jù)處理

1、中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心影像數(shù)據(jù)處理 中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 2講解內(nèi)容n 影像的配準(zhǔn)操作影像的配準(zhǔn)操作n 影像基本處理和分割影像基本處理和分割n 影像拼接影像拼接n 影像入庫和管理影像入庫和管理n 影像數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換影像數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 3一.影像的配準(zhǔn)基本原理地理配準(zhǔn)的基本過程地理配準(zhǔn)的基本過程是在柵格圖像中選取一定數(shù)據(jù)的是在柵格圖像中選取一定數(shù)據(jù)的控制點(diǎn)控制點(diǎn)，將它們的坐標(biāo)指定為矢量數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的，將它們的坐標(biāo)指定為矢量數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的

2、坐標(biāo)（在空間數(shù)據(jù)中，這些點(diǎn)的坐標(biāo)是已知的，坐坐標(biāo)（在空間數(shù)據(jù)中，這些點(diǎn)的坐標(biāo)是已知的，坐標(biāo)系統(tǒng)為地圖坐標(biāo)系）標(biāo)系統(tǒng)為地圖坐標(biāo)系）配準(zhǔn)中我們需要知道一些特殊點(diǎn)的坐標(biāo)，即控制點(diǎn)。配準(zhǔn)中我們需要知道一些特殊點(diǎn)的坐標(biāo)，即控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)的選取：控制點(diǎn)可以是經(jīng)緯控制點(diǎn)的選?。嚎刂泣c(diǎn)可以是經(jīng)緯 線網(wǎng)格的交點(diǎn)、公線網(wǎng)格的交點(diǎn)、公里網(wǎng)格的交點(diǎn)或者一些典型地物的坐標(biāo)。里網(wǎng)格的交點(diǎn)或者一些典型地物的坐標(biāo)。控制點(diǎn)的坐標(biāo)：如果我們知道這些點(diǎn)在我們矢量坐標(biāo)控制點(diǎn)的坐標(biāo)：如果我們知道這些點(diǎn)在我們矢量坐標(biāo)系內(nèi)坐標(biāo)，系內(nèi)坐標(biāo)， 則直接輸入控制點(diǎn)的坐標(biāo)值則直接輸入控制點(diǎn)的坐標(biāo)值; ;如果不知道它們的坐標(biāo)，則可以采用間接方法獲取如

3、果不知道它們的坐標(biāo)，則可以采用間接方法獲取從矢量數(shù)據(jù)中選取。從矢量數(shù)據(jù)中選取。 中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 4選取控制點(diǎn)控制點(diǎn)的數(shù)目取決于 你打算使用哪一種數(shù)學(xué)方法來實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換. 但是，過多的控制點(diǎn)并不一定能夠保證高精度的配準(zhǔn) 。要盡可能使控制點(diǎn)均勻分布于整個(gè)格格圖像，而不是只在圖像的某個(gè)較小區(qū)域選擇控制點(diǎn)，。最少三個(gè)點(diǎn)。通常,先在圖像的四個(gè)角選擇4個(gè)控制點(diǎn)，然后在中間的位置有規(guī)律地選擇一些控制點(diǎn)能得到較好的效果。 重點(diǎn)影像坐標(biāo)和地圖坐標(biāo)系不同重點(diǎn)影像坐標(biāo)和地圖坐標(biāo)系不同數(shù)據(jù)：3pzppp.jpg中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)

4、研究所教育中心Page 5配準(zhǔn)要求為平面1、打開ArcMap，增加地理配準(zhǔn)工具條 2、打開影像圖ppp.jpg 找控制點(diǎn)，這里去圖框的三個(gè)點(diǎn)（先配對(duì)角）126, 52 -左上（500000，5763444.76497728）126.25，51.833333333 -右下（517233.466983948，5744929.71472506）126, 51.833333333 左下(500000, 5744900.15479306)3、加載影像，左鍵點(diǎn)擊影像左下點(diǎn)，右鍵輸入對(duì)應(yīng)控制點(diǎn),輸入對(duì)角，再是左上，最后更新配準(zhǔn)，4 4、更新影像坐標(biāo)系統(tǒng)和地圖一致，需要投影變換的就投影，、更新影像坐標(biāo)系統(tǒng)和地

5、圖一致，需要投影變換的就投影，操作：操作：10/10/配準(zhǔn)過程配準(zhǔn)過程.exe中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 6配準(zhǔn)后文件分析ppp.jgw是配準(zhǔn)文件 RRD是金子塔信息AUX，是一個(gè)用來保存柵格文件自身不能保存的輔助信息的文件，它與柵格文件一起存在同一目錄中，文件名與柵格文件一致。Jgw內(nèi)容含義:0.00012406834121720073 X-Scale(一個(gè)像元的每一個(gè)刪格點(diǎn)多少米) -7.9083546378922614e-007 X方向旋轉(zhuǎn)角-1.0831794831270474e-006 Y方向旋轉(zhuǎn)角度-7.7157884865725716

6、e-005 Y-Scale(一個(gè)像元的每一個(gè)刪格點(diǎn)多少米) 125.98443126748765 左上角X坐標(biāo)52.016893994951666 左上角Y坐標(biāo)中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 7手工配置寫jgw已知影像的寬度w,高度h，矩形配置范圍為最?。簒1,y1,最大：x2,y2 Jgw文件內(nèi)容：(X2-x1)/w 第一行00(Y1-y2)/h 是負(fù)值X1y2中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 8二.影像基本處理和分割基本處理n Flip（翻轉(zhuǎn)）n Mirror（左右翻轉(zhuǎn),鏡像）n Rescale（重設(shè)比例）n

7、 Rotate（旋轉(zhuǎn)）n Shift（平移）n Warp（扭曲）1.投影柵格中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 9Flip（翻轉(zhuǎn)） 數(shù)據(jù)格式可以自己輸出tif，img，grid（無擴(kuò)展名），會(huì)輸出4個(gè)文件，第一個(gè)是主文件，其他只有一個(gè)波段，多波段，又叫多光譜，是指對(duì)地物輻射中多個(gè)單波段的攝取。得到的影象數(shù)據(jù)中會(huì)有多個(gè)波段的光譜信息。對(duì)各個(gè)不同的波段分別賦予RGB顏色將得到彩色影象 數(shù)據(jù)：3clipg-48-111-14.jpg中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 10結(jié)果中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)

8、研究所教育中心Page 11Mirror（左右翻轉(zhuǎn)，鏡像）中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 12Rescale（放大縮?。┮宰笙陆菫槠鹗键c(diǎn)左下角為起始點(diǎn)，進(jìn)行放縮，系數(shù)大于1是放大，小于1縮小中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 13Rotate（旋轉(zhuǎn)）以度為單位順時(shí)針中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 14Shift（平移）中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 15Warp（扭曲） 按照對(duì)應(yīng)控制的點(diǎn)關(guān)系，進(jìn)行變形，只有一個(gè)控制點(diǎn)就是平移，可以用

9、于配準(zhǔn)等原始點(diǎn)：0,0 2545.00,-1873后來的632549.661363,2762186.585641638735.131629,2762066.197329632549.523511,2757508.067476數(shù)據(jù):3warpg48.jpg中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 16影像的投影變換 影像的投影變換，理論上使用Project Raster，目前9.3有Bug,方法是在arcmap加載數(shù)據(jù)，設(shè)置地圖窗口的坐標(biāo)系統(tǒng)，后右鍵轉(zhuǎn)出， 在ArcCatalog中定義坐標(biāo)系(對(duì)grid格式的Krasovsky_1940_Transverse_Me

10、rcator文件無法定義，方法是轉(zhuǎn)為其他格式） 操作見：3影像投影.exe中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 17影像分割影像切割有以下方法：n Extract by Mask（按掩膜提?。﹏ Extract by Points（用點(diǎn)提取）n Extract by Polygon（多邊形提取)n Extract by Circle（按圓形區(qū)域提取)n Extract by Rectangle(用矩形提取) 矩形切割n Data Management Tools-Clip 矩形切割5-6都是矩形，要輸入矩形范圍2-3需要輸入點(diǎn)的坐標(biāo)4是Circle，要輸入圓

11、心（x，y）和半徑Inside是內(nèi)部 ，outside是外部中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 18按掩膜提取-Extract by Mask 是多邊形切割，可以按一個(gè)已有矢量和影像的范圍切割影像 矢量圖范圍切割，輸出格式由文件擴(kuò)展名指定，tif，img，沒有擴(kuò)展名是grid使用數(shù)據(jù):3clipclip.shp中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 19分幅，分鄉(xiāng)鎮(zhèn)的影像切割工具在3clip影像切割，數(shù)據(jù)也在那個(gè)下面中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 20三.影像拼接影像拼接以下幾種方

12、法 Data Management Tools-Rastern 鑲嵌(Mosaic)n 鑲嵌至新柵格(Mosaic To New Raster)是調(diào)用Mosaicn 工作空間轉(zhuǎn)柵格數(shù)據(jù)集工作空間轉(zhuǎn)柵格數(shù)據(jù)集1.柵格目錄轉(zhuǎn)柵格數(shù)據(jù)集中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 21Mosaic 將一個(gè)影像合并到Target Raster Mosaic Method （optional）。是結(jié)果中，重疊部分（overlapping area）的顏色怎么判斷，F(xiàn)IRST重疊部分和順序在上的圖層一致；LAST重疊部分和順序在下的圖層一致 MEAN兩個(gè)圖層的平均值；MINIM

13、UM兩個(gè)圖層中去小值；MAXIMUM兩個(gè)圖層中取大值。在這里，其實(shí)最有用的還是FIRST和LAST，MEAN出來的效果，重疊部分類似于蓋了一層紗，由于0代表黑色，255代表白色，故MINIMUM的結(jié)果重疊部分偏暗，而MAXIMUM的結(jié)果重疊部分偏亮 輸入幾個(gè)影像類型可以不一樣中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 22Mosaic To New Raster(鑲嵌至新柵格) 是將一個(gè)影像合并成一個(gè)新的影像 Raster dataset name with extension。這里可以寫輸出文件的文件名了，帶后綴名的。只支持ERDAS IMAGEING（*.im

14、g），GRID（無后綴名無后綴名），TIFF（*.tif）三種格式， arcgis9.3支持.jpg,png Number of bands（optional）。輸出的是彩色的，所以用的所以用的3 3，單色是1； 中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 23五、影像入庫和管理（中級(jí)） Arcgis的影像入庫，只能保存在geodatabase中有兩種方式n 柵格數(shù)據(jù)集是一個(gè)（多個(gè)）影像或則一個(gè)（多個(gè)）柵格數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)物理合并一個(gè)，數(shù)據(jù)更新需要整個(gè)更新，一般不推薦數(shù)據(jù)管理方式n 柵格目錄，可以存放一個(gè)或則多個(gè)影像或影像或柵格數(shù)據(jù)集，并（按坐標(biāo)）自動(dòng)拼接在一起，數(shù)據(jù)

15、更新只需要其中的部分，一般推薦數(shù)據(jù)管理方式，一個(gè)中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 24新建柵格數(shù)據(jù)集 在Geodatabase中右鍵柵格數(shù)據(jù)集，bands 3bands 3為為彩色，彩色，1 1為單色為單色中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 25柵格數(shù)據(jù)集裝入影像在對(duì)應(yīng)Raster Dataset右鍵，可以裝入一個(gè)和多個(gè)，最后融合成一個(gè)圖像，（相當(dāng)于mosaic）,對(duì)于已有的數(shù)據(jù)Raster Dataset，也可以在增加，把最終的融合成一個(gè)數(shù)據(jù)：3splitg2.img,g1,img中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中

16、國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 26新建柵格目錄 在geodatabase中右鍵，可以將多個(gè)raster放在一起，下面的柵格管理類型raster mangement raster mangement typetype十分重要。中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 27Raster Catalog柵格目錄裝入影像 和柵格數(shù)據(jù)集Raster Dataset，一樣都是通過右鍵Load加載 ，柵格目錄Raster Catalog 只是把數(shù)據(jù)按坐標(biāo)位置放在一起， 不做融合處理，所以單個(gè)band段，多波段一起存放，而Raster Dataset要么是3波段,要么

17、是單波段，只能選擇其中之一。數(shù)據(jù)：3splitg2.img,g1,img中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 28新建Raster Catalog 參數(shù)說明Managed是將影像也放入數(shù)據(jù)庫Unmanaged不將影像也放入數(shù)據(jù)庫，只建立一個(gè)索引中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 29柵格目錄中數(shù)據(jù)編輯和矢量數(shù)據(jù)一樣開始編輯，添加對(duì)象，綁定影像對(duì)象，或則刪除對(duì)象中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 30柵格目錄導(dǎo)出和融合圖層右鍵中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育

18、中心Page 315、影像數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換nArcGIS支持的影像格式n各種影像數(shù)據(jù)格式介紹n轉(zhuǎn)換方法中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 325.1ArcGIS支持的影像格式ArcGIS支持IMG,TIFF,GRID,JPEG,JP2,BMP,GIF,PNGIMG,TIFF,GRID,JPEG,JP2,BMP,GIF,PNG等格式等格式中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所教育中心Page 335.2各種影像數(shù)據(jù)格式介紹BMPBMP格式是最簡單，基本就是圖像點(diǎn)陣的內(nèi)存拷貝。沒有任何壓縮，也無法表示格外的數(shù)據(jù)。 缺點(diǎn)占用的空間大。GIFGIF和和PNGPNG都是索引色彩, 不直接描述象素的顏色, 只是說這個(gè)點(diǎn)是幾號(hào)顏色, 另外有個(gè)索引表（調(diào)色板）給出顏色號(hào)對(duì)應(yīng)的RGB顏色。有簡單的壓縮算法，但這種壓縮僅對(duì)于連續(xù)色彩的象素（例如大塊色塊的圖形）才有效。JPGJPG是有損壓縮, 利用人眼對(duì)高頻細(xì)節(jié)分辨不是很敏感的特性, 將數(shù)據(jù)量減少，它的壓縮率是可以調(diào)節(jié)的，對(duì)于提供的紙制地圖打印資料，電子的最基本，可