实验九遥感图像预处理.docx

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实验九遥感图像预处理

实验九遥感图像预处理（三）

一、实验内容

图像融合、镶嵌（2学时）

图像裁剪（2学时）

二、实验学时4学时

二、实验原理、方法和手段

图像融合、镶嵌、裁剪原理内容在操作中进行介绍。

三、实验数据

实验数据：

第四章：

遥感图像预处理

四、实验步骤

1.图像融合

数据：

第四章：

遥感图像预处理\5-图像融合。

图像融合是将低空间分辨率的多光谱图像或高光谱数据与高空间分辨率的单波段重新采样，生成一幅高分辨率多光谱遥感图像的图像处理技术。

使得处理后的图像既有较高的空间分辨率，又具有多光谱特征。

ENVI中提供了两种融合方法：

HSV变换和Brovey变换。

这两种方法均要求数据具有地理参考或者具有相同的尺寸，RGB输入波段必须为无符号8-bit数据或从打开的彩色display中选择。

两种方法基本类似，下面介绍Brovey变换操作过程。

操作过程：

1.打开融合的两个文件：

TM-30m.img和bldr_sp.img（分别在两个display窗口中显示），将TM-30m.img以RGB格式显示在display窗口中。

2.选择主菜单→transform→imagesharpening→colornormalized（brovey）,在selectinputRGB对话框中，有两种选择方式（如第一图）：

可用波段列表中选择或display窗口中选择，选择display#1窗口中的RGB，单击OK按钮。

3.选中相应波段，双击，进入colornormalized（brovey）对话框（如第二图）,在colornormalized（brovey）对话框中，选择重采样方式（resampling）和输入文件路径及文件名，单击OK按钮输出结果。

融合后结果如下，可以对两幅图像链接进行比较。

对于多光谱图像，ENVI可以利用以下融合技术：

Gram-Schmidt：

能保持融合前后图像波谱信息的一致性。

Colornormalized:

要求数据具有中心波长和FEHM

主成分（PC）变换

下面介绍参数相对较多的Gram-schmidt操作过程。

1.打开融合的两个文件：

qb_bould_msi.img和qb_bould_pan.img。

2.选择主菜单→transform→imagesharpening→gram-schmitspectralsharpening,在selectlowspatialresolutionmultibandinputfile对话框中选择低分辨率多光谱图像qb_bould_msi.img，双击选中图像波段，弹出gram-schmitspectralsharpening对话框。

3.在gram-schmitspectralsharpening对话框中，选择降低高分辨率全色波段的方法。

4.选择重采样方式（resampling）和输入文件路径及文件名，单击OK按钮输出结果。

融合后结果如下，可以对两幅图像链接进行比较。

2.图像镶嵌

将没有地理坐标系或者有地理坐标系的多幅图像合并，生成一幅单一的合成图像。

主要是镶嵌颜色不一致、接边以及重叠等问题。

⑴有地理参考的图像镶嵌

第一步：

启动图像镶嵌工具

在ENVI主菜单中，选择map→mosaicking→Georeferrnced,打开mapbasedmosaic对话框。

上述对话框由菜单条、窗口图像和文件列表和快捷菜单组成。

第二步：

加载镶嵌图像

1.在mosaic对话框中，选择import→importfiles,选择mosaic1和mosaic2镶嵌文件导入。

2.导入的镶嵌文件显示在图像窗口以及文件列表，文件列表中的排在下面的文件，在图像显示窗口中显示在上层。

3.在文件列表中选择需要调整顺序的文件，单击右键选择快捷菜单raise（lower）imagetotop（bottom）（提升/降低到顶层/底层）或raise（lower）imageoneposition（提高/降低一层），或者在图像窗口中单击右键选择快捷菜单。

通过这个功能调整图像叠加顺序。

第三步：

图像重叠设置

1.选择文件列表中一个文件，单击右键选择editentry。

2.在editentry对话框中，设置datavaluetoignore：

0，忽略0值；设置featheringdistance为10，羽化半径为10个像素，单击OK按钮。

第四步：

切割线设置

1.在mosaic对话框中，选择file→savetemplate,选择输出路径和文件名，将模板文件显示在display中。

2.在display中，选择overlay→annotation,在重叠区域绘制一条折线当做切割线；绘制一个symbol放在切割线一旁，标示这部分将被裁剪，注意单击两次右击以完成symbol注记的绘制；保存注记文件。

3.回到mosaic对话框中，在文件列表最下面文件单击右键，选择editentry，在entry参数对话框中，单击selectcutlineannotationfile按钮，选择前面生成的注记文件，单击clear按钮可以清除注记文件。

第五步：

颜色平衡设置

1.在mosaic对话框中，首先确定一个图像当做基准，在文件列表中选择这个图像，单击右键选择editentry，打开entry对话框。

2.将mosaicdisplay设置为RGB，并选择波段合成RGB图像显示；选择colorbalancing参数：

fixed，作为基准图像；同样的方法对其他图像文件进行设置，选择colorbalancing参数：

adjust。

第六步：

输出结果

1.在mosaic对话框中，选择file→apply,在mosaicparameters对话框中，设置输出像元大小、重采样方式、文件路径及文件名、背景值。

其中colorbalanceusing选项中，默认的是统计重叠区的直方图，可以单击

按钮切换到统计整个基准图像的直方图用于颜色平衡。

整个镶嵌过程已经完成，显示镶嵌结果查看效果。

在上述步骤中，其中第三—五步都是可选项，根据实际情况选择。

⑵基于像素的图像镶嵌

第一步：

启动图像镶嵌工具

在ENVI主菜单中，选择map→mosaicking→pixelbased,开始进行ENVI基于像素的镶嵌操作，pixelbasedmosaic对话框出现在屏幕上。

第二步：

加载镶嵌图像

1.在mosaic对话框中，选择import→importfiles,选择相应的镶嵌文件导入。

2.在selectmosaicsize对话框中，指定镶嵌图像的大小，这个可以通过将所有的镶嵌图像的行列数相加，得到一个大概的范围，设置“Xsize”为1028“Ysize”为1024。

第三步：

调整图像位置

1.在mosaic对话框的下方X0文本框和Y0文本框输入像素值，调整图像位置，也可以在图像窗口中，点击并按住鼠标左键，拖拽所选图像到所需的位置，然后松开鼠标左键就可以放置该图像了。

2.如果镶嵌区域大小不合适，选择options→changemosaicsize，重新设置镶嵌区域大小。

其他步骤和有地理参考的图像镶嵌类似，这里不一一列举。

3.图像裁剪

图像裁剪的目的是将研究之外的区域去除。

常用的方法是按照行政区划边界或自然区划边界进行图像裁剪。

在基础数据生产中，还经常要进行标准分幅裁剪，按照ENVI的图像裁剪过程，可分为规则裁剪和不规则裁剪。

⑴规则分幅裁剪

规则分幅裁剪是指裁剪图像的边界范围是一个矩形，这个矩形范围获取途径包括行列号、左上角和右下角两点坐标、图像文件、ROI/矢量文件。

操作步骤：

1．在主菜单中，选择file→openimagefile，打开裁剪图像bhtmsat.img。

2．在主菜单中，选择file→savefileas→ENVIstandard，弹出newfilebuilder对话框。

在该对话框中，单击importfile按钮，弹出creatnewfileinputfile对话框。

3.在createnewfileinputfile对话框中，选中selectinputfile列表中的裁剪图像图像，单击spatialsubset按钮（空间波段子集），在spatialsubset对话框中，单击image按钮，弹出subsetbyimage对话框，在所选波段中进行子波段裁剪范围设置。

4.在subsetbyimage对话框中，可以通过输入行列数确定裁剪尺寸，按住鼠标左键拖动图像中的红色矩形框确定裁剪区域，或者直接用鼠标左键按钮红色边框拖动来裁剪尺寸以及位置，单击OK按钮。

5.在selectspatialsubset对话框中可以看到裁剪区域信息，单击OK按钮。

6.在creatnewfileinputfile对话框中，可以通过spectralsubset按钮选择输出波段子集，单击OK按钮。

7.选择输出路径及文件名，单击OK按钮，完成规则分幅裁剪过程。

⑵不规则分幅裁剪

不规则分幅裁剪是指裁剪对象的外边界范围是一个任意多边形。

任意多边形可以是事先生成的一个完整的闭合多边形区域，可以是一个手工绘制的ROI多边形，也可以是ENVI支持的矢量文件。

针对不同的情况采用不同的裁剪过程，下面介绍两种方法：

A.手动绘制感兴趣区

1.打开图像can_tmr.img并显示在display窗口中。

2.在image窗口中选择overlay→regionofinterest。

在ROITool对话框中，单击ROI_Type→Polyon。

3.绘制窗口（window）选择image，绘制一个多边形，右键结束。

根据需求可以绘制若干个多边形。

4.选择主菜单→basictools→subsetdataviaROIS,或者选择ROITool→file→subsetdataviaROIS，选择裁剪图像，双击左键，进入spatialsubsetdataviaROIs对话框。

5.在spatialsubsetdataviaROIs对话框中，设置以下参数：

在ROIs列表中（selectinputROIs），选择绘制的ROIS。

在“maskpixelsoutsideofROI”项中选择：

Yes。

裁剪背景值（maskbackgroundvalue）：

0

6.选择输出路径及文件名，单击OK按钮，裁剪图像。

（以下为其中一个窗口的裁剪结果）

B.矢量数据生成感兴趣区

1．在主菜单中，选择file→openvectorfile，打开裁剪图像所在区域的shapefile矢量文件，投影参数不变，选择导入的memory。

2．在availablevectorlist对话框中，选择file→exportlayertoROI，在弹出的对话框中选择裁剪图像，单击OK按钮。

3．在exportEVFlayertoROI选择对话框中，选择将所有矢量要素转成一个ROI（convertallrecordofanEVFlayertooneROI），单击OK按钮。

4．选择主菜单→basictools→subsetdataviaROIs，选择裁剪图像。

5．在spatialsubsetviaROIsparameters中，设置以下参数：

在ROIs列表中（selectinputROIs），选择绘制的ROIS。

在“maskpixelsoutsideofROI”项中选择”Yes“

裁剪背景值（maskbackgroundvalue）：

0

6．选择输出路径及文件名，单击OK按钮，裁剪图像。

C.掩膜

掩膜是由0和1组成的一个二进制图像。

利用掩膜图像分幅裁剪图像的过程。

第一步：

创建掩膜文件

1．在主菜单中，选择file→openvectorfile，打开裁剪图像所在区域的shapefile矢量文件，投影参数不变，选择导入的memory。

2．在主菜单中，选择file→openimagefile，打开一个裁剪图像，并在display中显示。

3.单击主菜单→basictool→masking→buildmask，在selectinputdisplay中选择被裁剪图像文件所在的display窗口，这样系统会自动读取图像的尺寸大小作为掩膜图像的大小。

4.在maskdefinition对话中，单击options→importEVFS，选择步骤1导入的shapefile矢量文件，选择输出路径，完成掩模文件的生成。

第二步：

运行掩模计算实现图像裁剪

1.主菜单→basictool→masking→applymask。

2.在selectinputfile中，选择裁剪图像文件。

3.在selectmaskband选择中，选择前面生成的掩模文件。

4.单击OK按钮输出裁剪结果。

4.练习