實(shí)驗(yàn)五遙感數(shù)字圖像的增強(qiáng)處理(上)

實(shí)驗(yàn)五遙感數(shù)字圖像的增強(qiáng)處理（上）實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2；實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：（驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)）；實(shí)驗(yàn)要求：必修一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆粘Ｓ玫膱D象增強(qiáng)處理的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容空間、輻射、光譜增強(qiáng)處理的主要方法：（1）空間增強(qiáng)：包括卷積增強(qiáng)處理、紋理分析、（2）輻射增強(qiáng)：LUT拉伸處理、直方圖均衡化處理（3）光譜增強(qiáng)：纓穗變換三、實(shí)驗(yàn)要求在理解數(shù)字圖像增強(qiáng)處理的方法原理的基礎(chǔ)上，按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)，做好實(shí)驗(yàn)記錄以及實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題。四、實(shí)驗(yàn)條件計(jì)算機(jī)機(jī)房，裝有ERDAS8.5、phtoshop7.0等軟件。五、實(shí)驗(yàn)步驟1．圖像解譯功能簡(jiǎn)介（IntroductionofImageInterpreter）利用ERADSIMAGINE進(jìn)行圖像增強(qiáng)主要采用ERADSIMAGINE的圖像解譯器（ImageInterpreter）模塊，該模塊包含了50多個(gè)用于遙感圖像處理的功能模塊，這些功能模塊在執(zhí)行過(guò)程中都需要通過(guò)各種按鍵或?qū)υ捒蚨x參數(shù)，多數(shù)功能都借助模型生成器（ModelMaker）建立了圖形模型算法，容易調(diào)用或編輯。圖像解譯器(ImageInterpreter或Interpreter)，可以通過(guò)兩種途徑啟動(dòng)：ERDAS圖標(biāo)面板菜單條：Main/ImageInterpreter----ImageInterpreter菜單ERDAS圖標(biāo)面板工具條：點(diǎn)擊Interpreter圖標(biāo)一ImageInterpreter菜單從上圖可以看出，ERDAS圖像解譯模塊包含了8個(gè)方面的功能，依次是遙感圖像的空間增強(qiáng)（SpatialEnhancement）、輻射增強(qiáng)（RadiometricEnhancement）、光譜增強(qiáng)(SpectralEnhancement)、高光譜工具（HyperSpectralTools）、傅立葉交換（FourierAnalysis）、地形分析（GISAnalysis）、以及其它實(shí)用功能（Utilities）。每一項(xiàng)功能菜單中又包含若干具體的遙感圖像處理功能。TopographicAnalysis）。地理信息系統(tǒng)分析（2.圖象空間增強(qiáng)(1)空間增強(qiáng)（SpatialEnhancement）空間增強(qiáng)技術(shù)是利用像元自身及其周?chē)裨幕叶戎颠M(jìn)行運(yùn)算，達(dá)到增強(qiáng)整個(gè)圖像之目的。ERDASIMAGINE提供的空間增強(qiáng)處理功能如表3.1所列。表3.1遙感圖像空間增強(qiáng)命令及其功能空間增強(qiáng)命令空間增強(qiáng)功能Convolution：卷積增強(qiáng)Non-directionalEdge：非定向邊緣增強(qiáng)用一個(gè)系數(shù)矩陣對(duì)圖像進(jìn)行分塊平均處理首先應(yīng)用兩個(gè)正交卷積算子分別對(duì)圖像進(jìn)行邊緣探測(cè)，然后將兩個(gè)正交結(jié)果進(jìn)行平均化處理使用類(lèi)似卷積濾波的方法，選擇一定的窗口呼函數(shù)，對(duì)輸入圖像文件的數(shù)值進(jìn)行多種變換FocalAnalysis：聚集分析Texture：紋理分析通過(guò)二次變異等分析增強(qiáng)圖像的紋理結(jié)構(gòu)應(yīng)用自適應(yīng)濾波器對(duì)AOI進(jìn)行對(duì)比度拉伸處理率辨遙感圖像的融合處理AdaptiveFilter：自適應(yīng)濾波ResolutionMerge：分辯率融合Crisp：銳化處理增強(qiáng)整景圖像亮度而不使其專(zhuān)題內(nèi)容發(fā)生變化(2)卷積增強(qiáng)處理卷積增強(qiáng)是將整個(gè)圖像按像元分塊進(jìn)行平均處理，用于改變圖像的空間頻率特征。卷積default.klb的處理的關(guān)鍵是卷積算子一-系數(shù)矩陣的選擇。ERDAS將常用的卷積積算子放在文件中，分別以3×3、5×5、7×7三組，每組又包括edgeDetect/edgeenhance/lowpass/Highpass/Horizontal/vertical/summary等七種不同的處理方式。具體執(zhí)行過(guò)程如下：ERDAS圖標(biāo)面板工具條，點(diǎn)擊Interpreter/spatialEnhancement/convolution—打開(kāi)convolution對(duì)話框，并設(shè)置如下參數(shù)：lanier.img(3)紋理分析紋理分析通過(guò)在一定的窗口內(nèi)進(jìn)行二次變異分析或三次對(duì)稱(chēng)分析，使圖像的紋理結(jié)構(gòu)得到增強(qiáng)，具體過(guò)程如下：ERDAS圖板面板工具條中，點(diǎn)擊Interpreter/spatialEnhancement/Texture—打開(kāi)Texture對(duì)話框，并設(shè)置參數(shù)如下：這一分析方法的關(guān)鍵是確定Windowsize的定義操作函數(shù)lanier.imgOperator。3.輻射增強(qiáng)處理：(1)輻射增強(qiáng)（RadiometricEnhancement）輻射增強(qiáng)處理是對(duì)單個(gè)像元的灰度值進(jìn)行變換達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。ERDASIMAGINE供的輻射增強(qiáng)處理功能如表3.2所列。表3.2遙感圖像輻射增強(qiáng)命令及其功能輻射增強(qiáng)命令輻射增強(qiáng)功能通過(guò)修改圖像查找表（LookupTable）使輸出圖像值發(fā)生變化，是圖像對(duì)比度拉伸的總和。LUTStretch：查找表拉伸HistogramEqualization:對(duì)圖像進(jìn)行非線性拉伸，重新分布圖像像元值使一定灰度范圍內(nèi)像元的數(shù)量大致相等直方圖均衡化對(duì)圖像查找表進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，使一幅圖像的直方圖與另一幅圖像類(lèi)似，常用于圖像拼接處理HistogramMatch:直方圖匹配BrightnessInverse:亮度反轉(zhuǎn)對(duì)圖像亮度范圍進(jìn)行線性及非線性取反值處理降低多波段圖像及全色圖像模糊度的處理方法利用自適應(yīng)濾波方法去除圖像噪聲HazeReduction:NoiseReduction:DestripeTMData:去霾處理降噪處理去條帶處理對(duì)LandsatTM圖像進(jìn)行三次卷積處理去除條帶(2)查找表拉抻處理是通過(guò)修改圖像查找表，使輸出圖像值發(fā)生變化。通過(guò)定義，可實(shí)線現(xiàn)性拉伸、分段線性拉伸、非線性拉伸等處理。在ERDAD圖標(biāo)面標(biāo)工具條中，點(diǎn)出Interpreter/RadiometricEnhancement/LUTStretch—--打開(kāi)LUTstretch對(duì)話框，并設(shè)置參數(shù)如下：其中關(guān)建是：點(diǎn)擊View/customTable進(jìn)入查找表編輯狀態(tài)。根據(jù)需要修改查找表。lanier.img（3）直方圖均衡化處理直方圖均衡化處理實(shí)質(zhì)上是對(duì)圖像進(jìn)行非線性拉伸，重新分配圖像像元值，使一定灰度范圍內(nèi)的像元的數(shù)量大致相等。在ERDAS圖標(biāo)面板工具條中，點(diǎn)擊Interpreter/RadiometricEnhancement/HistogramEqualization—--打開(kāi)HistogramEqualization對(duì)話框,并設(shè)置參數(shù)如下：lanier.img直方圖匹配（HistogramMatch）是對(duì)圖像查找表進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，使一幅圖像某個(gè)波段的直方圖與另一幅圖像對(duì)應(yīng)波段類(lèi)似。直方圖匹配經(jīng)常作為相鄰圖像拼接或應(yīng)用多時(shí)相遙感圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化研究的預(yù)處理工作，通過(guò)直方圖可以部分消除由于太陽(yáng)高度角或大氣影響造成的相鄰圖像的效果差異。打開(kāi)Main|ImageInterpreter|RadiometricEnhancement|HistogramMatching命令,打開(kāi)v對(duì)話框。完成直方圖匹配。將匹配前后的文件打開(kāi)進(jìn)行比較。4.光譜增強(qiáng)處理(1)光譜增強(qiáng)處理是基于多波段數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)像元的灰度值進(jìn)行變換，達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。ERDSAIMAGINE提供的光譜增強(qiáng)處理功能如下圖所示。表3.3遙感圖像光譜增強(qiáng)命令及其功能光譜增強(qiáng)命令光譜增強(qiáng)功能：PrincipalComponents將具有相關(guān)性的多波段圖像壓縮到完全獨(dú)立的較少的幾個(gè)波段，使遙感圖像更易于解譯分析主成份變換InversePrincipalComponents：與主成份變換操作正好相反，將主成份變換圖像依據(jù)當(dāng)時(shí)的變換特征矩陣重新恢復(fù)到RGB彩色空間主成份逆變換DecorrelationStretch：首先對(duì)圖像的主成份進(jìn)行對(duì)比度拉伸處理，然后再進(jìn)行主成份逆變換，將圖像恢復(fù)到RGB彩色空間去相關(guān)拉伸Tasseledcap：纓穗變換在植被研究中旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)軸優(yōu)化圖像顯示效果將圖像從紅（R）綠（G）藍(lán)（B）彩色空間轉(zhuǎn)換到亮度（I）、色度（H）、飽和度（S）彩色空間RGBtoHIS：色彩變換將圖像從亮度（I）色度（H）飽和度（S）彩色空間轉(zhuǎn)換到紅（R）綠（G）HISTORGB：色彩逆變換（藍(lán)B）彩色空間Indices：指數(shù)計(jì)算用于計(jì)算反映礦物及植被的各種比率和指數(shù)：NaturalColor自然色彩變換模擬自然色彩對(duì)波段數(shù)據(jù)變換輸出自然色彩圖像（3）纓穗變換纓穗變換是針對(duì)植物學(xué)所關(guān)心的植被特征，對(duì)原始多波段圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行空間旋轉(zhuǎn)，獲得具有物理意義的亮度、綠度、濕度等分量。在ERDAS圖標(biāo)面板工具條中，點(diǎn)擊Interpret/spectralEnhancement/TasseledCap—打開(kāi)Tasseledcap對(duì)話框，并設(shè)置參數(shù)。lanier.img注：需要定義相關(guān)參數(shù)setcoefficients,點(diǎn)擊setcoefficients