遥感原理与应用课程设计任务书.docx
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遥感原理与应用课程设计任务书
《遥感原理与应用课程设计》任务书
一、课程设计的目的
1、加深理解和巩固理论课上所学的有关遥感的基本原理、遥感传感器的成像机理、遥感图像的处理方法、专题信息提取以及遥感综合应用技术；
2、锻炼自主编程设计遥感图像处理算法和熟练运用遥感软件独立分析问题、解决具体问题的实际工作能力；
3、培养良好的工作习惯和科学素养，为今后参加科学研究工作以及毕业设计打下良好的基础。
二、课程设计的任务
1、针对遥感影像数据，设计从遥感影像上进行专题信息提取与专题图制作的总体方案、具体方法与详细流程步骤。
此任务以个人为单位进行；
2、利用遥感图像处理软件完成“遥感专题信息提取与专题图制作”的成果实现。
此任务以个人为单位进行；
3、用VC对遥感原理中所涉及的图像处理主要算法，按专题进行自主编程设计，也可自拟设计项目经指导教师同意后进行编程设计。
此任务以1-2人为一组进行，每小组任选一专题，专题如下：
专题1
对灰度图、彩色图颜色值进行线性拉伸的算法实现
显示灰度图，彩色图颜色值直方图的算法实现
对灰度图，彩色图进行直方图均衡的算法实现
专题2
对彩色图进行任意角度旋转的算法实现
对彩色图进行缩小放大的算法实现
对彩色图进行平移的算法实现
专题3
对灰度图进行均值滤波（3*3、5*5、7*7）的算法实现
对灰度图进行中值滤波（3*3、5*5、7*7）的算法实现
对灰度图进行高斯平滑的算法实现
对灰度图进行梯度锐化的算法实现
专题4
对灰度图用不同算子进行边缘检测的算法实现
Sobel算子、Robert算子、Prewit算子、Laplace算子
Krisch算子、Canny算子
专题5
图像色彩空间变换（RGB->HIS、HIS->RGB）的算法实现
彩色图像灰度化的算法实现
专题6形态学处理
腐蚀（水平、垂直、全方向）、膨胀（水平、垂直、全方向）的算法实现；
开运算（先腐蚀后膨胀）、闭运算（先膨胀后腐蚀）的编程实现。
专题7植被指数和变化检测
植被指数的算法原理与程序设计
变化检测的算法原理与程序设计
专题8基于多项式几何纠正
纠正多项式系数解算、纠正变换函数建立、坐标转换、灰度重采样的算法原理与编程实现
专题9影像镶嵌：
镶嵌影像边界计算
镶嵌影像像素值计算（重叠区域、非重叠区域）
亮度、反差调正以及边界线平滑
专题10影像融合
空间域非加权融合算法原理与成编程实现
空间域加权融合的算法原理与编程实现
HIS变换融合的算法原理与编程实现
专题11K均值法分类：
初始聚类中心的选取
最近距离准则逐像素初始分类；
新聚类中心计算与分类；
迭代终止条件设定，分类结果输出
专题12基于ISODATA法的聚类分析
初始聚类中心的选取
最近距离准则逐像素初始分类
类的分裂与合并
新类中心的计算与分类
迭代运算的控制
分类结果的输出
专题13小波变换
三、课程设计的方式
1、教师提供课程设计的遥感图像处理软件（ERDAS）和实习数据；
2、学生根据课程设计任务完成“遥感专题信息提取与专题图制作”的总体方案设计与流程框图设计，交给教师审核；
3、利用ERDAS软件完成“遥感专题信息提取与专题图制作”的成果实现；在具体操作中有疑问提倡先独立思考、后询问教师、再归纳总结的方法；
4、对每一步骤的实现方法进行归纳总结，找出其中的难点和关键点，并对每一步处理的效果进行评估，找出影响效果的因素和提高效果的方法；
5、利用VC完成算法的设计和实现，编程中出现疑难可采取查阅资料、相互讨论、询问教师的方法，不得互相抄袭、拷贝。
四、课程设计的安排
1、时间：
20012年2月13日—2月27日
2、地点：
信息学部5号楼201实验室。
（详细见实习安排课表）
4、内容安排
单元
内容
1
教师讲解课程设计的任务安排，学生学习任务书、熟悉ERDAS软件主菜单中每个大模块的主要功能，重点看Viewer、Import、DataPrep、Interpreter、Classifier、Modeler六个模块的在线帮助，弄清楚它们的功能含义，完成方案设计和流程框图
2
教师审核课程设计方案并集中讲解“遥感专题信息提取与专题图制作”的主要步骤和流程，学生阅读指导书、掌握遥感数据处理的相关操作
3-6
ERDAS软件实现专题信息提取
整理实习成果：
对每一步骤的实现方法进行归纳总结，找出其中的难点和关键点，并对每一步处理的效果进行评估，找出影响效果的因素和提高效果的方法
撰写课程设计报告
7-11
自主设计编程实现遥感图像处理算法
12
分班级成果验收答辩
五、课程设计的成果
1、“遥感专题信息提取与专题图制作”的总体方案与流程框图；
2、ERDAS软件完成的“遥感专题信息提取与专题图制作”专题图；
3、ERDAS软件完成“遥感专题信息提取与专题图制作”的设计报告，按课程设计内容：
。
设计报告按以下格式撰写：
1）课程设计的目的和意义
2）课程设计的原理和方法
3）课程设计的过程和步骤
4）课程设计的结果分析与评价
5）课程设计的总结与体会
4、VC编程实现算法设计的程序代码；
5、VC编程实现遥感图像处理算法的设计报告，设计报告按科技论文格式撰写。
六、课程设计的要求
1、每个学生都应在教师指导下独立完成或小组分工协作完成。
提倡交流、讨论，严禁抄袭、拷贝等现象。
课程设计完成后每个学生制作PPT并进行个人答辩，个人答辩情况将计入成绩；
2、严格按课程设计安排课表时间准时到达实验室，不得随意旷课、迟到、早退。
主动维护好实验室硬软件，保持实验室卫生。
七、课程设计的考核
1、ERDAS软件部分（40%）
2、算法自主设计编程与答辩（50%）
3、平时考勤（10%）
八、参考书目
[1]《VisualC++数字图像获取、处理及其实践应用》，人民邮电出版社，杨枝灵等，2003年1月；
[2]《遥感原理与应用》，孙家柄等，武汉大学出版社，2003年；
[3]《遥感原理与应用课程设计》指导书。
《遥感原理与应用课程设计》指导书
ERDASIMAGINE是美国ERDAS公司开发的专业遥感图像处理与地理信息系统软件。
它以模块化的方式提供给用户，使得用户可根据自己的应用程序的要求、资金情况合理地选择不同功能模块及其不同组合，对系统进行剪裁，充分利用软硬件资源，并最大限度地满足用户的专业应用要求。
ERDASIMAGINE面向不同需求的用户，对于系统的扩展功能采用开放的体系结构以IMAGINEEssentials、IMAGINEAdvantage、IMAGINEProfessional的形式为用户提供了低、中、高三档产品架构，并有丰富的功能扩展模块供用户选择，使产品模块的组合具有极大的灵活性。
在图像处理方面，直观的操作步骤使用户操作起来非常灵活方便。
IMAGINE的窗口提供了卷帘、闪烁、设置透明度以及根据坐标进行窗口关联功能，方便多个相关图像的比较。
ERDASIMAGINE为不同的应用提供了250多种地图投影系统，还有非常方便的坐标转换工具。
新开发的专家分类器，为高光谱、高分辨率图像的快速高精度分类提供了可能。
此工具突破了传统分类只能利用光谱信息的局限，可以利用空间信息辅助分类。
ERDASIMAGINE图标面板的功能如下表所示：
图标
命令
功能
IMAGINECredits
查阅ERDAS信用卡
StartIMAGINEViewer
打开IMAGINE视窗
Import/Export
启动数据输入输出模块
DataPreparation
启动数据预处理模块
MapComposer
启动专题制图模块
ImageInterpreter
启动图像解译模块
ImageCatalog
启动图像库管理模块
ImageClassification
启动图像分类器
SpatialModeler
启动空间建模工具
Radar
启动雷达图像处理模块
Vector
启动矢量功能模块
VirtualGIS
启动虚拟GIS模块
一、视窗操作
本节在了解视窗菜单、工具等各项功能的基础上，重点学习掌握以下内容：
图像文件的显示及缩放功能
两幅图像的叠加（混合、卷帘、闪烁）操作
如何修改图像的头信息
单点、矩形区域光标查询功能
AOI菜单及工具板操作
栅格图像的常用处理
1．视窗功能简介
二维视窗（Viewer）是显示栅格图像、矢量图形、注记文件、AOI（AreaOfInterest感兴趣的区域）等数据层的窗口。
ERDASIMAGINE软件有三种途径打开一个新视窗：
ERDAS图标面板菜单栏：
Main→StartIMAGINEViewer…→
ERDAS图标面板工具栏：
点击图标
→
在视窗
的文件下拉菜单选：
File→New→Viewe→
1）视窗菜单命令及功能（略，见文件菜单操作）
2）视窗工具栏命令及功能
图标
命令
功能
图标
命令
功能
OpenLayer
打开文件
MeasurePoints,linesandAreas
量测点、线、面
CloseTopLayer
关闭最顶层文件
Start/UpdateInquineCursor
启动光标查询功能
ShowInfo
ForTopLayer
显示最顶层文件信息
ShowToolPaletteforTopLayer
显示对应顶层文件的工具菜单
SaveTopNon-AOILayer
保存最顶层非AOI文件
StartProfileTools
启动剖面线工具
PrintContentsofViewer
打印视窗文件
ResetWindowTools
Zoom、Roam按钮复位
RemoveContentsFromViewer
关闭视窗所有文件
ZoominByTwo
以点为中心放大两倍显示
ResetZoom
恢复Zoom操作前的影像显示
ZoomoutByTwo
以点为中心缩小两倍显示
ZoominByTwo
以视窗为中心放大两倍显示
RoamImage
图像漫游
ZoomoutByTwo
以视窗为中心缩小两倍显示
2．文件菜单操作
1）文件菜单命令及功能
一级菜单命令
二级菜单命令
三级菜单命令
功能
File
文件操作
New
产生新文件
AOILayer
VectorLayer
AnnotationLayer
Viewer
ViewerSpecified
MapComposition
创建AOI层
创建矢量数据层
创建注记层
打开一个新视窗
产生视窗模式
产生地图编辑
Open
打开文件
AOILayer…
RasterLayer…
VectorLayer…
AnnotationLayer…
TerraModelLayer…
View…
MapComposition…
ThreeLayerArrangement…
MultiLayerArrangement…
打开AOI层（.aoi）
打开影像层（.img）
打开矢量数据层（Arccoverage）
打开注记层（.ovr）
打开地形模型层（.pro）
打开视窗文件（.vue）
打开地图（.map）
打开三波段影像层（.img）
打开多波段影像层（.img）
Save
保存文件
TopLayer
TopLayerAs…
AOILayerAs…
AllLayers
View…
以当前文件名保存视窗中的最上层文件
以其它文件名另存视窗中的最上层文件
另存AOI文件
保存当前视窗中的所有层的文件
将当前视窗内容存为后缀是.vue的文件
ViewtoImageFile…
将当前视窗内容转换存为.img的文件
Print…
打印当前视窗内容
Clear
清除当前视窗内容
Close
关闭当前视窗
CloseOtherViewers
关闭当前视窗以外的其它视窗
2）装载显示影像（.img）
点击视窗下拉菜单File→Open→RasterLayer→SelectLayerToAdd对话框
点击视窗工具栏图标
→SelectLayerToAdd对话框
在SelectLayerToAdd对话框中有File和RasterOption两个选项，其中：
File→Lookin（指定所装影像文件的目录）→FileName（指定所装影像文件名）→FileofType（指定所装影像文件类型）
File→Recent（如果所装影像是近期操作过的文件，前面三项不做，直接由此项功能选择）
GoTo（改变文件的路径）
RasterOption（设置显示图像文件的各项参数）→Displayas（装多波段图像选择TureColor项、装假彩色图像选择PseudoColor项、灰度图像选择GrayScale、地形图数据选择Relief）→LayerstoColors：
（装多波段图像时设置图像彩色合成颜色）→ClearDisplay（清除/不清除视窗中已有信息开关）→FittoFrame（按照视窗大小缩放/不缩放显示影像开关）→DataScaling（图像拉伸/不拉伸开关）等；
3．实用菜单操作
1）实用菜单命令及功能
一级
菜单
命令
二级
菜单
命令
三级
菜单
命令
功能
Utility
实用操作
InquireCursor…
用十字鼠标定位查询坐标
InquireBox…
定义一个矩形框并显示其坐标范围
InquireColor…
定义十字鼠标或矩形框的颜色
InquireShape…
定义鼠标指针的形状
InquireHome
将鼠标指针移动到当前图像显示窗口的中心
Measure…
用鼠标在图上量测,包括点的坐标、直线的长度、多边形、矩形和圆、椭圆的周长和面积。
SelectorProperties…
改变InquireCursor或InquireBox的颜色和坐标。
PickProperties…
在创建一个多边形或折线时生成PolyEdit对话框，通过键盘输入改变坐标。
Blend…
混合两个影像图层。
Swipe…
通过水平或垂直逐行切换的卷帘方式在上下两个图像之间转换。
Flicker…
在上下两个图层之间切换,与SWIPE不同的是,切换是瞬间闪烁的,而不是逐行切换。
LayerInfo…
显示当前视窗中最上面图层的信息。
HFAInfo…
显示影像的分层数据结构。
ImageDrape…
打开ImageDrape对话框显示DEM数据。
VirtualGIS…
三维地形的虚拟漫游。
2）图像信息显示
本操作主要应用于查阅或修改图像文件的有关信息，如投影信息、统计信息、显示信息等。
调用此功能有三种途径：
ERDAS面板中主菜单→Tools→ImageInformation→Imageinfo对话框（无文件名）
在本视窗中单击菜单条：
Utility→LayerInfo…→Imageinfo对话框
在本视窗中单击工具图标：
→Imageinfo对话框
Imageinfo对话框如下图所示：
在实际工作中，经常需要用Imageinfo对话框中的Edit菜单命令修改或添加图像的头文件信息，包括地理坐标信息即图像的左上角X、Y坐标，像元值的大小、单位和地图投影信息，其修改地理坐标信息和地图投影信息的操作过程为：
Edit→ChangeMapModel→ChangeMapInfo对话框→UpperLeftX、Y（修改图像的左上角X、Y坐标）→PixelSizeX、Y（像元值的大小）→Units（单位）→Projection（投影类型）→OK（确认地图坐标改变）
Edit→Add/ChangeProjection→ProjectionChooser对话框→Standard（标准投影模式）→Categories（选择投影类型）→Projection（自动确定投影参数）→Custom（用户投影模式）→ProjectionType（投影类型：
以UTM为例）→SpheroidName（椭球体参数名称：
Krasovsky）→DatumName（基准面名称：
Underfind）→UTMZone（UTM带号）→NORTHorSOUTH（北半球或南半球）→North→OK（确认投影信息改变）
4．显示菜单操作（菜单命令及功能）
一级
菜单
命令
二级菜单命令
三级菜单命令
功能
View
ArrangeLayers…
显示排列图像对话框
CreateMagnifier…
产生一个放大窗口
TileViewers
并排平铺多个视窗
WindowInformation…
显示当前窗口的信息
Split…
（略）
垂直、水平分割窗口为两个或自定义多个大小相同窗口
Zoom
（略）
窗口按照倍数缩放
Scale
以任意比例缩放显示
ImageToWindow
WindowtoImage
Extent…
ScaleTool…
重新设置影像尺寸以适应窗口尺寸
重新设置窗口尺寸以适应影像尺寸
定义显示范围
定义比例尺
Rotate…
任意角度旋转显示影像
Rotate/Flip/Stretch…
缩放、平移、任意角度旋转、镜像反转、拉伸显示影像等
NorthArrow
打开/关闭指北针
ScaleBar
打开/关闭比例尺条
VirtualRoaming
打开/关闭虚拟漫游
Link/UnlinkViewers
（略）
连接/断开连接影像窗口
Backgroundcolor…
改变窗口的背景色
StatusBar
打开/关闭窗口的底部显示状态条
ScrollBars
打开/关闭下拉式菜单
MenuBar
打开/关闭视窗滚动条
ToolBar
打开/关闭工具栏
Borders
打开/关闭视窗标题栏
5．AOI菜单操作
AOI是用户感兴趣区域（AreaOfInterest）的缩写，确定一个AOI之后，可以使相关的处理操作对AOI内的象元进行，AOI区域可以保存为一个文件，便于在以后的多个场合调用（如：
用于分幅裁剪图像、专题信息提取等），AOI区域经常应用于图像分类模板（signature）文件的定义。
一级
菜单
命令
二级菜单命令
三级菜单命令
功能
AOI
感兴趣区域（AreaOfInterest）
Tools
打开AOI工具面板
Undo
取消编辑操作
Cut
剪切AOI区域
DeleteRasterMasker
删除栅格掩膜
Group
建立AOI组合
Ungroup
取消AOI组合
Reshape
改变AOI形状
InvertPolygon
选择AOI区域以外的要素
ElementProperties
AOI要素特性（周长、面积）
Styles
AOI显示特性（线型粗细、间隔设置）
SeedProperties
AOI种子特征
CopySelectiontoAOI
依据AOI拷贝选择要素
Link
建立视窗AOI连接
TabletInput
数字化仪输入
NewConfiguration
建立新的数字化仪配置
CurrentConfiguration
调用已配置的数字化仪
6．栅格菜单操作
栅格菜单操作包含了栅格工具等20项命令，可以对栅格图像数据进行多种处理或属性设置。
1）栅格菜单命令及功能
一级
菜单
命令
二级菜单命令
三级菜单命令
功能
Raster
Tools
打开Rastr工具面板
r
Undo
取消编辑操作（可以多次取消）
Copy
复制所选择的栅格区域
Paste
粘贴所选择的栅格区域
BandCombination
图像波段彩色合成调整
PixelTransparency
像元透明显示设置
SetResamplingMethod
图像重采样方法设置
DataScaling
图像拉伸数值调整
Contrast
图像反差调整
HistogramEqualize
StandardDeviationStretch
GeneralContrast…
Brightness/Contrast…
PiecewiseContrast…
Breakpoints…
LoadBreakpoints…
SaveBreakpoints…
直方图均衡化处理
标准差拉伸处理
通用反差调整
亮度/反差调整
分段反差调整
直方图断点处理
加载直方图断点
保存直方图断点
Filtering
图像滤波处理
Smooth
Sharpen
FindEdges
ConvolutionFiltering..
StatisticalFiltering..
平滑
锐化
边缘提取
卷积滤波
均值滤波
Recode
图像分类重编码
Fill
图像数值填充
OffsetValue
图像数值位移
Interpolate
图像插值处理
RecomputeStatistics
图象待征重新统计
Attributies
栅格属性编辑器
GeometricCorrection
图像几何校正
SetDropPoint
图像坐标平移
ProfileTools
图像剖面工具
ReliefShadingTools
地势阴影工具
2）图像反差调整（直方图断点操作）
视窗菜单条：
Raster→
升级会员 