遥感原理与应用上机实习1.docx

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遥感原理与应用上机实习1

实验一图像处理软件ENVI4.2功能介绍

实验学时：

2学时

实验类型：

验证性

实验要求：

必修

一、实验目的

了解ENVI基本信息、基本概念及其主要特性。

对ENVI操作界面有一个基本的熟悉，对各菜单功能有一个初步了解，为后面的实验作好准备。

二、实验内容

本实验主要涉及数字图像的概念、光谱的概念、影像数据波段的概念、假彩色合成的概念、直方图的概念等。

三、实验原理、方法和手段

软件的熟悉。

学生可自行阅读帮助文件学习。

四、实验组织运行要求

集中授课方式。

学生可自行摸索软件结构、菜单组成、功能等。

五、实验条件

微型计算机，ENVI软件，实验数据。

六、实验步骤

1ENVI4.2支持文件格式

ENVI使用的是通用的栅格数据格式，包含一个简单的二进制文件和一个相关的ASCII的头文件。

读该文件格式允许ENVI使用几乎有的影像文件，包括那些自身嵌入头文件信息的影像文件。

通用的栅格数据都会存储为二进制的字节流，通常它将以BSQ（按波段顺序）、BIP（波段按像元交叉）或者BIL（波段按行交叉）的方式进行存储。

ENVI软件支持的数据类型，包括字节型，整型，无符号整型，长整型，无符号长整型，浮点型，双精度浮点型，复数型，双精度复数型，64位整型，以及无符号64位整型。

2ENVI的窗口和显示

使用ENVI软件时，打开图像通常有三个窗口，即主影像窗口（MainImageWindow）、滚动窗口（ScrollWindow）和缩放窗口（ZoomWindow），见图1.1。

图1.1ENVI显示窗口组：

主影像窗口、滚动窗口和缩放窗口

2.1ENVI主菜单

ENVI主菜单位于显示窗口的顶部，在默认情况下，它显示于主影像窗口的顶部，并提供交互式的影像显示和分析功能，见图1.2。

如果所选的显示组中不包括主影像窗口，那么菜单将会出现在滚动窗口或者缩放窗口的顶部，同ENVI其他的菜单一样，从该菜单中可以选择任意的菜单选项。

此外，在任何一个显示窗口点击右键会弹出一个快捷菜单。

通过这个菜单可以访问显示函数，也可以改变显示的设置。

图1.2主影像窗口中的overlay菜单和快捷菜单

2.2可用波段列表

ENVI可以打开影像文件或者这些文件中的单个波段。

可用波段列表（AvailableBandsList）是一个特殊的ENVI对话框，它包括了所以被打开文件中可用的影像波段，以及与此相关的地图信息列表，见图1.3。

使用波段列表可以把彩色和灰阶影像加载到一个显示窗口中，可以直接打开一个新的显示窗口，也可以点击对话框底部的Display按钮，并从中选择显示窗口号，打开相应的显示窗口，然后点击GrayScale或者RGB单选按钮，再从列表中点击波段名，选择所需要的波段，加载显示影像。

提示：

如果加载的是单波段影像，可以直接在波段上双击来完成。

图1.3可用波段列表对话框

3ENVI基本功能

打开影像文件

首先启动ENVI软件，双击软件图标即可。

要打开一个影像文件可以分以下几个步骤：

1选择File→OpenImagefile。

在屏幕上弹出文件选择对话框“EnterInputDataFile”。

2选择进入实验课程所提供的数据目录envidata中，双击打开文件夹，选择can_tm文件夹，从文件夹中选择can_tmr.img文件，然后点击ok。

3在可用波段列表中就会显示刚才选择的文件can_tmr.img，使用鼠标左键点击选择影像的显示方式（GrayScale或RGB）。

选择某个影像波段或三个波段进行显示，所选波段在标有“SelectedBand”显示出来。

4点击LoadBand或LoadRGB，将影像加载到一个新的显示窗口。

图像加载后，可以熟悉一下窗口的各个界面，以及对图像主窗口、滚动窗口和缩放窗口进行相关操作。

显示光标位置

要显示鼠标光标的位置和值，可以从主影像窗口菜单栏或者从ENVI主菜单栏中选择Window→CursorLocation/Value，或者在主影像窗口中点击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择CursorLocation/Value。

接着在屏幕上出现的CursorLocation/Value对话框将显示出光标在主影像窗口。

滚动窗口或者缩放窗口中的位置，见图1.4。

该对话框还显示了十字丝光标所对应的哪个象素的屏幕颜色值和实际数据值。

要关闭这个对话框，可以在CursorLocation/Value对话框顶部的菜单中，选择file→cancel。

一旦CursorLocation/Value对话框打开以后，要隐藏或显示该对话框，可以在主影像窗口中双击鼠标左键即可。

图1.4CursorLocation/Value对话框

显示影像剖面廓线

可以交互式的选择和显示X轴（水平）、Y轴（竖直）和Z轴（波谱）的剖面廓线图。

这些剖面廓线图显示了穿过影像的横线X，纵线Y或者波谱波段Z的数据值。

1从主影像窗口菜单栏中，选择Tools→Profiles→Xprofle，将会打开一个绘制窗口，该窗口将根据影像中所选择的行，绘制出一幅数值与列号（samplenumber）之间的关系曲线图，见图1.5。

2重复上述过程，选择Yprofile，绘制出一幅数据值与行号（linenumber）之间的关系曲线图。

选择Zprofile，绘制出相应的波谱面廓线图。

提示：

也可以通过任意影像窗口中的快捷菜单，来打开Z轴波谱剖面廓线图。

3选择Window→MouseButtonDescriptions，可以查看鼠标键在剖面廓线显示窗口中按键功能的描述。

4放置好这三个剖面廓线窗口，以便能同时看到它们。

5在影像上移动移动十字丝，查看这三幅影像剖面廓线图在新的位置上是怎样显示新的数据值。

6从绘制图每个窗口中，选择File→Cancel，来关闭绘制窗口。

图1.5水平轴（X）、Y轴（竖直）和Z轴（波谱）剖面廓线绘制曲线图

进行快速对比拉伸

使用主影像窗口、缩放窗口或者滚动窗口中的默认参数和数据来进行快速对比度拉伸。

选择主影像窗口菜单栏中的Enhance菜单，可以进行各种各样的对比度拉伸（线性拉伸，0－255间的线性拉伸，2％的线性拉伸、高斯拉伸、均衡化拉伸以及平方根拉伸）。

1使用主影像窗口、缩放窗口或者滚动窗口中的影像作为拉伸数据源，尝试进行各种类型的拉伸变换。

2比较在窗口显示组中线性、高斯、均衡及平方根拉伸后的结果。

显示交互式的散点图

ENVI可以绘制出两个所选影像的数值关系图，即分别选定这两个波段为X、Y轴，在平面坐标上绘制两者的散点图。

1在主影像窗口菜单栏中，选择Tools→2DScatterPlots。

接着ScatterPlotBandChoice对话框就会出现在屏幕上，在该对话框中选择要进行比较的两个影像波段。

2选择其中一个波段作为X轴，另一个波段作为Y轴，然后点击OK，即可生成散点图。

3一旦打开了散点图绘制窗口（图1.6）就可以将鼠标光标放在主影像窗口中的任意位置，并可以按住鼠标左键来拖动光标，此时，十字丝光标周围10×10范围内的像素在散点图中所对应的点将会用红色突出显示出来。

提示：

选择Window→MouseButtonDescriptions来显示不同的鼠标键在ScatterPlot显示窗口中的功能。

4在主影像窗口上移动鼠标光标，观察所产生的跳跃像素（dancingpixels）效果。

5可以使用散点图来突出显示主影像窗口中含有对应波谱值的像素，将鼠标光标放在散点图窗口上，点击并拖动鼠标中间键。

6在散点图菜单栏中，选择file→cancel来关闭ScatterPlot窗口。

图1.6一个交互式的散点图，对波段2和波段3进行比较

加载一幅彩色图像

1如果屏幕上没有显示可用波段列表对话框，那么在ENVI主菜单栏中，选择Window→AvailableBandslist，打开该对话框，如图1.3。

注意：

如果没有打开影像，那么在ENVI主菜单中，选择File→OpenImageFile，然后选择一个要打开的影像。

接着该影像的波段就加载到可用波段列表中。

2点击RGB单选按钮，然后在另一个显示窗口中，加载一幅彩色影像。

3通过点击列表中的波段名，从列表中为每种颜色（红、绿、蓝）选择一个波段。

当点击列表中的波段名时，指定的RGB单选按钮会自动的向前选择。

4当三种颜色都有波段与其对应时，点击Display＃1下拉式菜单按钮，并从中选择NewDisplay。

5点击LoadRGB按钮，就可以将一幅彩色影像加载到一个新的显示窗口中。

链接两个显示窗口

将两个显示窗口链接在一起进行比较。

当把两个显示窗口链接在一起后，在一个显示窗口中（滚动、缩放等）所进行的任何操作，都会在与其相链接的显示窗口中产生相同的响应。

要在两个显示窗口中链接在一起，操作步骤如下：

1从主影像窗口菜单中，选择Tools→link→LinkDisplays，或者在影像中点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中，选择LinkDisplays。

LinkDisplays对话框就会打开。

2在LinkDisplays对话框中，点击ok，建立链接。

3现在尝试在其中的一个窗口进行滚动或者缩放操作，观察另一个窗口的反应。

选择感兴趣区域（RegionofInterest）

ENVI允许在影像中定义感兴趣区（regionofinterest，ROIs）。

感兴趣区主要被用于提取分类的信息统计、生成掩膜以及其他一些操作。

1从主影像窗口中选择Overlay→Regionofinterest，或者在影像中点击鼠标右键，在弹出的菜单对话框中，选择ROITool。

接着与该影像显示窗口相对应的ROITool对话框就会出现在屏幕上（图1.7）。

2绘制感兴趣区的多边形，在ROI_Type中选择ROI_Type类型，包括多边形、矩形、圆形等。

具体绘制步骤如下：

在主影像窗口中点击鼠标左键，建立感兴趣多边形的第一个顶点。

再依次点击鼠标左键，按顺序选择更多的边线点，点击鼠标右键来闭合该多边形。

鼠标中键可以删除最新定义的点，或者删除整个多边形。

再一次点击鼠标右键，固定多边形的位置。

通过选择ROITool对话框顶部相应的单选按钮，感兴趣区也可以在缩放窗口中被定义。

当完成一个感兴趣区的定义后，该区域会在AvailableRegionsofInterest列表中显示出来，同时显示的还有感兴趣区的名称、颜色和所包含的像素数。

3要定义另一新的感兴趣区，在ROITool对话框中点击NewRegion即可定义。

效果见图1.7。

图1.7定义感兴趣区的对话框

图1.8定义了三个感兴趣区的图像

对影像进行注记

在ENVI软件中，可以向地图和影像中添加一些文本、符号、色标条及一些其他的符号注记。

1要对一幅图像进行注记，可以从主影像的菜单选项中选择Overlay→Annotation。

接着与主影像窗口相对应的Annotation：

Text对话框就会出现在屏幕上（见图1.9）

图1.9文本（Text）模式的Annotation对话框

2要对绘制图、3D表面以及相似的对象进行注记，可以从绘制窗口的菜单栏中选择Options→Annotation。

注记类型：

Annotation：

Text对话框中允许添加不同类型的注记。

这些不同的类型都可以从object下拉菜单中进行选择，注记的类型主要有:

文本、符号、矩形、椭圆、多边形、折线、箭头、地图比例尺、三北方向图标（DeclinationDiagrams）、地图图例、颜色标注及影像注记。

默认情况下，注记的类型为文本（Text）。

对话框中的其他选项用来控制文本注记的字体（Font）、大小（Size）、颜色（color）、位置和角度。

放置注记：

比如向主影像窗口中添加文本注记：

1在Annotation：

Text对话框中，添加要输入的文本（forexample，CenterSouthUniversityofForestry&Technology）

在对话框相对应的菜单和参数设置中选择文本的字体、颜色和大小，然后在主影像窗口合适的位置上，点击鼠标左键。

接着，输入的文本会显示在所选点的位置上，如图1.10。

图1.10带注记的影像

注意：

选择Window→MouseButtonDescription，描述在注记对话框中鼠标按键的各项功能。

2使用鼠标左键，拖动文本注记的小圆柄，在窗口中放置文本注记。

可以在对话框中改变相应区域的设置值，或者按下鼠标左键拖动文本或符号注记，以此来改变注记的属性和位置。

3完成文本注记的设置，可以点击鼠标的右键来锁定注记的位置。

保存和恢复注记：

1从Annotation：

Text对话框的菜单栏中，选择File→SaveAnnotation，来保存影像注记。

2打开一个OutputAnnotationFilename对话框。

要保存影像注记，在该对话框中指定要保存的路径以及保存的文件名，该文件的扩展名为.ann。

注意：

如果没有将影像的注记保存到文件中，那么关闭Annotation：

Text对话框时，注记也将丢失。

3在Annotation：

Text对话框中，选择File→Restoreannotation，就可以恢复保存过的注记文件。

修改先前放置的注记

要对先前已经放置好的注记进行修改，可按如下步骤进行修改：

1在Annotation：

Text对话框中，选择Object→Selection/Edit。

2用鼠标点击并托拽出一个矩形框来包含要修改的注记对象。

3当小圆柄出现后，点击拖动注记及小圆柄，修改其对应的属性，这就像设置新的注记对象时一样。

添加网格

1要在影像中添加公里网格信息，可以从主影像窗口中选择Overlay→GridlineParameters对话框。

注意：

当给影像添加公里网格时，影像的边框会自动添加进来。

2在GridlineParameters对话框，设置公里网线宽、颜色和公里网间隔，来修改公里网的属性。

图1.11添加注记和网格的影像

3在EditPixelAttributes对话框中，可以改变公里网标注、网格线、矩形边框和交叉角的颜色、宽度以及公里网间隔。

完成了这些属性设定之后，点击EditPixelAttributes对话框中的ok按钮，将所做的更改应用到这些影像当中。

4当对所加的公里网满意之后，点击GridlineParameters对话框中的Apply按钮。

保存和输出影像

对添加标注和进行图像处理的图像进行保存，可以将影像保存为ENVI的影像文件格式，或者保存为几种通用的图像格式，然后打印或者导入到其他软件当中，也可以直接通过打印机进行打印输出。

将影像保存为ENVI的影像格式

1从主影像窗口菜单栏种，选择File→SaveImageFile,OutputDisplay

Toimagefile对话框就会出现在屏幕上。

2选择24比特彩色或者8比特的灰阶进行输出，然后再选择其他图形选项（包括注记和公里网）以及边框设置。

如果将注记和公里网都添加到彩色影像显示中了，那么注记和公里网就会自动的列到graphics选项中，也可以选择其他注记文件应用于输出图像上。

3使用所需的单选按钮，将影像结果输出到Memory或者file中。

如果选择了file，就要输入一个输出文件名。

4点击ok保存影像。