遥感数字图像处理教程实习报告

遥感数字图像处理教程实习报告
《数字图像处理》
课程实习报告
（ 2011 - 2012学年第 1 学期）
专业班级：地信09-1班
姓名：梁二鹏
学号：310905030114
指导老师：刘春国
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实习成绩：
教师评语：
教
师
签
名
：
年月日
实习一：图像彩色合成实习
一、实验目的
在学习遥感数字图像彩色合成基础上，应用所学知识，基于遥感图像处
理软件ENVI进行遥感数字图像彩色合成。

二、实验内容
彩色合成：利用TM图像can_tmr.img，实现灰度图像的密度分割、多波
段图像的真彩色合成、假彩色合成和标准假彩色合成。

三、实验步骤
1、显示灰度图像主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选
项，然后在弹出的对话框中选择can_tmr.img文件，单击打开。

2、在可用波段列表对话框中，选中某一波段图像，选中gray scale单选按
钮，单击LOAD BAND按钮，显示一幅灰度图像。

3、在可用波段列表对话框中，选择其他某一波段图像，进行显示。

4、利用可用波段列表中的display按钮，同时有多个窗口显示多个波段图像。

5、链接显示。

利用图像窗口tool菜单下的link子菜单link display实现多图
像的链接显示。

如图所示：红色方框。

6、使用tool菜单下的Cursor Location/value和pixel Locator功能在确定像
素的值和位置。

2、伪彩色合成的主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择can_tmr.img 文件，单击打开。

2、在可用波段列表对话框中，选中gray scale单选按钮，单击LOAD BAND 按钮
3、在#1 TM BAND1:CAN_TMR.IMG对话框中，单击菜单栏上的OVERLAY 菜单，在下拉菜单中选择DENSITY SLICE…按钮，在弹出的对话框中选择任意一个波段名称，
4、在弹出的对话框中显示系统默认的密度分割，通过定义MIN和max的值可以定义需要分割的密度范围，通过EDIT RANGE ,deleted range，clear ranges 三个按钮可以对默认的分割进行修改，待修改完毕后，单击APPLY按钮，即可显示修改后的效果。

3、真彩色合成的主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择can_tmr.img 文件，单击打开。

2、在打开的可用波段列表对话框中，选择RGB color单选按钮，依次单击选中第三波段名称，第二波段名称，第一波段名称，然后点击load band按钮，图像显示的效果为真彩色合成的后的效果。

4、假彩色合成和标准假彩色合成的主要步骤：
1、单击选中第四波段名称，第三波段名称，第二波段名称，然后点击load band 按钮，图像显示的效果为标准假彩色合成的后的效果。

2、利用其他的三个波段进行彩色合成，观察显示效果，如图所示。

四、实习体会：
第一次接触遥感数字图像处理软件，面对ENVI的简介菜单，刚开始很不适应，但是通过接触才发现，操作界面简单，但是其功能却不简单。

在本次的上机实验中，首先通过加载不同的波段，得到不同的图像，通过对不同波段的图像的对比，进一步了解。

波段与图像的关系。

并通过使用tool 菜单下的Cursor Location/value和pixel Locator功能可以确定像素的值和位置。

在伪彩色合成的实验过程中，通过对实验的操作，对书本上关于伪彩色合成的知识有了更深刻地了解。

并按照伪彩色合成的操作步骤进行了假彩色合成和标准假彩色合成得实验，验证了书本上得理论。

虽然对ENVI这款软件的其他功能还不是太了解，但是，仅仅就是今天的实验，就让我看到了ENVI这款软件功能的强大。

实习二：灰度变换实习
一、实验目的
在学习遥感数字图像灰度变换理论基础上，应用所学知识，基于遥感图像处理软件ENVI进行图像灰度变换。

二、实验内容
灰度变换：利用TM图像can_tmr.img，实现灰度线性拉伸、分段线性拉伸，均衡化和直方图规定化处理。

三、操作步骤
1、显示图像基本统计信息及灰度拉伸处理的主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择can_tmr.img 文件，单击打开。

2、在可利用波段列表对话框中，选择GRAY scale单选按钮，单击LOAD BAND 按钮，观察图像显示效果。

3、观察图像统计信息：利用主菜单Basic tools的statistics菜单，分析如何实现
空间子集与光谱子集的统计信息的。

观察图像统计信息及其直方图。

4、在弹出的图像的主菜单上单击ENHANCE菜单，在下拉菜单中选择INTERECTIVE STRETCHING菜单，在弹出的对话框的主菜单上单击STRETCH_TYPE菜单。

5、单击linear，再在STRETCH对应的两个文本框中输入需要拉伸的范围，然后单击对话框上的APPLY按钮，图像显示为线性拉伸后的效果。

（同理可得其他拉伸方式下的图像，STRETCH_TYPE菜单中的子菜单的意义分别为：线性拉伸，分段线性拉伸，高斯拉伸，均衡化，平方根非线性拉伸，任意拉伸，使用者定义的LUT拉伸。

）
<1> 线性拉伸，使用数据的最小值和最大值执行线性对比度拉伸。

如图所示：
<2> 分段线性拉伸：通过使用鼠标在输入直方图中放置几个点交互地限定，各点之间的部分采用线性拉伸。

如图所示：
<3> 高斯拉伸：使用均值127和对应于0~255的以正负3为标准差的值进行拉伸。

可以改变标准差的大小。

如图所示：
<4> 平方根对比度拉伸：计算输入直方图的平方根，应用线性拉伸。

如图所示：
<5> 自定义对比度拉伸（任意拉伸）：在输出直方图的顶部绘制任何形状的直方图。

如图所示：
2、直方图均衡化处理的主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择can_tmr.img 文件，单击打开。

2、在打开的可用波段列表对话框中，选中一个波段，选择gray scale单选按钮，然后点击load band按钮，
3、在打开的图像的主菜单上单击enhance菜单，在下拉菜单中单击[image]equalization子菜单，图像显示的为对应的均衡化处理后的效果。

或者利用INTERECTIVE STRETCHING菜单中的equalization功能。

3、直方图匹配处理的主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择can_tmr.img 文件，单击打开。

2、在可利用波段列表对话框中，选中任一波段选择GRAY scale单选按钮，单击LOAD BAND按钮，在可利用波段列表对话框中，选中任一波段，单击DISPLAY按钮，在弹出的下拉选项中选择NEW DISPLAY选项。

如上图所示。

3、从想更改直方图的图像（如“第一波段图像”）中，选择Enhance>>Histogram Matching---‘Match To’选择想匹配直方图的图像“Display#2”---“OK”
4、直方图匹配处理后的图像如图所示：
四、实验体会：
通过本次实验使我深深体会到，无论是什么实验。

在做实验前，一定要将课本上的知识吃透，因为这是做实验的基础，否则，在做实验的时候，最然有操作步骤，知道该区干些什么，但是，仅仅就按照实验步骤去做实验，而不去思考的话，那么久失去了实验的最初目的。

例如在这次的灰度变化的试验中，因为对拉伸概念的不理解，对拉伸得到的图像也是一知半解。

不知道正确与否。

更不用去说去对线性拉伸，分段线性拉伸，高斯拉伸，均衡化，平方根非线性拉伸，任意拉伸，使用者定义的LUT拉伸等不同拉伸得到的去性进行对比了。

在这次试验中仍然有了很多的收获，通过对不同灰度变换方法的逐个实验，在老师及同学的帮助下，对线性拉伸、分段线性拉伸，均衡化和直方图规定化处理这几种方法有了进一步的了解。

实验三大气校正操作
一、实验目的
根据遥感数字图像辐射校正理论，基于遥感图像处理软件ENVI进行遥感数字图像辐射校正处理。

二、实验内容
实验数据：TM多波段图像L7112436的空间
子集。

内部平均法：基于内部平均法原理对多波段图像进行辐射校正。

平场域法：基于平场域法原理对多波段图像进行辐射校正。

三、操作步骤
1、IAR内部平均发射率校正方法主要步骤：
1、操作：envi主菜单：file>>OPEN IMAGE FILE,在弹出的对话框中选择文件“L71124036”，单击打开按钮。

显示如图：
2、在ENVI4.7主菜单中单击BASIC TOOLS>PREPROCESSING>CALIBRATIO N UTILITIES>IARREFNCE，弹出如图对话框：
3、中点击“L71124036“文件名，单击SPECTRAL SUBSET按钮，在弹出的对话框中选择第一波段，单击“OK”按钮
4、在上一级对话框中单击”SPATIAL SUBSET”按钮，在弹出的对话框中单击img按钮，
5、在弹出的对话框中samples和lines值都输入1100，单击OK按钮，在上一级对话框中单击OK按钮，之后再在更上一级对话框中单击
OK按钮。

6、在弹出的对话框中,选中MEMORY，选按钮，单击OK，如图：在可利用波段列表对话框选择波段一，然后在新窗口中载入图像，再选择处理后在内存中存储的文件名，在新窗口中载入图像。

对比显示效果如图所示：
7、在二号图像窗口中单击右键，在弹出的快捷菜单中选择LINK DISPALYS选项，在弹出LinkDisplays对话框：
8、在对话框中选择需要连接的图像，本例选择一号、二号和三号号图像的连接。

在二号窗口中任意位置单击鼠标左键，对照一号窗口所选区域观察在三号窗口中经过处理后的效果。

2、平场域法主要步骤：
1、操作：1.envi主菜单：file>>OPEN IMAGE FILE,在弹出的对话框中选择文件“L71124036”，单击打开按钮。

显示如图：
2、选中“L71124036”文件名。

单击LOAD BAND按钮，在弹出的图像显示窗口。

3、单击相应菜单项，TOOLS>>REGION OF INTEREST>>ROI TOOL…,然后弹出对话框，如下图。

4、在该主菜单中单击ROI_TYPE>>RECTANGLE（或者其他图形，如多边形）。

然后单击WINDOW选项组中的Zoom（或者image，SCROLL）单选按钮。

用以生成一个ROI区域。

5、在#1Zoom图像显示窗口中绘制一个多边形，表示一个光谱变化平坦的区域，在绘出的窗口中单击右键确认窗口，如图所示：
6、ENVI4.7的主菜单中单击BASIC TOOLS>>PREPROCESSING>>CALIBRATIO N UTILITIES>>FLAT FIELD，在弹出的对话框中点击“L71124036”文件名，单击SPECTRAL
SUBSET按钮，
7、在弹出的对话框中选择第一波段，单击“OK”按钮，在上一级对话框中单击”OK”按钮，在弹出的对话框中单击文件名称“REGION #1 [RED] 6866678 POINTS”,选中MEMORY单选按钮，单击OK
8、在弹出的对话框中，选中MEMORY单选按钮
9、在可利用波段列表对话框选择波段一，然后在新窗口中载入图像，再选择处理后在内存中存储的文件名，在新传口中载入图像。

在二号图像窗口中单击右键，在弹出的快捷菜单中选择LINK DISPALYS选项，在弹出的对话框中选择需要连接的图像
10、在二号窗口中任意位置单击鼠标左键，对照二号窗口所选区域观察在三号窗口中经过处理后的效果
四、实现体会
本次上机实验主要做的时大气校正操作。

在这里我们用了两种方法：
<1>内部平均法：基于内部平均法原理对多波段图像进行辐射校正。

<2>平场域法：基于平场域法原理对多波段图像进行辐射校正。

虽然对这两种方法不是太了解。

但是通过对实验的操作，对内部平均法和平常域法有了更深刻地了解，这也正是我们要进行试验的主要目的。

通过实验，加深对课本知识的理解，而课本知识则是对实验的理论支撑，二者相辅相成，
缺一不可。

本次试验的一个最最要的感受就是在今后的学习工作中，加强对一些专业英语的学习。

地信专业目前所应用的软件基本上国外版本的，虽然可以通过经常的操作来达到熟练操作的目的。

但是我认为为了能够更好地应用它们，学习一些专业英语是刻不容缓的。

实习四：多波段图像变换
一、实验目的
在学习遥感数字图像变换理论基础上，应用所学知识，基于遥感图像处理软件ENVI进行遥感数字图像多波段变换。

二、实验内容
实验数据：TM多波段图像L7112436的空间子集。

利用TM图像L7112436.img空间子集图像，实现RGB到HSV彩色变换及其逆变换、HSV图像的饱和度拉伸和强度拉伸处理。

实现主成分变换处理。

三、操作步骤
1、RGB 到HSV变换的主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择L71124036文件，单击打开。

2、选择Transforms > Color Transforms >RGB to HSV。

当出现RGB to HSV Input 对话框时，依次单击4、
3、2波段名称。

之后单击OK按钮
3、将出现RGB to HSV Parameters 对话框。

选择输出到“File”。

单击CHOOSE 按钮，在桌面上建立文件名为10的文件。

4、点击“OK”开始处理。

将出现一个状态窗口显示处理进程。

5、当正向变换完毕后，HSV 名称10将被导入到可用波段列表中，并用标准ENVI
灰阶或RGB 彩色合成方法显示。

2、从HSV到RGB的主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择上次实验建立的文件名为10的文件。

单击打开。

2、在主菜单上选择Transforms > Color Transforms > HSV to RGB。

弹出下列对话框依次单击HUE、sat、val波段名称，完毕之后，单击OK按钮。

3、在弹出的对话框中，选中memory单选按钮，单击OK按钮。

4、在弹出的对话框中，选中memory单选按钮，单击OK按钮。

5、此时可利用波段列表如图所示：
6、选中MEMORY1文件名，装载图像，显示效果。

3、HSV饱和度拉伸主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择上次实验建立的文件名为10的文件。

单击打开。

2、在可利用波段列表中，右击sat波段，选择在新列表中装载图像。

在#1号图像显示窗口的菜单栏中选择enhance>>INTERACTIVE STRETCHING…弹出如下对话框：
3、单击该对话框菜单栏中的STRETCH菜单，在下拉菜单中选择线性拉伸。

4、对饱和度图像进行拉伸处理。

5、此时可利用波段列表显示如图：单击RGB COLOR单选按钮。

依次点击HUE 、STRETCH、VAL 文件名，此时可利用波段列表中显示如图：
6、单击LOAD RGB 按钮，处理后的影像显示效果如图：
4、HSV 亮度拉伸主要步骤：
1、 打开ENVI4.7,单击FILE 菜单，在下拉菜单
中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择上次实验建立的文件名为10的文件。

单击打开。

2、在可利用波段列表中，右击VAL波段，选择在新列表中装载图像。

3、在#1号图像显示窗口的菜单栏中选择enhance>>INTERACTIVE STRETCHING…弹出如下对话框：单击该对话框菜单栏中的STRETCH 菜单，在下拉菜单中选择线性拉伸。

4、对亮度图像拉伸处理。

5、此时可利用波段列表显示如图：
6、单击RGB COLOR单选按钮。

依次点击HUE 、SAT、STRETCH文件名，此时可利用波段列表中显
示如图：
7、单击LOAD RGB按钮，处理后的影像显示效果如图：
5、主成分变换主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择L71124036文件，单击打开。

2、在主菜单上选择Transforms > Principal components>Forward PC rotation>compute new statistics and rotate。

弹出Principal components输入对话框，选择OK.
3、在Forward PC parameters对话框根据提示统计文件以及图像文件。

分析各个参数的含义，选择OK。

得到各主成分图像。

四、实验体会：
本次实验为多波段图像变换，这是一个非常重要的实验，因此，本次试验的实验量也
是非常大，但是通过分析我们可以知道，由RGB 到 HSV变换和有HSV到RGB的变换在实验步骤上有很大一部分的操作室相同的，这不仅仅可以提高我们的实验效率，同时也可以通过
对这两个不同变换的相同和不同处进行比较，进一步加深对他们的理解，同时比较记忆也
增强了记忆。

不仅如此，HSV饱和度拉伸和HSV 亮度拉伸也是有相同和不同的方面。

通过对比试验，对比记忆，很快就完成了实验内容。

通过本次试验，不仅掌握了实验要求的内容，而且也学习到了一种更加有效的学习方法。

总的来说，收获很大。

实习五：图像滤波
一、实验目的
在学习遥感数字图像滤波方法基础上，基于遥感图像处理软件ENVI进行遥感数字图像滤波处理。

二、实验内容
实验数据：TM多波段图像L7112436的空间子集。

滤波处理：利用TM图像L7112436.img空间子集图像，实现高通、低通、中值、拉普拉斯、方向、sobel和Roberts等图像滤波处理。

三、操作步骤
1、在IMAGE DISLAY窗口进行滤波处理的主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择L71124036文件，单击打开。

2、在可利用波段列表对话框中单击load band 按钮，再单击DISPLAY #1按钮，在下拉菜单中选择NEW DISPLAY子菜单，再单击LOAD BAND按钮，在一号图像IMAGE窗口中右击，在弹出的快捷菜单中选择link display选项，然后在一号和二号窗口建立连接，单击OK按钮。

3、将窗口图像定位在如图显示区，在二号IMAGE窗口主菜单中分别选择
enhance>>FILTER>> SHARPEN[18]、SHARPEN[14]、SHARPEN[10]、smooth[3*3]、smooth[5*5]、median[3*3]、median[5*5]（依次对应锐化、平滑和中值滤波）。

观察不同处理后图像显示的效果的差别。

锐化后效果如图所示：
平滑后效果如图所示：
中值滤波后效果如图所示：
2、基于滤波菜单进行滤波处理的主要步骤：
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择L71124036文件，单击打开。

2、在主菜单上选择Filter > Convolutions and Morphology。

将出现Convolutions and Morphology Tool 对话框。

3、选择Convolution >滤波器类型（滤波类型有：：高通、低通、拉普拉斯、方向、高斯高通、高斯低通、中值、Sobel、Roberts、用户自定义滤波）。

选择Option >Square Kernel，使Square Kernel为非选中状态。

在“Image Add Back(0-100%)”文本框中，输入一个加回值（add back）值。

将原始图像中的一部分“加回”到卷积滤波结果图像上有助于保持图像的空间连续
性，“加回”值是原始图像在结果输出图像中所占的百分比。

单击QUICK APPLY按钮观观察显示效果。

如图所示：
四、实验体会：
本次上机实验，实验的主要内容是图像滤波，图像滤波是一种图像增强方法，通过滤波，可以突出图像的某些信息，抑制其他无关信息，其中图像平滑和图像锐化的概念我们在一些图像处理软件中如Photoshop中也接触过，那么Photoshop中的平滑和锐化与遥感图像处理中的平滑和锐化有什么区相同和不同呢？带着这个
问题，我们开始本次实验。

通过对书本知识的回顾，我们知道图像平滑主要是为了抑制图像中的噪声，改善图像质量的一种处理。

而图像锐化是突出图像中的地物边缘、轮廓或线状目标，也成为边缘增强处理。

由此我们可以想象得到平滑和锐化的不同。

而通过实验我们也验证了我们的猜测：锐化的处理效果更倾向于边缘与轮廓，而平滑的对象则是整个图像。

通过本次试验，我的个人感受是：在实验的过程中我们要培养自己的独立分析问题，和解决问题的能力。

培养这种能力的前题是你对每次实验的态度。

只有抱着发现问题，解决问题的目的去实验，我们才能收获更多。

而只是为了应付而去做的实验，只能是浪费自己的时间，浪费自己的精力的愚蠢行为。

实习六频率域滤波
一、实验目的
在学习遥感数字图像滤波方法基础上，基于遥感图像处理软件ENVI进行数字图像频率域滤波处理。

二、实验内容
实验数据：TM多波段图像L7112436的空间子集。

滤波处理：利用TM图像L7112436.img空间子集图像，实现图像空域频域变换及频域图像滤波处理。

三、操作步骤
1、打开ENVI4.7,单击FILE菜单，在下拉菜单中选择open image file 选项，然后在弹出的对话框中选择L71124036文件，单击打开。

2、正向FFT滤波
（1）选择Filters > FFT Filtering>Forward FFT。

出现Forward FFT Input File对话框。

(2)选中文件，然后选择感兴趣的区域和感兴趣
的波段。

（3）点击“OK”。

当出现Forward FFT Parameters 对话框时，选择输出到“Memory”。

（4）点击“OK”开始FFT 计算。

将出现一个状态窗口，显示操作进程。

(5) 变换完毕后，输出文件中的所有波段都被加载到可用波段列表中。

3、定义FFT滤波器
（1）单击load band按钮。

（2）选择Filters > FFT Filtering > Filter Definition。

将出现Filter Definition 选择对话框。

选择DISPLAY #1文件，单击OK按钮。

弹出FilaterDefinition对话框。

(3)在FILTER_TYPE菜单中选择“User Defined Pass”。

在一号窗口中选择OVERLAy>> ANNOTATION,弹出对话框，
(4)在OBJECT菜单中选择rectangle子菜单，选择color 和background的颜色，fill类型为SOLID,
(5)在一号窗口中拉出一个矩形区域，如图
(6)单击ANNOTATION:RECTANGLE对话框中
的file菜单选择save annotation子菜单，指定保存路径和文件名123。

（7）单击MEMORY单选按钮，然后单击APPLY按钮。

最后关闭该对话框。

4、反向FFT变换
（1）选择Filter > FFT Filtering > Inverse FFT，将出现Inverse FFT Input File 对话框。

选择MEMORY1文件，点击“OK”。

（2）在弹出的对话框中选中MEMORY2中的user文件。

（3）单击OK按钮，弹出如图所示对话框：
（4）单击“Memory”单选按钮。

在输出数据类型下拉菜单中，选择输出数据的类型（字节型，整型，浮点型等）。

点击“OK”处理图像。

FFT 滤波后的图像可以在新窗口中打开，观察输出的效果。

四、实验体会：
本次试验是遥感数字图像处理这门课的最后一次实验。

也是最重要的，最难理解的一部分——频率域滤波。

本次试验主要是验证傅里叶变换的过程，傅里叶变换的主要过程是：
（1）正向傅里叶变换，得到频率域图像。

（2）定义滤波器，以频率域图像为参照，定义滤波器。

（3）逆向傅里叶变换，将定义的滤波器应用到频率域图像，得到空间域的图像。

遥感数字图像处理是一门理论性和实践性都很强的学科，也是一门综合性的技术基础学科，它需要数学、物理学、地图学等知识，尤其是多数学知识的要求很高。

之所以对这部分内容比较吃力，主要是对傅里叶变换公式的难以理解，虽然在ENVI软件中是直接运用的，但是，因为对原理的不理解，最总也会再今后更深沉次的学习过程中困难重重。

本次试验的收获是，在今后的学习过程中，要注意对一些理论知识的学习，以及加强对知识的综合运用。

学习的过程同时也是运用的过程。

我们要活到老，学到老。

学习永不放松。