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本文格式為Word版,下載可任意編輯——ENVI遙感圖像處理試驗(yàn)二遙感圖像預(yù)處理實(shí)習(xí)

姓名成績(jī)徐丹學(xué)號(hào)日期1202340882023.4.28實(shí)習(xí)內(nèi)容:遙感圖像的裁剪、鑲嵌與幾何校正

1、在實(shí)際的工作中,為何經(jīng)常需要對(duì)影像進(jìn)行裁剪與鑲嵌操作?在ENVI軟件平臺(tái)如何實(shí)現(xiàn)影像的裁剪與鑲嵌,以一例如詳細(xì)表達(dá)裁剪與鑲嵌的具體操作步驟。

由于遙感衛(wèi)星是在一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)的軌道上運(yùn)行,星載傳感器沿著軌道在地面上的軌跡按一定寬度垂直于運(yùn)行方向進(jìn)行掃描,在實(shí)際工作中有時(shí)需要分析的地區(qū)并不完全處在同一幅圖像內(nèi),這時(shí)候需要把多景相鄰遙感圖像拼接成一個(gè)大范圍無(wú)縫的圖像,即圖像鑲嵌,而圖像剪裁的目的則是將研究之外的區(qū)域去除。

一、圖像裁剪:(1)規(guī)則分幅裁剪

a)在主菜單中,選擇File——OpenImageFile,開(kāi)啟裁剪圖像

bhtmref.img。

b)在主菜單中,選擇File——SaveFileas——ENVIStandard,彈出New

FileBuilder對(duì)話框。c)在NewFileBuilder對(duì)話框中,單擊ImportFile按鈕,彈出CreateNew

FileInputFile對(duì)話框。

d)在CreateNewFileInputFile對(duì)話框中,選中SelectInputFile

列表中的裁剪圖像,單擊SpatialSubset按鈕。e)在SelectSpatialSubset對(duì)話框中,單擊Image按鈕,彈出SubsetBy

Image對(duì)話框。

f)在SubsetByImage對(duì)話框中,可以通過(guò)輸入行列數(shù)確定剪裁尺寸并按

住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)圖像中的紅色矩形框確定剪裁區(qū)域,或直接用鼠標(biāo)左鍵按紅色邊框拖動(dòng)來(lái)確定剪裁尺寸以及位置,單擊OK按鈕。

g)在SelectSpatialSubset對(duì)話框中可以看到剪裁區(qū)域信息,單擊OK

按鈕。

h)在CreateNewFileInputFile對(duì)話框中,可以通過(guò)SpectralSubset

按鈕選擇輸出波段子集,單擊OK按鈕。

i)選擇輸出路徑及文件名或者選擇Memory直接在窗口上顯示,單擊OK按

鈕,完成規(guī)則分幅裁剪過(guò)程。

(2)不規(guī)則分幅裁剪——手動(dòng)繪制感興趣區(qū)a)開(kāi)啟圖像bhtmref.img并顯示在Display中。b)在Image窗口中選擇Overlay——RegionofInterest,在ROITool對(duì)話框中,單擊ROI_Type——Polygon。

c)繪制窗口——Window,選擇Image,繪制一個(gè)多邊形,右鍵兩次終止。

d)選擇主菜單——BasicTools——SubsetdataviaROIs,或者選擇ROITool——File——SubsetdataviaROIs,選擇裁剪圖像。

e)在SpatialSubsetviaROIparameters中,設(shè)置參數(shù)如下圖。選擇輸出路徑及文件名,或者直接保存在窗口中——Memory,單擊OK按鈕剪裁圖像。

f)

在NewDisplay中顯示出裁剪圖像。

二、圖像鑲嵌(這里舉例有地理參考的圖像鑲嵌):(1)啟動(dòng)圖像鑲嵌工具

在ENVI主菜單中,選擇Map——Mosaicking——Georeferenced,開(kāi)啟MapBasicMosaic對(duì)話框。

(2)加載鑲嵌圖像

a)在Mosaic對(duì)話框中,選擇Import——ImportFiles,選擇

mosaic1.img和mosaic2.img鑲嵌文件導(dǎo)入。

b)導(dǎo)入的鑲嵌文件顯示在圖像窗口以及文件列表。

c)在文件列表中選擇需要調(diào)整順序的文件,單擊右鍵選擇快捷菜單

Raise(Lower)ImagetoTop(Bottom)或Raise(Lower)ImageonePosition。

(3)圖像重疊設(shè)置

a)選擇文件列表中一個(gè)文件,單擊右鍵選擇EditEntry。b)在EditEntry對(duì)話框中,依照下圖設(shè)置參數(shù)。

(4)切割線設(shè)置

a)在Mosaic對(duì)話框中,選擇File——SaveTemplate或者Apply直接

應(yīng)用到窗口中。

b)將模板文件顯示在Display中。

c)在Display中,選擇Overlay——Annotation,在重疊區(qū)繪制一條折

線當(dāng)作切割線,在Annotation——Object——Polyline,右擊終止。

d)繪制一個(gè)Symboy放在切割線一旁,表示這部分將被剪裁,選擇File

——SaveAnnotation保存分割線。

e)回到Mosaic對(duì)話框中,在文件列表最下面文件單擊右鍵選擇Edit

Entry。

f)在Entry參數(shù)對(duì)話框中,單擊SelectCutlineAnnotationFile按

鈕,選擇前面生成的注記文件。

(5)顏色平衡設(shè)置

a)首先確定一個(gè)圖像當(dāng)作基準(zhǔn),在文件列表中選擇這個(gè)圖像,單擊右

鍵,選擇EditEntry,開(kāi)啟Entry對(duì)話框。

b)將MosaicDisplay設(shè)置為RGB,并選擇波段合稱RGB圖像顯示。c)選擇ColorBalancing參數(shù):Fixed,作為基準(zhǔn)圖像。

d)同樣的方法設(shè)置其他圖像文件,ColorBalancing參數(shù)為Adjust。

(6)輸出結(jié)果

在Mosaic對(duì)話框中,選擇File——Apply,在MosaicParameters對(duì)話框中,設(shè)置輸出像元大小、重采樣方式、文件路徑及文件名、背景值。

2、何為影像掩膜(mask)?有何作用?在ENVI中如何建立并使用掩膜?請(qǐng)寫(xiě)出具體步驟。

掩膜是由0和1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。通過(guò)制定的數(shù)值,包括忽略的數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)值范圍、有限或無(wú)線、感興趣區(qū)、ENVI矢量文件盒解釋文件來(lái)定義圖像掩膜,也可以應(yīng)用上述選項(xiàng)的任意組合作為輸入來(lái)建立掩膜。

建立掩膜:

a)菜單——File——OpenVectorFile,開(kāi)啟剪裁圖像所在區(qū)域shp文件,導(dǎo)入Memory。

b)顯示。

菜單——File——OpenImageFile,開(kāi)啟裁剪圖像,在Display中

c)主菜單——BasicTool——Masking——BuildMask。

d)在MaskDefinition對(duì)話框中,單擊Options——ImportEVFs,選擇步驟a)導(dǎo)入的shp文件選擇輸出路徑,完成掩膜的生成。

3、在ENVI中如何生成感興趣區(qū)(ROI)?ROI的有何用途?并簡(jiǎn)要表達(dá)利用矢量數(shù)據(jù)對(duì)影像做多邊形裁剪的具體過(guò)程。

(1)生成感興趣區(qū):a)開(kāi)啟一個(gè)圖像,在Image窗口中選擇Overlay——RegionofInterest,

選擇ROI_Type——Polygon。

b)繪制窗口選擇Image,繪制一個(gè)或多個(gè)多邊形,雙擊右鍵終止。

c)主菜單——BasicTools——SubsetdataviaROIs,或者ROITool—

—File——SubsetdataviaROIs,選擇剪裁圖像。

(2)ROI用途:

感興趣區(qū)是圖像的一部分,它通過(guò)在圖像上選擇或使用諸如設(shè)定閾值或者從其他文件轉(zhuǎn)換獲得等方法生成。感興趣區(qū)可以使點(diǎn)、線、面不規(guī)則的形狀,尋常用來(lái)作為圖像分類的樣本、掩膜、裁剪區(qū)域及其它操作。

(3)利用矢量數(shù)據(jù)對(duì)影像做多邊形裁剪:

a)主菜單——File——OpenVectorFile,開(kāi)啟裁剪圖像所在區(qū)域的shp

矢量文件,投影參數(shù)不變,導(dǎo)入Memory。

b)在AvailableVectorList對(duì)話框中,選擇File——ExportLayerto

ROI,在彈出的對(duì)話框中選擇裁剪圖像,點(diǎn)OK。

c)在ExportEVFLayertoROI選擇對(duì)話框中,選擇將所有的矢量元素轉(zhuǎn)

成一個(gè)ROI,單擊OK。

d)主菜單——BasicTools——SubsetdataviaROIs,選擇剪裁圖像。

e)在SubsetviaROIParameters中,設(shè)置以下參數(shù):

i.在ROI列表中,選擇繪制的ROI;

ii.在“MaskpixelsoutsideofROIs〞項(xiàng)中選擇Yes;iii.裁剪背景值:0。

f)選擇輸出路徑及文件名,點(diǎn)擊OK按鈕,裁剪。

4、對(duì)兩幅影像進(jìn)行鑲嵌時(shí),在什么狀況下需要利用注記工具繪制切割線(Cutline)和符號(hào)(Symbol)?可否省去此操作?并簡(jiǎn)要說(shuō)下切割線和符號(hào)的作用。

幅圖像重疊部分較多而且色調(diào)差異較大時(shí),需要繪制切割線并根據(jù)切割線進(jìn)行羽化,實(shí)現(xiàn)無(wú)縫拼接。該過(guò)程可根據(jù)具體狀況而定,若兩幅影像重疊部分相差不大也可省略此操作。切割線作用:在鑲嵌過(guò)程中,在相鄰的兩圖重疊區(qū),按一定規(guī)則選擇一條線作為兩個(gè)圖的接邊線,這樣能改變接邊處差異太大問(wèn)題。

符號(hào)作用:用來(lái)標(biāo)示切割線部分,Symbol放在切割線一旁標(biāo)示這部分將被裁剪。

五、寫(xiě)出ENVI改變遙感影像分辯率(重采樣)的方法與步驟。

1主菜單BasicTools?ResizeData(Spatial/Spectral),彈出ResizeDataInputFile對(duì)話框。(2)選中需要重采樣的圖像,單擊OK按鈕,彈出ResizeDataParameters對(duì)話框

(3)在ResizeDataParameters對(duì)話框中,自上而下依次設(shè)置影像的分辯率,重采樣模型,設(shè)置保存的路徑和名稱,單擊OK按鈕。

5、簡(jiǎn)述地圖投影、地圖坐標(biāo)系、大地水準(zhǔn)面和大地基準(zhǔn)面,并理解其含義。

地圖投影:地圖投影是利用一定數(shù)學(xué)方法則把地球表面的經(jīng)、緯線轉(zhuǎn)換到平面上的理論和方法,是將地球球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)的過(guò)程。投影所需要的必要條件是:任何一種投影都必需基于一個(gè)橢球(地球橢球體)、將球面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的過(guò)程(投影算法)。

地圖坐標(biāo)系:分為地理坐標(biāo)系和投影坐標(biāo)系。地理坐標(biāo)系是地球上任意一點(diǎn)尋常用經(jīng)度和緯度來(lái)決定,經(jīng)線和緯線是地球表面上兩組正交(相交為90度)的曲線,這兩組正交的曲線構(gòu)成的坐標(biāo),是為了確定地物在地球上位置的坐標(biāo)系;投影坐標(biāo)系是投影坐標(biāo)系使用基于X,Y值的坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)描述地球上某個(gè)點(diǎn)所處的位置,這個(gè)坐標(biāo)系是從地球的近似橢球體投影得到的,它對(duì)應(yīng)于某個(gè)地理坐標(biāo)系。

大地水準(zhǔn)面:指平均海平面通過(guò)大陸延伸勾畫(huà)出的一個(gè)連續(xù)的封閉曲面。大地水準(zhǔn)面包圍的球體稱為大地球體。從大地水準(zhǔn)面起算的陸地高度,稱為絕對(duì)高度或海拔。

大地基準(zhǔn)面:設(shè)計(jì)用為最密合部份或全部大地水準(zhǔn)面的數(shù)學(xué)模式。它由橢球體本身及橢球體和地表上一點(diǎn)視為原點(diǎn)間之關(guān)系來(lái)定義,用于盡可能與大地水準(zhǔn)面密合的一個(gè)橢球曲面,是人為確定的。橢球面和地球確定不是完全貼合的,因而,即使用同一個(gè)橢球面,不同的地區(qū)由于關(guān)心的位置不同,需要最大限度的貼合自己的那一部分,因而大地基準(zhǔn)面就會(huì)不同。

6、簡(jiǎn)述墨卡托(Mercator)投影,高斯-克呂格(Gauss-Kruger)投影坐標(biāo)系,橫軸墨卡托投影(TransverseMercator,TM),通用橫軸墨卡托投影(UniversalTransverseMercator,UTM),這些投影在ENVI軟件平臺(tái)中如何定義?

(1)墨卡托(Mercator)投影:墨卡托(Mercator)投影,是一種\等角正切圓柱投影〞,假設(shè)地球被圍在一中空的圓柱里,其標(biāo)準(zhǔn)緯線與圓柱相切接觸,然后再假想地球中心有一盞燈,把球面上的圖形投影到圓柱體上,再把圓柱體展開(kāi),這就是一幅選定標(biāo)準(zhǔn)緯線上的“墨卡托投影〞繪制出的地圖。

墨卡托投影沒(méi)有角度變形,由每一點(diǎn)向各方向的長(zhǎng)度比相等,它的經(jīng)緯線都是平行直線,且相交成直角,經(jīng)線間隔相等,緯線間隔從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極逐漸增

大。墨卡托投影的地圖上長(zhǎng)度和面積變形明顯,但標(biāo)準(zhǔn)緯線無(wú)變形,從標(biāo)準(zhǔn)緯線向兩極變形逐漸增大,但由于它具有各個(gè)方向均等擴(kuò)大的特性,保持了方向和相互位置關(guān)系的正確。

具體操作:類似如下(3)“橫軸墨卡托投影(TransverseMercator,TM)〞例如詳細(xì)步驟。

(2)高斯-克呂格(Gauss-Kruger)投影:簡(jiǎn)稱“高斯投影〞,又名\等角橫切橢圓柱投影〞,是地球橢球面和平面間正形投影的一種。該投影依照投影帶中央子午線投影為直線且長(zhǎng)度不變和赤道投影為直線的條件,確定函數(shù)的形式,從而得到高斯一克呂格投影公式。投影后,除中央子午線和赤道為直線外,其他子午線均為對(duì)稱于中央子午線的曲線。設(shè)想用一個(gè)橢圓柱橫切于橢球面上投影帶的中央子午線,按上述投影條件,將中央子午線兩側(cè)一定經(jīng)差范圍內(nèi)的橢球面正形投影于橢圓柱面。將橢圓柱面沿過(guò)南北極的母線剪開(kāi)展平,即為高斯投影平面。取中央子午線與赤道交點(diǎn)的投影為原點(diǎn),中央子午線的投影為縱坐標(biāo)x軸,赤道的投影為橫坐標(biāo)y軸,構(gòu)成高斯克呂格平面直角坐標(biāo)系。

高斯-克呂格投影在長(zhǎng)度和面積上變形很小,中央經(jīng)線無(wú)變形,自中央經(jīng)線向投影帶邊緣,變形逐漸增加,變形最大之處在投影帶內(nèi)赤道的兩端。由于其投影精度高,變形小,而且計(jì)算簡(jiǎn)便(各投影帶坐標(biāo)一致,只要算出一個(gè)帶的數(shù)據(jù),其他各帶都能應(yīng)用),因此在大比例尺地形圖中應(yīng)用,可以滿足軍事上各種需要,能在圖上進(jìn)行確切的量測(cè)計(jì)算。

具體操作:類似如下(3)“橫軸墨卡托投影(TransverseMercator,TM)〞例如詳細(xì)步驟。

(3)橫軸墨卡托投影(TransverseMercator,TM):

ENVI中坐標(biāo)定義文件存放在HOME\\ITT\\IDL70\\products\\envi45\\map_proj文件夾下,三個(gè)文件記錄了坐標(biāo)信息:

ellipse.txt橢球體參數(shù)文件datum.txt基準(zhǔn)面參數(shù)文件map_proj.txt坐標(biāo)系參數(shù)文件

在ENVI中自定義坐標(biāo)系分三步:定義橢球體、基準(zhǔn)面和定義坐標(biāo)參數(shù):

第一步、添加橢球體:

語(yǔ)法為,,。

這里將“Krasovsky,6378245.0,6356863.0〞和“IAG-75,6378140.0,6356755.3〞參與ellipse.txt末端。(ellipse.txt文件中已經(jīng)有了克拉索夫斯基橢球,由于翻譯原因,這里的英文名稱是Krassovsky,為了讓其他軟件平臺(tái)識(shí)別,這里新建一個(gè)Krasovsky橢球體。)

其次步、添加基準(zhǔn)面:

語(yǔ)法為,,。

這里將“D_Beijing_1954,Krasovsky,-12,-113,-41〞和“D_X

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