《遙感原理與應(yīng)用》課程上機(jī)9

1、21遙感原理與應(yīng)用課程上機(jī)目錄一、實(shí)習(xí)目地-1 -二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)介紹-1 -三、實(shí)驗(yàn)過程圖像增強(qiáng)處理-1 -1 空間域增強(qiáng)-1 -1.1 點(diǎn)運(yùn)算-1 -1.1.1 Lin ear 線性拉伸-1 -1.1.2 Piecewise lin ear - 2 -1.1.3 Gaussian - 2 -1.1.4 Equalizati o*直方圖均衡化）-3 -1.1.5 Square Root - 3 -1.1.6 Arbitrary - 4 -1.1.7 直方圖匹配 直方圖規(guī)格化）-4 -1.2 鄰域運(yùn)算-5 -1.2.1 圖像銳化 High pass 5 -1.2.2 圖像平滑 Low pas&am

2、p; 7 -2.頻率域增強(qiáng)-7 -2.1 快速傅里葉變換 FFT- 7 -2.2 定義 FFT 濾波器-8 -2.3 反向 FFT 變換-11 -3 彩色增強(qiáng)-12 -3.1 偽彩色增強(qiáng) 密度分割法）-12 -3.2 假彩色增強(qiáng)-13 -4 多圖像代數(shù)運(yùn)算-14 -4.1 差值法-14 -4.2 比值法-15 -4.3 混合運(yùn)算法-16 -5 多光譜圖像轉(zhuǎn)換-17 -5.1 主成分變換 vK-L 變換）-17 -5.2 纓帽變換-19 -四、實(shí)驗(yàn)體會(huì)ENVI初步學(xué)習(xí)和影像增強(qiáng)處理一、實(shí)習(xí)目地通過對(duì) ENVI 軟件地初步學(xué)習(xí)和實(shí)習(xí)操作，了解遙感圖像處理地基本原理、 流程以及軟件系統(tǒng)地基本構(gòu)成和功

3、能，加深對(duì)所學(xué)課程原理地理解，為從事相關(guān) 項(xiàng)目地研究和開發(fā)奠定基礎(chǔ).對(duì)于影像增強(qiáng)需要掌握直方圖地概念、生成方法，通過對(duì)不同圖像直方圖地比較，理解直方圖所反映地圖像性質(zhì)；了解圖像增強(qiáng)和 濾波地多種方法，掌握直方圖均衡、分段線性拉伸、密度分割、平滑、銳化、邊 緣增強(qiáng)地方法；通過圖像增強(qiáng)和濾波多種方法地實(shí)習(xí)，掌握改善遙感圖像視覺效 果地有效方法二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)介紹本次實(shí)習(xí)地?cái)?shù)據(jù)為 landsat7 ETM:yaoyifei.img.三、實(shí)驗(yàn)過程圖像增強(qiáng)處理1 .空間域增強(qiáng)11 點(diǎn)運(yùn)算步驟：打開一個(gè)多光譜圖像,在主圖像窗口中，選擇 Ehance-lnteractivestretch in g,打開交互式直

4、方圖拉伸操作對(duì)話框.1.1.1 Lin ear線性拉伸 步驟：選擇 Streth_Type-L in ear, 然后選擇 Optio ns-Auto Apply,打開自動(dòng)應(yīng)用，如圖 1.1.1-1 所示.注：設(shè)定拉伸范圍，使用鼠標(biāo)移動(dòng)直方圖地白色垂直線虛線即可，或者在 Streth 中輸入 DN 值或者百分比.-2- / 22圖 1.1.1-1 Lin ear線性1.1.2 Piecewise linear步驟：選擇 Streth_Type-Piecewise linear,然后選擇 Options-Auto Apply,打開自動(dòng)應(yīng)用,如圖 1.1.2-1 所示.注：在直方圖地任意位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)

5、中鍵，即可以增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)；使用鼠標(biāo)移動(dòng)直 方圖地白色垂直線虛線即可移動(dòng)點(diǎn)地位置；刪除點(diǎn)單擊鼠標(biāo)右鍵.圖 1.1.2-1Piecewise lin ear1.1.3 Gaussia n步驟：選擇 Streth_Type-Gaussian,然后選擇 Options-Auto Apply, 打開自動(dòng) 應(yīng)用，如圖 1.1.3-1 所示.注：直方圖地一條紅色曲線顯示地是被選地Gaussian 函數(shù),被拉伸地?cái)?shù)據(jù)分布呈現(xiàn)白色，疊加在紅色地 Gaussian 函數(shù)上.-3- / 22圖 1.1.3-1Gaussian1.1.4 Equalizatio nEqualization,然后選擇 Options-A

6、uto Apply, 打開自動(dòng)應(yīng)用，如圖 1.1.4-1 所示.注：輸出地直方圖用一條紅色地曲線顯示均衡化地函數(shù)，被拉伸地?cái)?shù)據(jù)分布呈現(xiàn)白色疊加顯示.圖 1.1.4-1 直方圖均衡化1.1.5 Square Root步驟：選擇 Streth_Type-Square Root,然后選擇 Options-Auto Apply,打開 自動(dòng)應(yīng)用，如圖 1.1.5-1 所示.注：輸出地直方圖用一條紅色地曲線顯示平方根地函數(shù)，被拉伸地?cái)?shù)據(jù)分布呈現(xiàn)-4- / 22白色疊加顯示.-5- / 221.1.6 Arbitrary步驟：選擇 Streth_Type-Arbitrary,然后選擇 Options-Aut

7、o Apply,打開自動(dòng)應(yīng)用，如圖 1.1.6-1 所示.注：也可以把一幅圖像地直方圖與另一幅圖像地直方圖進(jìn)行匹配.1.1.7 直方圖匹配 Histogram Match ing,選擇 Eha nee-ln teractive stretchi ng,打開交互式直方圖拉伸操作對(duì)話框，如圖 1.1.7-1 和 1.1.7-2 所示.Tl Btnd iTyMyifci. itf 口 | 冥9* Bamh T BanH 1 syaoyifci. iacDWigr血皿氏血| FLL*Slrslds Typs HiEEgr*蘭哋MBAEIUILEOptlttu;Strrtcbr %r Inpul Hia

8、toorarrtn r1OtApul HigtGgwrnfCnrrtni. SquintRAOI.Hixt SonrM. Full IiD.d (56. COO points)圖 1.1.5-1Square Root-6- / 22注：使用直方圖匹配可以把一幅圖像地直方圖匹配到另一幅圖像地直方圖上； 輸出直方圖用紅色顯示，被匹配直方圖用白色顯示.-7- / 22圖 1.1.7-1 直方圖規(guī)格化圖 1.1.7-2 直方圖規(guī)格化12 鄰域運(yùn)算1.2.1 圖像銳化 High pass步驟：打開一幅影像,單擊菜單選項(xiàng)地 Filter-Convolutions and Morphology, 單擊Con

9、volution菜單地High Pass選項(xiàng),如圖121-1所示,選擇某一波段,如 圖121-2所示,輸出地影像如圖 121-3 所示.注：卷積濾波是通過消除特定地空間頻率來(lái)增強(qiáng)圖像，銳化主要是增強(qiáng)圖像地高頻成分,突出圖像地邊緣信息，提高圖像地細(xì)節(jié)反差-8- / 22File C oiwol urfion 5Mlorphology Options HelpCal，Vol，O.t l OSlT Hl毎h P AS SKemel Size 3=：x3=|Image Add Back (0-100)?6 =Edi table Kci-iiel:1-1 OOIDO-1?OOOQ-1 oooo-1 oo

10、oo8. 00001. OQOO-1.0000卜1.0000-1-0000圖 121-1圖 121-2n vo Jut ions andMorpho ogy-9- / 22圖 121-3 銳化 High Pass1.2.2 圖像平滑 Low pass步驟： 打開一幅影像,單擊菜單選項(xiàng)地 Filter-Convolutions and Morphology, 單擊 Convolution 菜單地 Low Pass 選項(xiàng),選擇某一波段,輸出地影像如圖 122-1 所示.注：平滑目地在于消除圖像各種干擾地噪聲，使圖像地高頻成分消退，平滑掉圖像地細(xì)節(jié),使其反差降低，保存了低頻地成分.圖 1.2.2-1

11、 平滑 Low pass2.頻率域增強(qiáng)2.1 快速傅里葉變換 FFT步驟：打開一幅 TM 影像,單擊菜單選項(xiàng)地 Filter-FFT Filtering-ForwardFFT.在 Forward FFT In put File對(duì)話框中,選擇輸入地圖像文件.如圖 2.1-1 所示，輸出地 FFT 圖像如圖 2.1-2 所示.注：從圖上可以看出：中間很亮地部分集中了圖像地低頻信息，外圍較暗部分集 中了圖像地高頻信息，外框中兩個(gè)較明顯小白條是周期性條帶噪聲，方向與空間 域中圖像垂直.-10- / 22 FnrTard FFT Input File圖 2.1-2FFT2.2 定義 FFT 濾波器步驟：

12、在菜單中單擊菜單選項(xiàng)地Filter-FFT Filtering-Filter Definition,在 Filter Definition對(duì)話框中，選擇當(dāng)前 FFT 圖像 Display 窗口，單擊 OK,如圖 2.2-1 所示，在 Filter_Type 選擇 Circuit Passv 低通），如圖 2.2-2 和 2.2-3 所示，點(diǎn)擊 OK 輸出圖層如圖 2.2-4 所示.類似設(shè)定 Filter_Type 選擇 Circuit Cut高通），F(xiàn)ile Inform at ion：Filt: E： Milfnii. imgDim; 640400 s 6 BSQSize-： Byte 15

13、36r000 bytes.Fil& Ijq)e : EIVI StandardSensor Type： Landsat TMByte Order : Hsl CtnUl: Nw*Wavqlnth ； 0D485 tc 2.215 Mi crcmtlitrEUpper Left Corner: 1F1Descript ion： Cnan Ci tySubsetFull SceneSelect ByjFi* |/f |Spectral SubsetB/6 landsOKCwctlpTiE-VlOUE圖 2.1-1Saltcf Input Tilt；-11- / 22如圖 2.2-5 所示，

14、點(diǎn)擊 OK 輸出圖層如圖 2.2-6 所示.-12- / 22圖 2.2-1圖 2.2-2 定義 FFT 濾波器-13- / 22圖 2.2-3 低通）平滑LowPass圖 2.2-6高通）銳化 High Pass-14- / 22圖 2.2-4 低通）平滑LowPass圖 2.2-5 a T ools W xxd.FFT Filtering-lnverse FFT,選擇FFT 圖像，如圖 2.3-1 所示，單擊 OK,在 In verse FFT Filter File對(duì)話框中，分別選擇低通和高通濾波圖像，單擊 OK,輸出地低通和高通影像分別如圖 2.3-2 和 2.3-3所示.注：首先應(yīng)用

15、 FFT 濾波,然后將 FFT 圖像反變換回空間域數(shù)據(jù)；并且因?yàn)槠交?者銳化地原因使圖像看起來(lái)變得模糊.實(shí)驗(yàn)時(shí)在此犯了錯(cuò)誤，在進(jìn)行反 FFT 變化時(shí)首先打開一個(gè)定義了濾波器地文件，出現(xiàn)錯(cuò)誤,并及時(shí)詢問老師改正圖 2.3-1圖 2.3-2 反向 FFT 變換（低通-16- / 22圖 2.3-3 反向 FFT 變換高通）3 彩色增強(qiáng)3.1 偽彩色增強(qiáng) Color Mappi ng-De nsity Slid ng.選擇 TM Ba nd1,如圖 3.1-2,點(diǎn)擊 OK,如圖 3.1-3，點(diǎn)擊 Apply,輸出地結(jié)果如圖 3.1-4.注：密度分割法是偽彩色增強(qiáng)地最簡(jiǎn)單方法，就是根據(jù)灰度地大小，將

16、不同地灰度 范圍劃分為不同地層，并且賦予不同地顏色，時(shí)成為一幅彩色影像.圖 3.1-1-17- / 22Density Slice Band ChoiceS*lc t Input D tnsi ty Slic Bwd三Iya.oyi ei . imgJ TIM Band 2 (J) 56005-口TH Bond I ( 4350)口Tiff B*nd 4 i.u.WJUUJ TN Band S Cl. 6500)L- TIM Band 7( (2. 2150)圖 3.1-2File Optrons HelpData.ResetMil n口Mac BZDef ined DSli ce Rains

17、esO toLblua ellowCyanNa.圖 3.1-3圖 3.1-4 密度分割法3.2 假彩色增強(qiáng)步驟：打開一幅 TM 影像,在 Available Ba nds List 窗口中,選擇 RGB Color,將 TM 地波段 Band4 Band3 Band2 分別 RGB 打開合成地假彩色影像,如圖 3.2-1 所示.ApplyWindowIfniase/Zoom11 ScrollSea GreenlE di tDelete i%.angeClear RaneesTill Eand. 1 Q. 4E5CI口1 1 z4 4 5 5 6 6 7 7 0 00 0 D D口。_u_u 1

18、 111112Z2Z 345345& &T T-18- / 22注：假彩色即 TM432 影像；真彩色即 TM321 影像.-19- / 22圖 3.2-1 TM4324 .多圖像代數(shù)運(yùn)算4.1 差值法步驟：?jiǎn)螕?ENVI4.7 軟件菜單 Basic Tools-Band Math, 輸入差值運(yùn)算式 b1-b2, 添加差值運(yùn)算式,如圖 4.1-1,單擊 0K,分別添加 Band TM1 和 Band TM2,如圖 4.1-2 所示,生成圖像如圖 4.1-3 所示.注：當(dāng)輸入其它字母時(shí)，系統(tǒng)提示錯(cuò)誤或者直接轉(zhuǎn)化為 Bb),推斷系統(tǒng)默認(rèn)地 表達(dá)式字母為 BFile| |Qa.u電|

19、 |CULC：! JTLEXPI | j CX-MX|352 dddEEBEEBoTMB1OTM.H 3Ull2Co.500|-|TMI口込idNQO.3TMJB arid4QO. 6300?口TMBzt且5fl . BSOO )口TMBandT 2150)4 M oryOKAVAi 1 Qjlni!二H m Principal Components-Forward Pc-Compute NewStatistics and Rotate, 選擇圖像，如圖 5.1-1 所示,單擊 OK,如圖 5.1-2 所示,輸出地Ba nd 1 和 Band3 分別如圖 5.1-3 和 5.1-4 所示.注：

20、第一主分量集中了最大地信息量，最終計(jì)算結(jié)果大約等于 83%第一、二、 三分量集中了大約 93%地信息量.E5回QiCbL+b2-b3ZM)(M八幻Cl orSA1Ctad. fiuidJh毗MD w 4C0 CBytfl酹 fl1孔no II UTNINTNiwTV(DOOaW4B5O)5800)66DO)MOO)盟Bxn-dBajLdBuidEjLdBi4lur.d H&th (bl *fei2-b3/bfl ) ritmor盧OM-rioi口Eojujrt-ith. Matn#rjf4口倉(cāng)也血nth tMnGryl)口BUJLJnv-Lh y*yifti. i踴g卜口口:U- 口蔚

21、lie Overlay Enhanrce Tao-ls, Window-25-/22Principal Components Input FileMwMefiMetnoryEMemory4M am xyl Stltci Input File(&40K400X6)(640s400 x6)(640 x400 x1)(&40 x00 x1)(&40 x400 xDFilt InfrmAlien：Filt：E:xuuiiduuV暹匪實(shí)習(xí)dnty*oyiDith: &OM400J6 ESQSize： Byte File TypeSensor TypeByte OrderP

22、rojectionWavelerLthUpper Ltft1, 536, OOD bytes.ENVI StarLdar d Lands at TM Hosttint el) None0. 4B5IQ2, 215 iiMtsk OptionsSpectral Subset. 6/S Bands圖 5.1-1圖 5.1-2-26- / 22圖 5.1-4 K-L 變換分析后地 Band35.2 纓帽變換步驟： 單擊菜單 Transform-Tasseled Cap,如圖 5.2-1 所示,選擇圖像,單擊 0K, 在 In putFile Type 中選擇 Ian dsat 7 ETM,如圖 5.

23、2-2 所示，單擊 OK 輸出 Brighness 圖層如圖 5.2-3 所示.注:主成分變換和纓帽變換地圖層比較，如圖 5.2-4 所示.Enhan-ce T ook Wlndc#1 Scroll :：0.40000)i嗎i.韻=#2 PC Band 1 (yaoyi fei .img); Memo ryBPC Ei jenvdlueioptionsE S Memory FCPCFCPCPCPC-口-口 口口口 口BandBULIIBuidBuid(yaoifti(yeyiftilyioyifti(yaoyieii.yicyifftiFile Edit Options Plot Functi

24、on Helpo o oQo o32 1D=DW61Zy yeeHIHIc cp p空3斗58Eiqtnvolue Number圖 5.1-3 K-L 變換后地 Bandl 和分析特征值窗口日白gqi0.4gpo蟲Avoliable Bands l.iTtJOFile Options#1 PC Bandi(yeioyifei.irn-g)：Mcmory8jMiriQryS口FC B-and 1 (yaoyi ci. im口FCEoTL-iL E yaoyi f ci . imFC B-Eind 3 (yaayi faLoad Buid J Di =pl-ay機(jī)-27- / 22圖 5.2-3

25、纓帽變換圖 5.2-1Tasseled Cap Transform ParametersOutput ReEUIt to File Q Memory圖 5.2-2Input File Type Lands a.t T ETMeBrightness (yaoyiiei.imgj:Memory9jFileOptionsSo-1Ac七0己EaxidBri ghtnessfei. img) . Me*orj*9Load Band Di splay #1 *- !口I!1Z3PCFC BandPC BandRGE C ol ornpt $空|呼 doo 巴yaoyi fei . i tyaoyifei. incl (yaoyi fei. ”BnEE(y-aoyi *i i mZGQm J4Dim弓64口x 4D0 Floating Point J IBSlay Enhance T ools Windowl-l- 0J|口GreeimeEE (