遥感数字图像处理实验课教案模板.docx

1、遥感数字图像处理实验课教案模板毕 节 学 院教 师 教 案（20122013学年第1学期）课程名称：遥感数字图像处理英文名称：Remote sensing digital image processing课程编号：2812230课程类别：专业方向选修课学分：1总 学 时：34理论学时：实验学时：34授课班级：地理科学2010级任课教师：任金铜职称:助教所在学院：地理与生命科学学院一、 实验项目、内容及学时分配序号实验项目名称内容提要实验类型学时分配每组人数备注实验一软件基础（一）1、 软件的背景2、 软件的功能及特点3、 软件的文件系统和存储4、 软件常用系统配置基础21必做实验二软件基础（二

2、）1、 主菜单及其功能简介2、 数据输入与输出3、 文件列表管理4、 显示窗口功能基础21必做实验三数据显示操作1、 菜单操作1、 快捷菜单操作2、 ENVI Zoom基础21必做实验四遥感图像预处理（一）1、 自定义坐标系2、 图像几何校正验证41必做实验五遥感图像预处理（二）1、 图像融合2、 图像镶嵌3、 图像裁剪验证21必做实验六图像增强（一）1、 空间域增强处理2、 辐射增强处理验证21必做实验七图像增强（二）1、 光谱增强处理2、 波段组合验证61必做实验八图像分类（一）1、 监督分类2、 非监督分类综合41必做实验九图像分类（二）1、 基于专家知识的决策树分类2、 分类后处理综合

3、41必做实验十地图制图地图制图综合21必做实验十一面向对象图像特征提取1、 面向对象图像分类技术2、 发现对象3、 特征提取综合41必做二 使用教材及主要参考书目、参考文献等1、教材：邓书斌.ENVI遥感图像处理方法M.北京:科学出版社,2010.062、主要参考书：1李小娟、刘晓萌等.ENVI遥感影像处理教程M. 北京：中国环境科学出版社，20072赵文吉、段福州等.ENVI遥感影像处理专题与实践M. 北京：中国环境科学出版社，2007三 成绩考核办法1、成绩考核采用百分制记分， 60分以上取得该实验课程的学分2、平时成绩70%（包括考勤、预习、实验操作、实验报告等）3、期终考核30%4、综

4、合考核成绩=平时成绩70%+学期考核30%教学进度计划表周次节次教学主要内容周次节次教学主要内容一7-8ENVI基础（1）：文件系统和存储；常用系统配置十7-8傅里叶变换波段组合二7-8ENVI基础（2）：主菜单命令及其功能；数据输入与输出十一7-8监督分类三7-8数据显示操作：文件列表管理；显示窗口功能十二7-8非监督分类四7-8主图像窗口菜单操作；快捷菜单操作；ENVI Zoom十三7-8基于专家知识的决策树分类五7-8自定义坐标系；图像几何校正：基于自带定位信息的几何校正；基于GLT的FY3气象卫星几何校正十四7-8分类后处理六7-8Image to Image几何校正；Image to

5、 Map几何校正；Image to Image 图像自动配准十五7-8地图制图七7-8图像融合；图像镶嵌；十六7-8面向对象图像分类计数八7-8图像裁剪；空间域增强处理十七7-8耕地信息提取实例九7-8辐射增强处理；光谱增强处理十八7-8期末考核实验一 软件基础（一）（2学时）一、实验类型基础性二、实验目的1、了解遥感数字图像处理软件的背景、软件的功能及特点2、了解软件的文件系统和存储3、掌握软件常用系统配置三、实验原理ENVI作为遥感数字图像处理的主流软件之一，其软件处理技术覆盖了图像数据的输入/输出、定标、图像增强、纠正、正射校正、镶嵌、数据融合以及各种变换、信息提取、图像分类等。ENVI

6、栅格文件格式：ENVI使用的是通用栅格数据格式，包含一个简单的二进制文件和一个相关的ASCII的头文件。常用系统配置包括常用参数的选择、用户自定义文件、默认文件目录的配置等。这些配置可以方便用户对软件的定制，选择合适的配置适合用户的使用习惯。四、实验仪器设备、实验材料及药品计算机、ENVI4.8软件五、实验重点软件的文件系统和存储；软件常用系统配置六、实验难点文件的存储及软件常用系统配置七、实验内容、方法及步骤1、实验内容：（1）遥感数字图像处理软件的背景、软件的功能及特点（2）遥感数字图像处理软件的文件系统和存储（3）遥感数字图像处理软件的软件常用系统配置2、实验方法 讲授法、启发式教学法、

7、多媒体演示教学法、实验法3、实验步骤 （1）通过讲授法介绍遥感数字图像处理软件的背景、软件的功能及特点（2）通过讲授法、多媒体演示教学法引导学生学习遥感数字图像处理软件的文件系统和存储主菜单界面主菜单FileSave File As，将图像按照需要的格式进行存储，保存为原始数据，没有拉伸等增强处理主图像窗口主菜单FileSave Images As，将图像按照需要的格式进行存储，存储的图像是显示的图像样式。主菜单FileSave Zoom As，将Zoom窗口显示的图像按照需要的格式进行存储，存储的图像是显示的图像样式。其他窗口下的文件存储主菜单MapMosaicing的镶嵌窗口下：Apply

8、；Save Template等；Classification等功能下：Output Result to等。这些结果经过了重采样处理。（2）通过讲授法、启发式教学法、多媒体演示教学法等引导学生了解常用系统配置：安装目录结构：ENVI的所有文件及文件夹保存在HomeITTIDL71productsenvi48常用参数选择：ENVI主模块FilePreferences，在System Preferences对话框中可以浏览和更改ENVI系统的当前配置信息。这些配置参数保存在Menu文件夹下的envi.cfg文件中。可以设置的参数包括用户自定义文件、默认文件目录、显示设置、绘图默认参数、网格线默认参数

9、、先前文件列表参数和其他项。六、注意事项1、进机房要遵守相应管理制度、进入机房要穿鞋套2、爱护实验室仪器设备，离开实验室要记得关机，保持卫生清洁3、在教师的指导下进行实验七、作业1、复习本次课程的主要内容2、预习下次课程内容，了解ENVI主菜单的基本功能八、板书提要软件基础（一）1、 软件的背景2、 软件的功能及特点3、 软件的文件系统和存储4、 软件常用系统配置实验二 软件基础（二）（2学时）一、实验类型基础性二、实验目的1、 了解主菜单及其功能2、 熟悉遥感数字图像数据输入与输出3、 掌握文件列表管理及其操作4、 熟悉显示窗口功能三、实验原理ENVI的图像用户界面可以是水平的菜单样式或者垂

10、直的按钮样式，两种样式可以通过鼠标点击菜单条的边角拖放来改变，也可以在参数选择中设置一种为默认样式。标准的ENVI主菜单包括12项下拉菜单，每个下拉菜单都是有一系列的命令组成。ENVI支持90多种图像以及矢量数据格式的输入，多种格式图像文件的直接调入以及30多种格式的输出。可用波段列表是用于存储ENVI图像文件和显示图像文件的主要控制对话框。无论何时何地打开一个图像文件，可用波动列表将同步出现打开文件的波段和信息。可通过该列表实现显示灰度后彩色图像、启动新的显示窗口、打开新文件、关闭文件、浏览头文件、浏览显示波段的信息、根据波长定位波段等操作。ENVI的显示窗口是显示栅格图像、注记文件、ROI

11、等数据层的主要窗口，也是实现人机互动的重要途径。四、实验仪器设备、实验材料及药品多媒体投影仪、计算机、ENVI4.8软件五、实验重点1、 遥感数字图像数据输入与输出2、 文件列表管理及其操作3、 熟悉显示窗口功能六、实验难点1、 文件列表管理及其操作2、 熟悉显示窗口功能七、实验内容、方法及步骤1、实验内容：（1）主菜单及其功能（2）遥感数字图像数据输入与输出（3）文件列表管理及其操作（4）显示窗口功能2、实验方法 讲授法、启发式教学法、多媒体演示教学法、实验法3、实验步骤（1）通过讲授法介绍遥感数字图像处理软件主菜单及其功能，并同步学生一起操作（2）通过讲授法、多媒体演示教学法引导学生学习常

12、见遥感数字图像数据输入与输出，并同步学生一起操作常见数据的输入主菜单FileOpen Image File，打开ENVI图像文件或其他已知格式的二进制图像文件。如果在打开一个ENVI支持的文件时出现“Header Info”对话框，选择External File来代替Open Image File常见数据的输出在ENVI中为了提高处理速度，会将输入的任何数据格式经过处理后生成ENVI自己的格式，虽然很多处理过程的图像输出对话框中可以修改其他后缀名，如.tif等，实际输出的图像还是ENVI标准栅格格式，其输出其他栅格格式可以选择以下两种方式：主菜单FileSave File As选择相应的输出格

13、式，在选择对话框中选择输出的文件，单击ok按钮打开输出路径选择框。Display显示窗口：保存整个图像：Display窗口FileSave Images AsImage，打开Output Display to Image File对话框保存放大窗口中的图像：Display窗口FileSave Zoom AsImage File,将Zoom窗口显示的图像按照选择的格式输出（3）通过讲授法、启发式教学法、多媒体演示教学法等使学生掌握文件列表管理及其操作：打开可用波段列表：ENVI主菜单WindowAvailable Bands List可用文件列表：ENVI主菜单WindowAvailable F

14、iles List或者在Available Bands List对话框中单击FileAvailable Files List编辑头文件：主菜单FilesEditing Header Files，选择相应文件；右键单击Available Bands List对话框上文件层，在弹出快捷菜单中选择Edit Header；单击Available Files List对话框中OptionsEdit Header选择其中一种方式打开文件编辑器。（4）通过讲授法、启发式教学法、多媒体演示教学法等使学生了解显示窗口功能：当打开一个栅格文件时，一般会自动打开一个显示窗口，也可以随时打开一个新的空白显示窗口，可选

15、择方式：主菜单WindowStart New Display Window；在Available Bands List对话框中，单击Display#n再选择New Display；从显示窗口中，单击WindowStart New Display Window六、注意事项1、进机房要遵守相应管理制度、进入机房要穿鞋套2、爱护实验室仪器设备，离开实验室要记得关机，保持卫生清洁3、在教师的指导下进行实验七、作业1、复习本次课程的主要内容2、预习下次课程内容，了解ENVI主菜单的基本操作八、板书提要软件基础（二）（1）主菜单及其功能（2）遥感数字图像数据输入与输出（3）文件列表管理及其操作（4）显示窗

16、口功能实验三 数据显示操作（2学时）一、实验类型基础性二、实验目的1、 主图像窗口菜单操作2、 快捷菜单操作3、 ENVI Zoom三、实验原理ENVI主图像窗口中的File菜单所对应的下拉菜单包含9项命令，菜单中包含各项命令及其功能有：保存显示图像、Overlay菜单操作等。快捷菜单的操作是在显示窗口中单击右键，可以打开快捷菜单。ENVI Zoom视窗可在单一窗口中显示多幅图像，并且支持矢量和标注的叠加显示，用户可以更加方便地对影像进行缩放和平移操作四、实验仪器设备、实验材料及药品多媒体投影仪、计算机、ENVI4.8软件五、实验重点主图像窗口菜单操作六、实验难点主图像窗口菜单功能及操作七、实

17、验内容、方法及步骤1、实验内容：（1）主图像窗口菜单操作（2）快捷菜单操作（3）ENVI Zoom2、实验方法 讲授法、启发式教学法、多媒体演示教学法、实验法3、实验步骤（1）通过讲授法介绍遥感数字图像处理软件主图像窗口菜单操作及其功能，并同步学生一起操作File菜单：主图像窗口中的File菜单所对应的下拉菜单包含9项命令，其中3项包括二级菜单。保存显示图像：利用主图像窗口中的Save Image As菜单命令，可以讲主图像窗口中经过颜色调整或图像增强等处理后的效果图保存为图像文件。Overlay菜单操作： 注记层：注记数据层是ENVI的一个数据类型，后缀名为.ann。注记数据层是注记要素的集

18、合，包括文本、符号、图形（矩形、椭圆、多边形、折线、箭头）、比例尺、磁偏角、图像、图表等要素。对于专题分类图，还可以添加分类注记。可以选择在主图像窗口、滚动窗口、放大窗口或者虚拟的边界中放置标注，并且支持中文标注。可以从以下途径打开Annotation功能： 在显示窗口中，OverlayAnnotation； 在任意的绘图窗口中，OptionsAnnotation； 在矢量显示窗口中，OptionsAnnotation Plot。注记文件的生成过程： 显示图像文件，打开Annotation工具对话框； 选择注记类型，设置相应参数，添加注记； 编辑注记； 保存注记。 分类结果：使用Classif

19、ication菜单，可以在一个显示窗口中把分类图叠加在一幅灰阶或彩色图像上，控制叠加显示哪些类，编辑分类颜色和名称、合并类，以及通过添加、删除或移动类间的像元对类进行编辑，对分类结果做统计分析等，可以保存对分类图像所做的更改。显示一幅分类结果所在区域的图像，选择主图像窗口OverlayClassification，在弹出对话框中选择相应的分类结果。 等值线：使用Contour Lines菜单选项，可以将等值线叠加在一幅图像上，也可以从一幅显示的图像或另外的图像上生成等值线，叠加在相互配准的图像上，可以自动对等值线标注。显示一幅图像（如DEM数据），选择主图像窗口OverlayContour L

20、ines，在弹出的Input Contour Band对话框中选择生成等值线波段。 密度分割：使用Density Slice菜单选项，可以为灰度图像中突出显示的区域选择数据范围和颜色，用于密度分割着色的数据范围可以来自显示图像或其他相同尺寸的图像。显示一幅图像，选择主图像窗口OverlayDensity Slice，在弹出的Density Slice Band Choice对话框中选择密度分割的波段。 网格线：使用Grid Lines菜单选项，可以在一个图像上叠加一个或多个格网，格网支持像元、公里或者经纬度（有地理参考）。每个图像显示都可以有自己的格网，显示在主窗口、滚动窗口和放大窗口。打开一

21、个 地理参考的图像文件，选择主图像窗口OverlayGrid Lines，在Grid Lines对话框中，设置像元、公里或者经纬度格网显示与隐藏以及网格间隔（Grid Space）。 感兴趣区：感兴趣区（Region of Interest，ROIs）是图像的一部分，它通过在图像上选择或使用诸如设定阈值（thresholding）或者从事其他文件（如矢量）转换获得等方法生成。感兴趣区可以是点、线、面不规则的形状，通常用来作为图像分类的样本、掩膜、裁剪区域及其他操作。使用Region of Interest菜单选项，可以构建、编辑和分析ROI。（2）通过讲授法、多媒体演示教学法引导学生学习快捷菜

22、单操作，并同步学生一起操作在显示窗口中单击右键，可以打开快捷菜单。（3）通过讲授法、启发式教学法、多媒体演示教学法等使学生了解ENVI Zoom的操作：ENVI Zoom视窗可在单一窗口中显示多幅图像，并且支持矢量和标注的叠加显示，用户可以更加方便地对影像进行缩放和平移操作。开始程序ENVI4.XENVI Zoom；ENVI主菜单FileLaunch ENVI Zoom。六、注意事项1、进机房要遵守相应管理制度、进入机房要穿鞋套2、爱护实验室仪器设备，离开实验室要记得关机，保持卫生清洁3、在教师的指导下进行实验七、作业1、复习本次课程的主要内容2、熟悉Enhance菜单及Tools菜单的操作八

23、、板书提要数据显示操作（1）主图像窗口菜单操作（2）快捷菜单操作（3）ENVI Zoom实验四 遥感图像预处理（一）（4学时）一、实验类型基础性二、实验目的1、 自定义坐标系2、 图像几何校正三、实验原理一般国外商业软件的坐标系分为两种：标准坐标系（standard）和自定义坐标系（custom）。由于我国的特殊情况，往往需要自定义坐标系。在ENVI中自定义坐标系分三步：定义椭球体、基准面和定义坐标参数。几何校正是利用地面控制点和几何校正数学模型来校正非系统因素产生的误差，同时也是将图像投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程；由于校正过程中会将坐标系赋予图像数据，所以此过程包含了地理编码。

24、四、实验仪器设备、实验材料及药品多媒体投影仪、计算机、ENVI4.8软件五、实验重点1、 ENVI中自定义坐标系2、 图像几何校正六、实验难点图像几何校正七、实验内容、方法及步骤1、实验内容：（1）利用ENVI软件自定义北京54和西安80坐标系（2）利用卫星自带地理定位文件进行几何校正（3）Image to Image几何校正2、实验方法 讲授法、启发式教学法、多媒体演示教学法、实验法3、实验步骤（1）通过讲授法介绍地理投影的基本原理，然后介绍北京54与西安80坐标系，接着在ENVI中自定义坐标系：第一步 添加椭球体第二步 添加基准面第三步 定义坐标（2）通过讲授法、多媒体演示教学法使学生了解

25、为什么要进行图像的几何校正，接着借助ENVI进行几何校正。利用卫星自带地理定位文件进行几何校正第一步 打开数据文件第二步 选择校正模型第三步 设置输出参数Image to Image几何校正第一步 打开并显示图像文件第二步 启动几何校正模块第三步 采集地面控制点第四步 选择校正参数输出结果第五步 检验校正结果六、注意事项1、进机房要遵守相应管理制度、进入机房要穿鞋套2、爱护实验室仪器设备，离开实验室要记得关机，保持卫生清洁3、在教师的指导下进行实验七、作业1、复习本次课程的主要内容2、自学Image to Map几何校正及Image to Image图像自动配准八、板书提要软件基础（二）（1）

26、利用ENVI软件自定义北京54和西安80坐标系（2）利用卫星自带地理定位文件进行几何校正（3）Image to Image几何校正实验五 遥感图像预处理（二）（2学时）一、实验类型基础性二、实验目的1、 图像融合2、 图像镶嵌3、 图像裁剪三、实验原理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图像重采样，生成一副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。图像镶嵌指在一定数学基础控制下，把多景相邻遥感图像拼接成一个大范围、无缝的图像的过程。图像裁剪的目的是将研究之外的区域去除。四、实验仪器设备、实验材料及药品多媒体投

27、影仪、计算机、ENVI4.8软件、实验用遥感图像数据五、实验重点1、 图像融合2、 图像镶嵌3、 图像裁剪六、实验难点1、 图像融合2、 图像镶嵌3、 图像裁剪七、实验内容、方法及步骤1、实验内容：（1）以Brovey变换操作为例介绍ENVI中的遥感图像融合。（2）有地理参考的图像镶嵌（3）规则分幅裁剪和不规则分幅裁剪（4）掩膜2、实验方法 讲授法、启发式教学法、多媒体演示教学法、实验法3、实验步骤（1）通过讲授法介绍图像融合的基本原理，然后介绍ENVI提高的融合方法，接着在ENVI中进行图像融合操作，以Brovey变换为例：第一步 打开融合的两个文件，将其中的TM-30m.img显示在Dis

28、play中第二步 选择主菜单TransformImage SharpeningColor Normalized（Brovey）第三步 选择Display窗口中选择RGB，单击ok第四步 Color Normalized（Brovey）输出对话框中，选择重采样方式和输入文本路径及文件名，点击ok按钮输出结果。（2）通过讲授法、多媒体演示教学法使学生了解图像镶嵌的基本原理及方法，然后以有地理参考的图像镶嵌为例，介绍ENVI如何实现图像镶嵌： 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，选择MapMosaickingGeoreferenced，打开Map Basic Mosaic对话框第二步 加载镶嵌图像第三步 图像重叠设置第四步 切割线设置第五步 颜色平衡设置第六步 输出结果（2）通过讲授法、多媒体演示教学法使学生了解图像裁剪的基本原理及方法，然后以规则分幅裁剪为例，介绍ENVI如何实现图像裁剪： 规则分幅裁剪第一步 在主菜单中，选择FileOpen Image File，打开裁剪图像第二步 在主菜单中，选择FileSave File AsENVI Standard，弹出New File Builder对话框第三步 在New File Builder对话框中，单击Import File按钮，弹出Create New File Input File对话框第四步 在