實(shí)驗(yàn)三envi幾何校正

遙感實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三幾何糾正一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解ENVI軟件的基本內(nèi)容和基本操作方法掌握幾何校正的原理與操作步驟練習(xí)遙感圖像的裁剪和鑲嵌基本操作二、實(shí)驗(yàn)原理

ENVI（TheEnvironmentforVisualizingImages），由美國系統(tǒng)研究公司（ResearchSystemINC.）開發(fā)。1、幾何較正遙感圖像的幾何位置上發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻；像元大小與地面大小對應(yīng)不準(zhǔn)確，地物形狀不規(guī)則變化等，稱為遙感圖像的幾何畸變。產(chǎn)生幾何畸變的原因主要有:（1）遙感平臺位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的影響：航高、航速、俯仰、翻滾、偏航。（2）地形起伏的影響：產(chǎn)生像點(diǎn)位移。（3）地球表面曲率的影響：一是像點(diǎn)位置的移動(dòng)；二是像元對應(yīng)于地面寬度不等，距星下點(diǎn)愈遠(yuǎn)畸變愈大，對應(yīng)地面長度越長。（4）大氣折射的影響：產(chǎn)生像點(diǎn)位移。（5）地球自轉(zhuǎn)的影響：產(chǎn)生影像偏離。（6）傳感器自身的性能、結(jié)構(gòu)等因素。因此，需要對遙感圖像進(jìn)行幾何校正。遙感圖像的幾何校正目前有三種方案，即系統(tǒng)校正、利用控制點(diǎn)校正以及混合校正。遙感數(shù)據(jù)接收后，首先由接受部門進(jìn)行校正，這種校正叫系統(tǒng)校正，即把遙感傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、傳感器的位置、衛(wèi)星姿態(tài)等測量值代入理論校正公式進(jìn)行幾何畸變校正；利用控制點(diǎn)糾正，而用戶拿到這種產(chǎn)品后，由于使用目的的不同或投影及比例尺不同，仍舊需要做進(jìn)一步的幾何校正，這就需要對其進(jìn)行幾何精校正即利用地面控制點(diǎn)GCP混合校正則是由一般地地面站提供的遙感CCT已經(jīng)完成了第一階段的幾何粗校正，用戶所要完成的僅僅是對圖像做進(jìn)一步的幾何精校正。幾何精校正就是利用地面控制點(diǎn)GCP對各種因素引起的遙感圖像幾何畸變進(jìn)行校正。幾何精糾正從數(shù)學(xué)上說，其原理是通過一組GCP建立原始的畸變圖像空間與校正空間的坐標(biāo)變換關(guān)系，利用這種對應(yīng)關(guān)系把畸變空間中全部要素變換到校正中間中去，從而實(shí)現(xiàn)幾何精校正。幾何精校正需要完成兩個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容：一是像素坐標(biāo)的變換，即將圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)榈貓D或地面坐標(biāo)；二是對坐標(biāo)變換后的像素亮度值進(jìn)行重采樣。ENVI軟件中進(jìn)行幾何校正的計(jì)算模型方法主要有多項(xiàng)式模型（Polynomial）、仿射變換模型（RST）、局部三角網(wǎng)模型（Triangulation）。多項(xiàng)式模型在衛(wèi)星圖像校正過程中應(yīng)用較多。在應(yīng)用此模型時(shí)，需要確定多項(xiàng)式的次方數(shù)，通常選擇2次或3次。選擇的次方數(shù)與所需要的最少控制點(diǎn)是相關(guān)的，最少控制點(diǎn)計(jì)算公式為（N+1）*（N+2）/2，其中N為次方數(shù)，即選擇多少次多項(xiàng)式N就是多少，而所需要的最少控制點(diǎn)數(shù)目即為（N+1）*（N+2）/2，ENVI中重采樣方式主要有最鄰近點(diǎn)法（nearestneighbor）、雙線性內(nèi)插法（bilinear）以及三次卷積內(nèi)插法（cubicconvolution）?？筛鶕?jù)需要選擇不同的內(nèi)插方法進(jìn)行重采樣，選擇不同的采樣方法效果不同。三、實(shí)驗(yàn)步驟

界面系統(tǒng)介紹（二）文件的存取輸出與顯示1．圖像存取與顯示。第一步，點(diǎn)擊ENVI軟件主菜單File>>openImagefile，選擇打開的Image文件，點(diǎn)擊打開。打文件打開后，將自動(dòng)添加到可利用波段列表中。第二步，圖像以灰度方式顯示。在vailableBandsList（ABL）中選擇GrayScale方式，并選擇需要顯示的單波段圖像，點(diǎn)擊LoadBand，軟件自動(dòng)建立顯示窗口Display#1并進(jìn)行顯示，窗口組成：主圖像窗口、滾動(dòng)窗口、縮放窗口。第三步，練習(xí)窗口操作。（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。主圖像窗口內(nèi)的功能菜單：在主圖像窗口內(nèi)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，切換隱藏子菜單的開啟和關(guān)閉。該"Functions"菜單控制所有的ENVI交互顯示功能，這包括：圖像鏈接和動(dòng)態(tài)覆蓋；空間和波譜剖面圖；對比度拉伸；彩色制圖；諸如ROI的限定、光標(biāo)位置和值、散點(diǎn)圖和表面圖等交互特征；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像大時(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)題欄的括號中。第四步，圖像以彩色方式顯示。在vailableBandsList（ABL）中選擇RGBColor模式，這時(shí)，在vailableBandsList（ABL）中出現(xiàn)R、G、B三個(gè)通道，按照彩色合成方案分別將不同單波段圖像放入三個(gè)通道內(nèi)，按照RGB加色法生成彩色圖像。點(diǎn)擊Display#1下拉箭頭，新建一顯示窗口，點(diǎn)擊LoadRGB，將合成圖像在新建窗口中顯示出來。2.數(shù)據(jù)輸出

(1)選擇File>>Savefileas，ENVI輸出數(shù)據(jù)格式如下圖所示。(2)選擇主影像窗口中菜單File>>SaveImageAs>>imagefile,將出現(xiàn)下圖，注意：如輸出彩色圖像，在Resolution處必須選擇24位選項(xiàng)，輸出文件類型可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。三、幾何校正第一步：打開并顯示圖像文件1.選取已有的bldrtm_m和bldr_tm待校正圖像遙感影像作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，bldrtm_m已做過幾何校正，帶有地圖信息，因此將其作為基準(zhǔn)影像，bldr_tm待校正圖像不具有地圖信息，是要校正的圖像。2.打開基準(zhǔn)圖像（bldrtm_m）和待校正圖像（bldr_tm待校正圖像），并在窗口中顯示，#1為基準(zhǔn)圖像顯示窗口，#2為待校正圖像顯示窗口。如下圖所示（左邊是參考圖像，右邊是待校正圖像）：第二步：啟動(dòng)幾何校正模塊1.在envi軟件菜單欄點(diǎn)擊Map—Registtation—SlectGCPs：ImagetoImage即影像對影像來校正。2.選擇基準(zhǔn)圖像為Display

#1，校正圖像為Display

#2。點(diǎn)擊OK進(jìn)入采集地面控制點(diǎn)。第三步：采集地面控制點(diǎn)1.選擇控制點(diǎn),在兩幅圖像中選擇位置相同的點(diǎn)并將光標(biāo)精確定位為同名點(diǎn)，選擇的控制點(diǎn)精度要高，如河流、道路交叉點(diǎn)。選取地面控制點(diǎn)時(shí)要遵循以下幾基本原則：選取的點(diǎn)要均勻分布，高程基本一致，選取特征明顯的點(diǎn)，要有足夠的數(shù)量。2.第一個(gè)點(diǎn)選好后，單擊Add

Point，然后，按照同樣步驟選擇其它控制點(diǎn)，精確選取4個(gè)點(diǎn)后就可以預(yù)測。3.用軟件自帶的功能選取更多的點(diǎn)：把十字架放在參考影像某個(gè)地物，點(diǎn)選predict，則待校正影像就會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到與參考影像相對應(yīng)的位置，而后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整并選點(diǎn)，總共選取25個(gè)控制點(diǎn)。4.控制點(diǎn)選擇結(jié)束后，首先把控制點(diǎn)保存：選擇ground

controlpoints窗口上的file>>savegcpasASCII

出現(xiàn)下圖：點(diǎn)擊OK，保存已選取的控制點(diǎn)信息,控制點(diǎn)文件后綴為.pts格式。如需恢復(fù)以前存儲(chǔ)的GCPs:①選擇File>>RestoreGCPsfromASCII.②輸入需要的GCP.pts文件名。

5.

選擇ground

controlpoints窗口上的ShowList,顯示控制點(diǎn)詳細(xì)信息：6．對于RMS過高的點(diǎn)（小于0.5，最大不超過1），直接刪除重新選取，或者進(jìn)行微調(diào)，選擇Update更新。第四步：選擇校正參數(shù)輸出結(jié)果1.在groundcontrol

points.對話框中選擇options>>warpfile(asimage

tomap)，出現(xiàn)如下圖所示窗口，選擇要校正的圖像。2.選擇OK進(jìn)入registrationparameters對話框：圖中重采樣選擇Bilinear，背景值（Background）為0，選擇輸出途徑和文件名。注意：要求按三種不同幾何校正方法進(jìn)行校正，得到三種不同校正后圖像，并進(jìn)行對比分析。3、幾何校正的計(jì)算模型ENVI提供三種計(jì)算模型：仿射變換（RST）。多項(xiàng)式模型（Polynomial）。局部三角網(wǎng)（Triangulation）。4、沖采樣的方法1）最鄰近法。2）雙線性內(nèi)插法。3）三次卷積內(nèi)插法。第五步：檢驗(yàn)校正結(jié)果1.同時(shí)在兩個(gè)窗口打開圖像，#1顯示基準(zhǔn)圖像，#3顯示校正后的圖像。2.右鍵選擇Geographic

Link命令，選擇需要鏈接的兩個(gè)窗口，進(jìn)行檢驗(yàn)。四、圖像裁剪（選做）

方法：1.規(guī)則裁剪

2.不規(guī)則裁剪：又包括人工繪制區(qū)域裁剪（感興趣區(qū)裁剪）、利用已有區(qū)域文件進(jìn)行裁剪和掩膜。

掩膜：Masking工具允許創(chuàng)建和使用圖像掩膜，掩膜是有0和1值組成的一個(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。它可以用于ENVI的多項(xiàng)功能，包括統(tǒng)計(jì)、分類、分離、匹配濾波、包絡(luò)線去除和波段特征擬合。1.規(guī)則裁剪ENVI：BasicTools>>ResizeData>>ResizeDataInputFile對話框（如下圖）。①選擇需要切割的原始圖像；②選擇SpatialSubset或SpectralSubset方式；③若設(shè)置空間切割方式（SpatialSubset>>selectSpatialSubset）點(diǎn)擊“Image”；④出現(xiàn)SubsetbyImage對話框，Subset的尺寸用2種形式，移動(dòng)圖像上的方框或直接填寫samples/lines（列/行）值；⑤若設(shè)置波段范圍（SpectralSubset>>FileSpectralSubset），選擇波段；若要根據(jù)已選擇的感興趣區(qū)域進(jìn)行切割，可用ENVI：BasicTools>>SubsetDataviaROIs。若要使用與上次輸入的空間大小相同的文件的空間子集，點(diǎn)擊“Previous”按鈕。注：ResizeData還可以進(jìn)行圖像重采樣（如下），若僅僅進(jìn)行子區(qū)的選擇，則不要調(diào)整OutputFileDimensions。*圖像左上角為原點(diǎn)(1.1---列.行)。2．感興趣區(qū)域裁剪打開影像bldrtm_m后，在圖像的主影像窗口點(diǎn)擊Overlay>>RegionofInterest，來用感興趣區(qū)進(jìn)行裁剪。出現(xiàn)如上對話框后就可以在你選的窗口上畫感興趣區(qū)，畫完點(diǎn)右鍵結(jié)束，再在畫的區(qū)域中點(diǎn)右鍵填充顏色，就得到了需要的感興趣區(qū)。點(diǎn)擊感興趣區(qū)窗口中的File>>SubsetDataViaROIs，就可以實(shí)現(xiàn)在影像上裁剪出感興趣區(qū)。點(diǎn)擊OK，loadband顯示裁剪結(jié)果。五、影像鑲嵌（選做）

包括：將以像元為基礎(chǔ)的圖像或應(yīng)用地理坐標(biāo)系的圖像鑲嵌起來兩種方式首先，利用影像裁剪功能先從bldrtm_m中裁剪出兩部分圖像，然后，利用圖像鑲嵌功能實(shí)現(xiàn)兩部分圖像的鑲嵌。（1）基于pixel：將以像元為基礎(chǔ)的圖像鑲嵌起來。操作步驟：選擇Map>>Mosaicking>>PixelBased，打開PixelBasedMosaic鑲嵌界面。Import>>ImportFiles>>選擇要鑲嵌的影像，定義鑲嵌范圍（行列號、影像拉框選擇、地理坐標(biāo)，引入其他文件范圍等），鍵入鑲嵌輸出的維數(shù)（或尺寸），選擇鑲嵌所用的波段>>OK。選擇或鍵入鑲嵌尺寸的大小>>OK。調(diào)整、確定影像的相對位置。分別選擇影像—右鍵點(diǎn)擊—EditEntry：對背景值、羽化值、勻光等進(jìn)行設(shè)置。所有參數(shù)設(shè)置完成以后>>File>>SaveTemplate：生成臨時(shí)效果影像，方便檢查、調(diào)整。生成最終結(jié)果：File>>Apply>>確定輸出象素大小、重采樣方式、輸出路徑及文件名、背景值等>>OK。（2）基于地理坐標(biāo)：

操作步驟：選擇Map>>Mosaicking>>Georeferenced，打開MapBasedMosaic鑲嵌界面。Import>>ImportFiles>>選擇要鑲嵌的影像，定義鑲嵌范圍（行列號、影像拉框選擇、地理坐標(biāo)，引入其他文件范圍等），鍵入鑲嵌輸出的維數(shù)（或尺寸），選擇鑲嵌所用的波段。

分別選擇影像—右鍵點(diǎn)擊—EditEntry：對背景值、羽化值、勻光等進(jìn)行設(shè)置。所有參數(shù)設(shè)置完成以后—File—SaveTemplate：生成臨時(shí)效果影像，方便檢查、調(diào)整。生成最終結(jié)果：File—Apply—確定輸出象素大小、重采樣方式、輸出路徑及文件名、背景值等—OK。六、影像統(tǒng)計(jì)分析（選做）

1．統(tǒng)計(jì)特征分析ENVI：BasicTools>>Statistics>>ComputerStatis