LandsatTM影像處理最流程

1、. 一. 界面系統(tǒng)介紹1. 主菜單：菜單項(xiàng)，F(xiàn)ile、Basic Tool、Classification、Tranform、Spectral實(shí)習(xí)所涉及的粗略介紹2. Help 工具的使用3. 主菜單設(shè)置preferences：存設(shè)置二. 文件的存取與顯示1圖像顯示由一組三個(gè)不同的圖像窗口組成：主圖像窗口、滾動(dòng)窗口、縮放窗口。1主圖像Image窗口：400*400 100顯示全分辨率顯示scroll的方框，可交互式分析、查詢信息。主圖像窗口的功能菜單：在主圖像窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，切換隱藏子菜單的開(kāi)啟和關(guān)閉。該 Functions 菜單控制所有的ENVI交互顯示功能，這包括：圖像和動(dòng)態(tài)覆蓋；空間和波

2、譜剖面圖；比照度拉伸；彩色制圖；諸如ROI的限定、光標(biāo)位置和值、散點(diǎn)圖和外表圖等交互特征；諸如注記、網(wǎng)格、圖像等值線和矢量層等的覆蓋疊置；動(dòng)畫(huà)以及顯示特征。2滾動(dòng)Scroll窗口：全局，重采樣(降低分辨率)顯示一幅圖像。只有要顯示的圖像比主圖像窗口能顯示的圖象大時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)滾動(dòng)窗口。滾動(dòng)窗口位置和大小最初在envi.cfg 文件中被設(shè)置并且可以被修改。3縮放Zoom窗口：200*200顯示image的方框?？s放系數(shù)用戶自定義出現(xiàn)在窗口標(biāo)題欄的括號(hào)中。2圖像的頭文件資料的獲取和編輯ENVI：FileEdit ENVI Header，選擇相應(yīng)的文件。從 Header Info 對(duì)話框里，你可以點(diǎn)擊

3、 Edit Attributes 下拉菜單中的選項(xiàng)，調(diào)用編輯特定文件頭參數(shù)的獨(dú)立對(duì)話框。這些參數(shù)包括波段名、波長(zhǎng)、地圖信息等。3圖像的存取File Open Image File. 當(dāng)你翻開(kāi)任何文件，可用波段列表ABL自動(dòng)地出現(xiàn)。ABL列出該圖像文件的所有波段，并允許你顯示灰階和彩色圖像、啟動(dòng)新的顯示窗口、翻開(kāi)新文件、關(guān)閉文件，以及設(shè)置顯示邊框。要選擇當(dāng)前活動(dòng)顯示，請(qǐng)按以下步驟：從ABLAvailable Bands List，點(diǎn)擊Display #*按鈕菜單其中*是與顯示窗口標(biāo)題欄數(shù)字相對(duì)應(yīng)的數(shù)字，再?gòu)牧斜碇羞x擇所需要的顯示。要開(kāi)場(chǎng)一個(gè)新的顯示，從按鈕菜單項(xiàng)選擇擇New Display。點(diǎn)擊

4、Load Band或Load RGB，以把選定的波段導(dǎo)入選定的顯示。4.灰度圖像和彩色圖像的顯示ENVI：FileOpen ImageAvailable Bands ListABL中選擇Gray Scale或RGB Color模式5剖面和波譜圖Profiles and Spectral PlotsImage:ToolsProfiles。ENVI 允許抽取水平的*、垂直的Y、波譜的對(duì)每個(gè)像元為 Z 以及任意的剖面圖。剖面圖顯示在單獨(dú)的圖表窗口，并且*、Y 和 Z 剖面圖可以同時(shí)是激活的。鼠標(biāo)用來(lái)移動(dòng)一個(gè)十字準(zhǔn)線并交互地選擇剖面圖。圖表窗口 Options 菜單下的 Auto Scale Y-A*

5、is非常有用。三. 圖像預(yù)處理1圖像的切割取子區(qū)ENVI：Basic Tools Resize Data Resize Data Input File對(duì)話框如下列圖。選擇需要切割的原始圖像；選擇Spatial Subset或Spectral Subset方式；假設(shè)設(shè)置空間切割方式Spatial Subsetselect Spatial Subset點(diǎn)擊Image；出現(xiàn)Subset by Image對(duì)話框，Subset的尺寸用2種形式，移動(dòng)圖像上的方框或直接填寫(xiě)samples/lines列/行值；假設(shè)設(shè)置波段圍Spectral SubsetFile Spectral Subset，選擇波段；假設(shè)

6、要根據(jù)已選擇的感興趣區(qū)域進(jìn)展切割，可用ENVI：Basic ToolsSubset Data via ROIs。假設(shè)要使用與上次輸入的空間大小一樣的文件的空間子集，點(diǎn)擊Previous按鈕。注：Resize Data還可以進(jìn)展圖像重采樣如下，假設(shè)僅僅進(jìn)展子區(qū)的選擇，則不要調(diào)整Output File Dimensions。* 圖像左上角為原點(diǎn)(1.1 - 列.行)。Masking-把一個(gè)空間掩膜應(yīng)用到圖像的*個(gè)局部，包括統(tǒng)計(jì)、分類、別離unmi*ing、匹配濾波、連續(xù)刪除continuum removal和波譜特征擬合spectral feature fitting。2圖像的重采樣ENVI：Ba

7、sic Tools Resize Data Resize DataInput File對(duì)話框選擇需要采樣的原始圖像OKResize Data Parameters調(diào)整 Output FileDimensions的像元數(shù)；選擇采用方法 文件輸出四. 影像分析影像統(tǒng)計(jì)分析1. 統(tǒng)計(jì)特征分析ENVI：Basic Tools Statistics puter StatisticsCalculate Statistics Parameters對(duì)話框-選擇統(tǒng)計(jì)類型Basic、Histogram、Covariance2. 主成分分析(ENVI: Transformprinciple pents)Transf

8、orms Principal ponents Forward PC Rotation pute New Statistics and Rotate.- 選擇輸入文件- 選擇輸出 PC 波段數(shù)-Select Subset from Eigenvalues-出現(xiàn) PC EigenValues 繪圖窗口每個(gè)節(jié)點(diǎn)是PC各分量的特征值，可進(jìn)一步計(jì)算PC各分量的方差百分比。3. 相關(guān)分析 ENVI：Basic Tools Statistics puter Statistics五.圖像增強(qiáng) (Image:Enhance)1. 直方圖調(diào)整(1) 直方圖匹配(Image: EnhanceHistogram Ma

9、tching)至少顯示兩幅圖像，從想更改直方圖的圖像如Display#1PC1中，選擇EnhanceHistogram Matching-Match To選擇想匹配直方圖的圖像Display#2-V -OK，保存直方圖匹配后的PC1。查看兩圖像PC1與V直方圖：點(diǎn)右鍵Interactive Stretching或選擇 Functions Interactive Stretching顯示直方圖；假設(shè)需圖像替代則要求兩直方圖輸入值相同，可根據(jù)兩直方圖輸入值的關(guān)系，通過(guò)Band Math使兩直方圖數(shù)值一樣PC1變?yōu)镻C1-保存PC1，可為下一步PC1圖像替代V，進(jìn)展HSV-RGB反變換作準(zhǔn)備。(2)

10、 直方圖的交互式拉伸(Image: EnhanceInteractive Stretching )ENVI 用 2% 的系統(tǒng)默認(rèn)線性拉伸值來(lái)顯示所有圖像(兩邊均舍去信息量的2%)，經(jīng)過(guò)這樣處理后合成的假彩色圖像層次清楚、地物差異大，各類地物易于判別。注：多在Scroll窗口對(duì)全局調(diào)整，分別調(diào)整R、G、B，使彩色更豐富一般R、G敏感，B線性即可。2. 彩色變換ENVI: TransformColor Transform包括HSV-色調(diào)、飽和度、數(shù)值變換，HLS-色調(diào)、亮度、飽和度變換等。3. MNF變換最小噪聲別離Minimum Noise Fraction，MNF變換是同主分量變換相似的一種方

11、法，它被用來(lái)別離數(shù)據(jù)中的噪聲，確定數(shù)據(jù)在的維數(shù)，減少隨后處理的計(jì)算量Green 等人，1988；Boardman和Kruse，1994。六.專題信息提取1. 波段運(yùn)算獲取不同專題信息ENVI: Basic Toolsband math例：Newband=band5-band4具體操作是：翻開(kāi)Band Math對(duì)話框(如右圖)，在Enter an e*pression中鍵入：b5-b4，點(diǎn)擊OK后將會(huì)出現(xiàn)Variables to Bands Pairings對(duì)話框。從可利用波段列表中，分別選擇b5和b4代表的波段，并鍵入待輸出的文件名，點(diǎn)擊OK即可。2. NDVI的提取: NDVI(vegeta

12、tion Inde*)NDVINormalized Difference Vegetation Inde*歸一化植被指數(shù)：是一個(gè)普遍應(yīng)用的植被指數(shù)，將多波譜數(shù)據(jù)變換成唯一的圖像波段顯示植被分布。NDVI 值指示著像元中綠色植被的數(shù)量，較高的NDVI值預(yù)示著較多的綠色植被。NDVI 變換可以用于AVHRR、Landsat MSS、Landsat TM、SPOT 或 AVIRIS 數(shù)據(jù)，也可以輸入其他數(shù)據(jù)類型的波段來(lái)使用。3. 纓帽變換ENVI: TransformTasseled Cap5. 定義感興趣區(qū)(ROI)及分類監(jiān)視分類Supervised Classification監(jiān)視分類：按照分類

13、以前自定義的樣本進(jìn)展分類。1. 訓(xùn)練樣本的選擇和優(yōu)化1訓(xùn)練樣本的提取ROI區(qū)的選擇ENVI: Basic Tools Region Of Interest ROI tool調(diào)出感興趣區(qū)工具窗口進(jìn)展樣本選擇注意：必須事先翻開(kāi)一幅圖像，可以進(jìn)展樣本編輯名稱，顏色，填充方式等，樣本選擇越準(zhǔn)確，分類結(jié)果越好。感興趣區(qū)工具窗口的翻開(kāi)方式還有：Image：OverlayRegion of Interest，或者直接在圖像窗口上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，再選擇ROI Tool。根據(jù)前面的背景資料和預(yù)處理結(jié)果選擇分類圖像，建立各類地物的訓(xùn)練區(qū)。各類地物的解譯標(biāo)志，即地物的明顯特征是最重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)其在影像上表現(xiàn)出的

14、色調(diào)、紋理等特征，通過(guò)目視解譯方法用鼠標(biāo)在工作區(qū)影像圖上選擇其訓(xùn)練區(qū)，并使訓(xùn)練區(qū)的分布盡量均勻。在實(shí)際的工作中，由于存在同物異譜的情況，因此對(duì)于同一種類型可能有多種不同的特征。為此，我們可以對(duì)同一地物選擇多個(gè)訓(xùn)練區(qū)，分類后再合并。感興趣工具窗口見(jiàn)下列圖。提取訓(xùn)練樣本的具體操作如下：1確定ROI的提取類型ROIPolygon, Polyline, Point, Rectangel, Ellipse和待操作窗口主圖像窗口、滾動(dòng)窗口或縮放窗口。2在圖像窗口上畫(huà)出感興趣區(qū)，單擊鼠標(biāo)右鍵確定選擇形狀此時(shí)可以拖動(dòng)感興趣區(qū)域，用Ctrl鼠標(biāo)左鍵可以刪除，再次單擊右鍵確定此訓(xùn)練區(qū)此時(shí)假設(shè)要?jiǎng)h除訓(xùn)練區(qū)，需要點(diǎn)擊

15、ROI Tool窗口中的Delete控鍵，此操作將刪除所有該類型的感興趣區(qū)域。ROI Tool 窗口中將會(huì)顯示選擇區(qū)域的顏色和相關(guān)信息，其中，感興趣區(qū)域名稱ROI Name和色彩可以修改。可就*一類訓(xùn)練區(qū)選擇多個(gè)感興趣區(qū)域。3該類訓(xùn)練區(qū)的選擇完成后，點(diǎn)擊ROI Tool窗口的New Region控鍵，再進(jìn)展另一類訓(xùn)練樣本的選擇，其顏色將自動(dòng)改變。按以上操作完成所有訓(xùn)練區(qū)的選擇。2訓(xùn)練樣本的優(yōu)化和提純ROI上述步驟中選擇的*類訓(xùn)練樣本，可能混入了其他類型的樣本，為了提高圖像分類精度，需要對(duì)訓(xùn)練樣本進(jìn)展提純。N維可視化分析器N Dimensional Visualizer即是對(duì)選擇的訓(xùn)練區(qū)像元進(jìn)展

16、提純。當(dāng)*些像元始終聚集在一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些就是所需的最純像元；假設(shè)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，像元分成了兩個(gè)局部，則說(shuō)明選擇了兩類地物的訓(xùn)練區(qū)，需把此訓(xùn)練區(qū)像元分開(kāi)處理。ROIE*port ROIs to n-D Visualizer n-D Control; n-D Visualizer讓訓(xùn)練區(qū)像元在n維空間自由轉(zhuǎn)動(dòng)可以控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度Speed，當(dāng)轉(zhuǎn)到最能區(qū)分各類型訓(xùn)練區(qū)像元的位置時(shí)，停頓轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)展樣本提純操作。即：1在n-D Visualizer窗口中用鼠標(biāo)選擇*類訓(xùn)練區(qū)的純像元并點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵確定可進(jìn)展屢次選擇，再次單擊右鍵E*port Class，提純后的訓(xùn)練區(qū)將出現(xiàn)在ROI Tool窗口中。2進(jìn)展下一個(gè)類

17、型訓(xùn)練區(qū)的提純時(shí)，首先要在n-D Visualizer窗口中單擊右鍵New Class，下面的操作如前。如此，完成所有訓(xùn)練區(qū)的提純。3訓(xùn)練區(qū)的保存：ROISave ROIs2. 選擇分類方式分類方式包括平行六面體法、最短距離法、馬氏距離法、最大似然法、波譜角分類以及二進(jìn)制編碼法等，選擇適宜的分類方式。1) 最大似然法Ma*imum Likelood ClassificationENVI: Classification supervised Ma*imum likelihood Classification Input File 選擇分類的圖像 Ma*imum likelihood Parame

18、ters 選擇訓(xùn)練樣本，設(shè)置說(shuō)明最大似然分類假定每個(gè)波段每一類統(tǒng)計(jì)呈均勻分布，并計(jì)算給定像元屬于一特定類別的可能性。除非選擇一個(gè)可能性閾值，所有像元都將參與分類。每一個(gè)像元被歸到可能性最大的那一類里。在Ma*imum Likelihood Parameters 對(duì)話框中設(shè)置一般分類參數(shù)，在Set Probability Threshold文本框里，鍵入一個(gè)閾值01。選項(xiàng)參數(shù)被用來(lái)控制像元準(zhǔn)確分類的可能性。如果像元的可能性低于所有類的閾值，則它被歸為無(wú)類別，在此，我們一般選擇默認(rèn)值。2) 波譜角分類法Spectral Angle Mapper SAMENVI: Classification su

19、pervised Spectral Angle Mapper Classification Input File 選擇分類的圖像 Spectral Angle Mapper Parameters 選擇訓(xùn)練樣本，設(shè)置說(shuō)明波譜角分類法是以物理學(xué)為根底的一種分類法，通過(guò)比擬終端光譜向量和每個(gè)像元的矢量在N維空間中的角度，將像元分配到相應(yīng)的區(qū)間中去，角度值越小，分類越準(zhǔn)確。輸入由上步提純得到的像元數(shù)據(jù)，選擇適宜的參數(shù)Ma*imum Angleradians 值，小于此值的像元將不參加分類，經(jīng)屢次實(shí)驗(yàn)。默認(rèn)值是0.1弧度。3. 分類引入影像確定分類圍和波段選擇訓(xùn)練樣本給定閾值確定存儲(chǔ)路徑和文件名OK。下

20、列圖為最大似然法分類對(duì)話框。非監(jiān)視分類Unsupervised Classification非監(jiān)視分類：僅僅用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)集中的像元進(jìn)展分類，不需要樣本。方法：1IsoData:unsupervisedIsoData IsoData Parameters對(duì)話框：參數(shù)設(shè)置說(shuō)明在ISODATA Parameters 對(duì)話框中，輸入Number of Classes分類數(shù)，Min最少分類數(shù)8、Ma*最大分類數(shù)15，Ma*imum Iteration最大迭代數(shù)10，Chang Threshold像元變化的閥值5.00，Minimum Pi*el in Class每類中的最小像元數(shù)1，Ma*imum

21、Class Stdv 最大標(biāo)準(zhǔn)差3.00，Minimum Class Distance 最小類間距4.00，Ma*imum Merge Pairs最大合并數(shù)2等8個(gè)根本參數(shù)根據(jù)實(shí)際圖像和先驗(yàn)知識(shí)更改參數(shù)的設(shè)置2K-Means:unsupervised K-Means K-Means Parameters參數(shù)設(shè)置說(shuō)明分類后處理Post Classification1. 分類統(tǒng)計(jì)：ENVI:ClassificationPost ClassificationClass Statistics：包括每一類的點(diǎn)數(shù)、最小值、最大值、平均值以及類的每個(gè)波段的標(biāo)準(zhǔn)差等。其中每一類的最小值、最大值、平均值以及標(biāo)準(zhǔn)

22、差可以以圖的方式進(jìn)展顯示?？梢燥@示出每一類的直方圖，并且計(jì)算其協(xié)方差矩陣、相關(guān)矩陣、特征值和特征矢量等。2. 兩個(gè)分類結(jié)果的比擬：ENVI:ClassificationPost ClassificationConfusion Matri*：分類結(jié)果的精度，顯示在一個(gè)混淆矩陣?yán)铩Ｍㄟ^(guò)用分類結(jié)果與地表真實(shí)圖像Ground Truth Image或地表真實(shí)感興趣區(qū)Ground Truth ROIs相比擬來(lái)計(jì)算混淆矩陣。分類結(jié)果記錄了總體精度、準(zhǔn)確度、Kappa系數(shù)、混淆矩陣、mission 誤差每類中額外像元占的百分比和冗長(zhǎng)誤差類左邊的像元占的百分比等等。當(dāng)用地表真實(shí)圖像計(jì)算混淆矩陣時(shí)，還可以輸出每

23、類圖像中沒(méi)有被正確分類的那些像元。3. 類別集群：ENVI: ClassificationPost ClassificationClump Classes細(xì)小塊的合并，將一些碎塊進(jìn)展合并平滑處理。注：未被選上用于聚塊clumping的類，在輸出圖像上無(wú)變化。4. 類別篩選：ENVI: ClassificationPost Classification Sieve Classes通過(guò)用斑點(diǎn)分組消除這些隔離的被分類的像元。該功能菜單將刪除分類中的孤島像元，并用黑像元表示，可以用成塊分類功能代替黑像元。注：在Group Min Threshold文本框里，輸入一個(gè)類組需要包含的最少像元數(shù)4或8。任何

24、一組小于這一數(shù)值的像元將從類中被刪除。5. 類的合并：ENVI : ClassificationPost Classificationbine Classes：將分過(guò)的類進(jìn)展選擇性的合并，可以合并為一類或幾類。6. 類的疊合：ENVI : ClassificationPost ClassificationOverlay Class：用一幅彩色合成影像或灰階影像生成一幅影像地圖，并且類的顏色疊置在一起，輸出一幅3波段的 RGB圖像。7. 修改類的顏色：Image: ToolsColor Mappingclass color mapping：當(dāng)一個(gè)分類后的圖像被導(dǎo)入一個(gè)顯示窗口時(shí)，每類自動(dòng)呈現(xiàn)出不

25、同的顏色。每類的顏色與監(jiān)視分類中選擇的感興趣區(qū)的顏色或非監(jiān)視分類中預(yù)先選擇的每類顏色相對(duì)應(yīng)。未分類區(qū)域在圖像中呈黑色，可以改變每類的顏色。七. 制圖輸出圖形的整飾1. 經(jīng)緯網(wǎng)格線Grid來(lái)設(shè)置網(wǎng)格線的屬性及圖像邊界。注：設(shè)圖面大小- Annotation - Options Display Borders-輸入左、上、右和低部圖像邊框所需要的邊框?qū)挾劝聪裨?. 注記Image: overlayannotation(標(biāo)題；圖例；比例尺；南北指針)(1) 添加注記：Image: overlayannotation。注記可以被放置在主圖像窗口、滾動(dòng)窗口或縮放窗口。通過(guò)從各自的 Options 菜單中

26、選擇 Annotation，每種圖表，包括*、Y、Z 剖面圖或外表圖，可以被注記。當(dāng)出現(xiàn) #n Annotation 對(duì)話框時(shí)其中#n指正被注記的那個(gè)顯示，選擇 Object 所需要的注記對(duì)象。1文本注記Te*t：Objectte*t ，選擇注記的屬性如font、size等，在文本框中輸入待添加文本，用鼠標(biāo)在圖像中點(diǎn)擊注記位置，按右鍵確定。2圖例注記map key：Objectmap key可以直接將各類的圖例加載上去，并且可以進(jìn)展顏色、名稱等編輯。3比例尺注記Scale Bar：ObjectScale bar4偏差圖注記Declination：ObjectDeclination，Declination 選項(xiàng)允許你在圖像上放置一個(gè)磁偏角圖表。磁偏角圖表包括指向真北True North，用星號(hào)顯示、坐標(biāo)北Grid North，GN和磁北Magnetic North，MN的箭頭的任意組合。5覆蓋分類結(jié)果：Image:Overlayclassification6邊界設(shè)置Set Display Border：OptionSet Display Border7其他注記略8假設(shè)要對(duì)注記進(jìn)展選擇或編輯：ObjectSelection/Edit注：每一種注記添加到圖像中后，單擊鼠標(biāo)右鍵進(jìn)展確定。所有注記對(duì)象都有一個(gè)小的彩色菱